배·양파 염기 분석 ‘자원주권’ 확보… 담배서 백신 추출

농진청 ‘포스트게놈 다부처유전체사업’ 어디까지 왔나

다양한 동식물의 유전 정보를 읽어내 우수한 품종으로 바꾸거나 인간에게 유익한 백신을 뽑아내려는 연구가 탄력을 받고 있다. 농업 분야가 새로운 전략 산업으로 떠오를지 주목된다. 10일 농촌진흥청에 따르면 동식물의 유전체를 해독하기 위한 ‘포스트게놈 다부처유전체사업’이 반환점을 맞이했다. 2014년부터 2021년까지 8년 동안 진행되는 이 프로젝트에는 농진청과 보건복지부, 산업통상자원부 등 7개 부처·청이 참여하고 있다. 앞서 2000년 6월 미국 주도의 인간 유전체(게놈) 초안이 공개된 이후 각국 정부는 다양한 생물체의 유전체 해독에 나섰다. 우리 정부도 경쟁 대열에 본격적으로 뛰어들었다.

농촌진흥청 소속 연구원들이 전북 전주시 완산구에 지난 10월 들어선 작물표현체 연구동에서 벼의 생육 상태를 관찰하고 있다. 표현체 연구에는 작물의 생애를 영상기술로 분석하는 빅데이터 등이 활용되고 있다.
농촌진흥청 제공

조남준 농진청 연구운영과장은 “유전체 정보를 해독하면 우수 또는 불량 형질의 유전자를 구분할 수 있게 돼 우수 형질만 뽑아 새로운 품종을 육성할 수 있다”면서 “특히 고유 품종에 대한 유전체 해독을 다른 나라에 빼앗기면 신품종을 개발할 때 로열티(사용료)를 지불해야 하므로 자원 주권 확보 차원에서도 중요한 연구”라고 강조했다.

유전체 연구는 암호 같은 유전자의 염기서열을 읽어 각 유전자의 종류와 위치, 개수, 기능 등을 알아내는 게 핵심이다. 농진청은 지난 4년여 동안 고유 농생물 17종 가운데 16종의 유전체를 100% 가깝게 해독했다. 들깨·고구마·메밀 등 식량작물, 배·국화·양파 등 원예작물, 도라지·결명자·잎새버섯 등 특약용작물, 왕지네 등 곤충, 제주말·오골계·진돗개 등 가축 등이다.

연구 성과가 가장 두드러진 품종은 배다. 배의 염기 5억 3500만쌍(사람은 30억쌍) 중 99.1%를 해독 완료했다. 기존 서양 배의 게놈 연구 완성도는 95% 수준이다. 연구팀은 이 과정에서 배를 씹을 때 까끌거리는 알갱이 느낌을 주는 석세포가 동양 배에 많은 이유도 밝혀냈다. 신품종 개발에 유용할 것으로 기대된다.

양파의 유전체 규모는 사람보다 5.3배 많다. 염기가 무려 160억쌍에 이른다. 농진청은 양파 유전자 가운데 3만 5505개를 발굴했다. 이 가운데 9%인 3223개는 그동안 기능이 확인되지 않은 미지의 유전자다. 농진청은 양파 유전체 해독이 완성되면 노화 억제, 암·고혈압 예방 등 기능성 유전자에 대한 국제 지적재산권을 확보할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 일본으로부터 90% 이상 수입하는 양파 종자의 자급률 향상에도 도움이 될 전망이다. 양파 육종 역사만 100년이 넘는 일본을 역전할 수 있는 기회인 셈이다.

식물에서 추출하는 백신도 차세대 바이오 먹거리로 주목받고 있다. 광견병, 구제역 등 전염병 예방 백신성분(단백질)이 더 많이 발현되도록 식물 유전자를 재조합한 뒤 이를 추출해 대량 생산하는 기술이다. 병원균 감염 우려가 적고 배양이 쉬워 경제적인 백신을 생산할 수 있다. 일본은 딸기에서 개의 치주 질환 치료제인 ‘인터페론’을 생산하고 있으며 연간 300㎏의 백신용 딸기가 식물공장에서 재배되고 있다. 미국도 담배에서 효능이 우수한 에볼라 치료제 ‘지맵’을 개발했다. 우리나라도 2015년 담배에서 돼지열병 백신을 생산하는 데 성공했다.

정부는 농생명 분야의 최신 트렌드인 ‘작물표현체’ 연구에도 뛰어들었다. 이는 작물의 형태적 특징을 영상 빅데이터를 통해 분석하는 기술이다. 지난 10월 국내 처음으로 작물표현체 연구동이 만들어졌다. 1000여 개체의 식물 표현형을 동시에 분석할 수 있는 영상분석온실과 360여 개체를 동시에 정밀 측정하는 환경조절실 등을 갖췄다. 한정헌 농진청 유전자공학과장은 “개체의 표현 형질과 유전 특성을 알면 원하는 형질만 뽑아내는 정밀 육종이 가능하다”고 말했다.

오달란 기자