원광대학교(총장 김도종) 생명과학부 박순주(사진) 교수 연구팀이 토마토가 계절을 인지해 꽃을 피우는 유전자를 분리한 후 최신 유전공학 방법인 유전자 가위 기술을 바탕으로 토마토 식물의 개화속도를 빠르게 하고, 과실 생성을 촉진시키는 방법을 개발했다.

이 방법은 일반 상업용 토마토보다 2주 더 빨리 과실을 맺게 유도해 재배기간을 단축시키고, 고위도 지역에서도 토마토를 야외에서 재배할 수 있다는 점에서 큰 의미로 받아들여지고 있다.

미국 CSHL의 Lippman 교수팀과 공동연구로 이루어진 이번 연구는 작물에서 수확량을 빠르게 개선하기 위해 CRISPR/cas9 기술을 성공적으로 사용한 대표적인 예로써 옥수수, 콩, 밀과 같은 주요 식량 작물에도 응용이 가능한 응용가치가 매우 높은 연구 결과로 평가됐다.

“단순히 수확량을 증가시키는 것 이상의 의미가 있다”고 강조한 박 교수는 “본 연구는 육종가가 꽃 생산 시기를 조정해 산출할 수 있는 유전 도구함(toolkit)을 적극적으로 만들어 낸 것”이라며, “현재 지역적 한계로 재배되지 않는 세계 여러 곳에서 우리가 개발할 품종을 재배할 수 있도록 적응시킬 수 있다”고 설명했다.

공동 연구를 통해 개발된 이 방법은 미국 연구팀과 박순주 교수가 여러 해 동안 연구 아이디어를 교류한 결과물로써 연구팀은 야생토마토의 Self Pruning 5G(SP5G)는 일조시간이 큰 장일조건에서 발현이 촉진돼 초형성장을 유발하고, 일조시간이 짧은 단일조건에서는 발현이 억제돼 개화유발과 함께 야생토마토가 생산됨을 밝혔다.

특히 연구팀은 야생토마토 SP5G를 일반 토마토에 도입해 단일조건의 개화 토마토를 만들었으며, SP5G를 과발현하는 토마토는 개화 시기가 매우 늦어짐을 역설적으로 보여줬다.

박순주 교수는 “이번 연구는 토마토의 광주기성 개화연구에 필요한 첫 번째 유전자이자 중심유전자로 평가된다”며, “이는 토마토에 내재돼 있는 개화조절 메커니즘을 종합적이고 정확하게 이해하는데 필요하고, 적극적인 개화조절연구로 토마토 우성초형을 개발하는데 매우 중요한 학문적 의미를 갖는다”고 말했다.

한편, 이 연구는 농촌진흥청의 차세대 BioGreen 21 프로그램 식물분자육종 사업단 연구비 지원으로 수행됐으며, 연구결과는 생명과학분야 최고 학술지인 Nature Genetics 온라인판에 올해 1월 게재됐다. 

/익산=장양원 기자