생명/의료

상하이교통대, 광대역 벼흰빛잎마름병 내성 벼 육종 새 방법 개발

발행일 : 2019 / 10 / 17

상하이(上海)교통대 천궁유(陳功友) 연구팀은 유전자 편집을 통해 병균 “간첩 연락자”를 “소멸”시킴으로써 하이브리드쌀의 육종 연한을 대폭 단축시켜 1~2년 내에 안정적 유전 품종을 육종할 수 있게 되었다. 해당 성과는 “Cell” 산하 “Molecular Plant”에 게재되었다.

주요 식량작물인 쌀의 수확량 및 품질은 병해가 미치는 막대한 영향을 받으며 더 나아가 식량안전을 위협한다. 뿐만 아니라 병해를 통제하기 위해 대량 사용되는 화학농약은 환경오염 및 농약잔류 등 문제를 초래하여 식품안전을 크게 위협한다.

벼 수확량에 위협을 주는 주요 병해-벼흰빛잎마름병은 아시아, 라틴아메리카 및 서아프리카 등 수십 개 국가의 벼 재배 지역에서 광범위하게 발생하며 중국의 신장(新疆) 및 둥베이(東北) 북부 지역을 제외하고 기타 성(省)/시(市)의 벼 재배 지역에서 모두 발생하고 있다. 벼흰빛잎마름병은 일반적으로 10~20%의 벼 수확량을 감소시킨다. 병해가 심각한 지역의 벼 수확량은50%이상 감소되며 더 나아가 소출이 전혀 없다. 일반적인 육종 기술은 시간/인력 소모가 크며 안정적으로 유전되는 내병성 품종육종에 8~10년 시간이 소요될 뿐만 아니라 병 감수성 유전자를 발견하여 이용하기 어렵다.

연구팀은 벼 자체의 방어 시스템 증강을 통해 광대역 지속적 내병성 벼 신품종을 육종했다. 연구팀은 중국 벼 생산지역의 벼흰빛잎마름병 발생 논밭에서 수백 건의 벼흰빛잎마름병 원균주(Original strain)를 수집/분리한 후 유전체학적 및 분자생물학적 도구를 통해 복수의 강독성 균주에서 수십 개 TALE 단백질 코딩 유전자를 분리함과 아울러 독성을 측정함으로써 최종적으로 PthXo2-like라고 부르는 신형 주효과 TALE 단백질인 “간첩”의 작용 메커니즘을 규명했다.

연구팀은 병원균 효과 단백질인 “간첩”과 식물의 병 감수성 유전자인 “연락자” 사이 공진화 관계를 규명함과 아울러 양자 사이 공진화 과정을 차단하는 방법을 제안함으로써 식물이 광대역 내병성(RLS)을 획득하게 하는 새로운 육종 경로를 개척하여 작물의 내병성 상실 문제를 해결했을 뿐만 아니라 식량안전 및 식품안전을 보장하는데 새로운 아이디어를 제공했다.

연구팀은 현재 해당 기술을 우량 하이브리드쌀 모본 개량에 응용하고 있으며 1~2년 내에 안정적 유전 품종을 육종할 계획이다. 해당 고수확량 내병성 품종의 보급으로 농약 사용량을 급속으로 감소시키고 벼 생산 과정의 경제 및 인력 원가를 대폭 절감시킬 전망이다.