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미래 기후변화 대응 작물 개발농촌진흥청 국립농업과학원 유전자공학과 이연희
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승인 2019.02.06  22:55:13
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현대를 살아가는 우리에게 식량부족이라는 단어는 상당히 생소하고 잊어버린 지 이미 오래된 단어로 취급되고 있다. 그러나 전 세계적으로 식량 문제는 시급한 문제로 대두되고 있으며, 실제로 어느 한 지역에서 곡물 생산량의 감소는 전 세계 경제에 타격을 입힐 만큼 영향력이 상당하다. 향후 2050년이 되면 세계 인구가 약 100억 정도에 근접할 것이 예측될 때 현재 식량 생산량의 두 배 증가가 필요하다. 현재 지구상의 경작지를 더 늘릴 수 없고 이상기후로 여러 자연 재해 현상이 증가되는 상황에서 많은 학자들과 전문가들은 이러한 문제의 해결책으로 작물 생산량 증대와 기후변화에 대응할 수 있는 작물을 개발하는 것이라는데 의견을 모으고 있다. 그러면 이러한 작물을 어떻게 생산해야 하는가? 인류가 정착하여 농경을 시작한 이후로 사람들은 높은 생산성 그리고 불리한 자연환경에 적응할 수 있는 우수 품종을 만들기 위해서 다양한 방법으로 육종을 해왔다. 전통 육종 방법으로 다양한 유전자원의 자연적인 돌연변이를 이용하는 방법, 방사선이나 화학물질을 사용한 인위적 돌연변이를 유기하여 사용하는 방법, 잡종강세를 이용하는 방법 등이 있다. 이러한 교배 육종은 주로 표현형에 의존하여 선발한다. 따라서 보다 정밀하고 정확한 선발을 위하여 생명의 기본단위 물질인 유전자를 이용하는 생명공학 기술 활용 필요성이 증대되고 있다. 이러한 생명공학 기술을 활용하기 위해서는 식물을 분자수준에서 이해하는 것이 우선적으로 필요하다.
식물에는 불리한 환경 스트레스에 접할 때 여러 단계에서 발현되는 자체 방어기작이 존재한다. 즉 식물이 스트레스를 인식하고 신호를 전달하여 스트레스 반응 유전자들을 발현하게 하여 스트레스 내성이나 저항성을 갖게 된다. 이러한 스트레스 반응 기작을 정밀하게 해석하여 아주 중요한 열쇠가 되는 조절 유전자를 규명하는 것이 필요하다. 기작 연구를 위한 분자생물학적 방법으로는 유전체 정보, 전사체 정보, 단백질체 정보 등을 통합하여 해석하는 오믹스 기술이 활용되고 있으며 각 신호전달 단계에서 관여하는 수많은 유전자들의 기능 분석이 수행되고 있다. 예를 들면 물 부족인 가뭄에 반응하는 유전자들 수는 약 8,000개 정도로 알려져 있는데 이러한 수많은 유전자들 중에서 중요한 열쇠 역할을 하는 조절 유전자 규명은 중요하다고 할 수 있다. 규명된 유전자를 상대로 유전자 재조합 및 도입 기술로 전통교배가 되지 않는 종에 유전자를 도입하여 새로운 저항성 작물소재를 생산할 수 있고, 최근에 개발되어 활발히 이용되고 있는 유전자 교정 기술로 특정 목표 유전자 발현을 정확하게 조절하여 스트레스 내성 작물을 개발할 수 있을 것이다. 따라서 식물에서 일어나는 스트레스 반응의 복잡한 조절 기작을 완전히 이해하는 기초기반 연구는 반드시 필요하다고 할 수 있다.
생명공학 기술은 전통 육종 기술과는 달리 방대한 유전정보 빅데이터, IT 접목, 다양한 식물 특성 관련 유전자 발현 기작 규명 등으로 획기적인 기술이 대단히 급속하게 개발되어 활용되고 있는 실정이다. 이러한 현실로 볼 때 농업생명공학과 관련한 지속적 기반 연구는 미래 농업과학 기술 발전 및 안정적인 농작물 생산에 중요한 초석이 될 것이다.< 저작권자 © 대전투데이 무단전재 및 재배포금지 >
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