생명/의료

양저우대학, 쌀 품질과 관련한 주요 유전자 복제 성공

발행일 : 2019 / 06 / 14

최근 양저우(揚州)대학 농과학원 류차오취안(劉巧泉) 연구팀은 쌀의 품질(밥짓기/식미)을 결정하는 가장 중요한 유전자—점질 유전자(Waxy, Wx)의 조상대립유전자 Wxlv를 성공적으로 복제함과 아울러 재배벼에서 다양한 Wx 대립유전자 간 진화관계를 규명함으로써 쌀의 품질(밥짓기/식미) 개량에 중요한 유전자원 및 기술적 기반을 제공했다. 해당 성과는 “Molecular Plant”에 온라인으로 게재되었다.

벼는 중국에서 가장 중요한 곡류작물이며 또한 오랜 역사를 가지고 있는 다형성 작물이다. 벼재배 역사는 거의 1만 년이 된다. 벼는 다양한 지역 및 생태환경 조건에서 장기간의 진화 및 분화를 거쳐 매우 풍부한 품종을 형성했다. 그리고 품질 관련 형질에서 나타내는 변이 또한 매우 복잡하다. 아밀로스 함량은 쌀의 품질 특히 밥짓기/식미 특성을 평가하는 가장 주요한 지표이다. 하지만 아밀로스는 Wx 유전자로 암호화된 전분입자와 전분합성효소(starch synthase)의 결합에 의해 합성된다. 현재 재배벼에서 여러 개 Wx 복대립유전자를 복제해 광범위하게 응용하고 있지만 이러한 대립유전자 간 진화 및 분화 관계는 밝히지 못했다.

연구팀은 지도 기반 클로닝(map-based cloning)을 통해 한 지방의 인디카종 벼 품종에서 Wx의 특이성 대립유전자 Wxlv를 복제했다. Wxlv를 보유한 벼는 더 많은 중·저 분자량의 아밀로스를 함유한다. 또한 높은 아밀로스 함량, 낮은 전분점성을 나타내므로 밥의 입맛과 식미가 떨어진다. 이외, 중·저 아밀로스 함량의 Wx 대립유전자에 해당 기능성 부위를 도입함으로써 우량 식미특성의 벼를 육성할 수 있음을 발견했다.

연구팀은 집단유전학 및 분자진화학적 분석을 통해 Wxlv의 유전자 서열 및 기능은 야생벼 Wx와 거의 일치하며 진화론적으로 Wxlv는 Wx의 조상유전자임을 입증했다. 재배벼에서 아우스(Aus)종과 소수 인디카종 벼 품종은 Wxlv 대립유전자를 함유하고 있지만 재배벼에서 기타 Wx 대립변이형은 전부 진화 또는 인공선택을 거친 것이다. 흥미로운 점은 이러한 대립유전자는 지리 분포적 우위가 뚜렷한 도메인을 지녔는데 이는 인공선택이 해당 유전자 진화과정에서 주요 역할을 발휘했음을 입증한다.