농촌진흥청 농업생명공학연구원(원장 이길복)은 남극토양에서 서식하는 미생물에서 내동성 유전자를 분리, 진핵 생물에서 기능을 확인함으로써 작물에 적용 가능한 내동성 유전자를 개발했다고 26일 밝혔다.

유전자는 15℃의 저온에서도 생육이 활발한 남극 토양 유래 미생물에서 분리했으며 염기서열 분석결과 207개의 염기(69개 아미노산)로 구성된 작은 크기의 저온자극 유도 단백질(cold shock protein) 생성 유전자인 것으로 밝혀졌다.

비형질전환체(왼쪽), 엽록체 형질전환체(우)

이번에 개발한 유전자를 진핵생물인 효모에 형질전환한 결과, 형질전환된 효모가 내냉성을 획득해 15℃에서도 생육이 가능, 유전자가 내냉성을 유도하는 기능이 있다는 것을 확인했다. 유전자의 식물체 이용 가능성을 검정하기 위해 모델 식물인 담배에 형질전환한 결과, 유전자가 도입된 담배는 -6.5~-9.5℃의 기온에서 4시간 처리해도 동해를 입지 않는 특성을 나타내 식물체에서 내동성을 증가시킴을 확인했다.

특히, 담배의 형질전환에는 엽록체 형질전환이라는 특수기법을 사용해 도입유전자의 발현량을 기존 방법에 비해 많게는 100배 이상 증가시킴으로써 식물을 통한 고부가 물질 대량생산 등 향후 농업생명공학의 실용화 가능성을 증명한 중요한 결과로 평가될 수 있을 전망이다.

농진청 농업생명공학연구원 박인철 연구사는 “이번에 개발한 유전자는 현재 특허 출원 중이며 벼, 토마토 등에 형질전환해 유전자의 실용화를 연구하중”이라며 “향후 시설재배 중인 채소작물과 화훼류 등에 활용할 경우, 냉ㆍ동해 방지와 작물의 신선도 유지 등 농산물의 가격경쟁력과 품질 향상에도 크게 기여할 것”으로 기대했다.

총 시설재배면적이 10만400ha인 우리나라의 경우, 하우스내의 작물생육 온도를 1℃ 낮춰줄 경우 보온비를 연간 660억원 이상 절약할 수 있는 것으로 산정되어 그 경제적 효과가 막대할 것으로 보인다

한편, 남극 미생물 유전자의 내동성 유전자 개발은 박홍수 농림부 장관이 26일 과학기술장관회의에 보고했다.