일본, 유전자 마커를 이용한 배추 품종 육성 기술

작성자

윤민수

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등록일

2014-12-15

내용

십자화과에 포함되어 있는 배추는 미츠나, 고마츠나, 친겐사이, 순무 등은 같은 생물종에 속해있다. 이들의 엽근채류는 겨울철 저온 상태에서 영양생장 (잎을 만듬) 을 하다가 어느 시점에서 생식생장 (꽃을 만듬) 으로 전환된다. 꽃봉우리가 형성되어 버리면 잎과 뿌리의 생육이 멈춰버리기 때문에 어린 식물들은 저온 상태에서 적당하게 재배 관리를 해주어야 한다.

 

특히, 배추의 경우, 저온에 의해 화아가 형성되고, 줄기가 급속도로 신장하는 현상 (추대) 이 일어나면 품질이 크게 저하되어 농가에 큰 피해를 주고 있다. 일본 농연기구 도호쿠농업연구센터에서는 저온이 아닌 장일에 의해 추대되는 배추 잎을 이용하여 DNA마커에 의한 선발을 시도함으로써, 극만추성 배추 품종을 육성하는 기술을 개발하고 있다.

 

추위에도 꽃을 피우지 않는 성질

 

‘츠케나 중간모본 농2호 (이하 농2호로 칭함)’는 결구 (잎이 여러 겹으로 겹쳐서 둥글게 속이 드는 것) 되지 않는 것이 특징적이다. 배추, 미즈나 등과 유사한 생물종임에도 불구하고, 저온이 아닌 장일 (해가 길어짐) 에 반응하여 생식생장을 개시한다. 또한, 특이한 ‘극만추성 (화기형성이 극히 늦은 성질)’을 가지고 있다. 본 연구소에서는 이 극만추성이 개화 억제 유전자 BrFLC의 변이에 의해 발생된다는 사실을 밝혀내었고, 극만추성을 선발할 수 있는 유전자 마커로서 개발하였다.

 

극만추성을 결정하는 유전자

 

BrFLC의 역할을 간단하게 설명하자면 이 유전자는 꽃의 형성과 개화를 억제하는 기능을 가지고 있다. 배추와 미츠나 등은 생장기간동안 이 유전자 기능이 강하기 때문에 화기가 형성되지 않고 꽃을 피우지 못한다. 그러나, 이 유전자는 추위에 약하기 때문에 늦가을과 초겨울에 기온이 내려가게 되면 기능이 약화되고, 화기 형성을 촉진하는 유전자 발현에 의해 꽃을 피울 준비를 하게 된다. ‘농2호’이 경우에는 추위에 강한 성질을 가지고 있으므로, 겨울이 되어도 화기형성을 억제시키고 꽃을 피우지 못하게 만든다.

 

추위에 강한 유전자를 마커로 개발

 

특이한 극만추성을 가지고 있는 배추 ‘농2호’에는 BrFLC이라는 커다란 DNA단편이 포함되어 있기 때문에 꽃을 피울 수 없다는 사실을 발견하게 되었으며, 본 연구소에서는 이 개화억제 유전자를 이용하여 효율적으로 극만추성을 판별해내는 유전자 마커를 개발하였다. 지금까지 극만추성 판정을 위해서는 배추를 10월에 밭에 이식하고, 8개월간의 생육을 거쳐 다음해 5월까지 기다려야 했다. 그러나, 이 유전자 마커가 개발됨에 따라, 불과 수밀리미터의 작은 잎으로도 간단하게 유전자의 유무를 알 수 있기 때문에 좁은 재배면적에서도 단기간에 극만추성을 판별할 수 있게 되었다.

 

목표는 세계 유일의 극만추성 배추 품종

 

본 연구소에서는 지금까지의 연구 성과를 활용하여 배추의 극만추성 품종 육성을 실시해 왔고, 기존 배추 품종과는 다른 기상 조건하에서도 결구가 가능한 품종을 개발하는데 성공하게 되었다. 그러나, 실용적인 재배에 이용되려면, 결구성은 물론이고, 수량성, 재배 적성, 종자 생산성 등 다양한 다른 요소들을 추가로 더 개량할 필요가 있다. 그러기 위해서는 기존의 개량된 배추 계통들과 본 연구소에서 개발한 DNA마커 선발 기술을 조합시키는 방법이 효율적이라고 생각한다. 

 

이와같이 이러한 연구가 앞으로도 계속 진행된다면 지금까지 배추 품종으로는 불가능하다고 생각했었던 만추형 노지, 이른 봄 무가습 하우스 등에서의 재배도 실현 가능하게 될 것이며, 배추 재배의 상식을 크게 바꾸게 될 것으로 확신한다. 뿐만 아니라, 이 유전자 마커는 배추 ‘농2호’와 같은 종에 속해 있는 미즈나, 고마츠나, 친겐사이, 순무 등의 작물에서도 극만추성 품종 육성을 응용할 수 있기 때문에 앞으로 폭넓은 활용이 기대된다.

 

 

***제공출처: 일본 토호쿠농업연구센터 뉴스 (월간 간행물), http://goo.gl/X57Gau

***제공일자: 2014. 11. 26