영양소 섭취량을 늘리고, 사과의 생산성을 높이는데 도움이 되는 특정 유전자를 식별하기 위하여, 미국 농무부 (U.S. Department of Agriculture, USDA) 농업연구소(Agricultural Research Service, ARS)의 과학자들은 사과나무의 잎의 영양소와 나무뿌리의 DNA를 분석하는 중이다.
뉴욕주 제네바시(Geneva, New York)에 있는 USDA ARS에서 수행된 이 연구는 사과나무의 잎의 영양소 함량분석과 나무뿌리의 DNA 조사를 바탕으로 사과나무의 영양소 섭취 및 사과생산성에 현저한 영향을 미칠 수 있는 핵심유전자들을 식별하여 보고한다. 이 핵심유전자들은 사과의 영양소섭취, 생산성, 그리고 사과뿌리의 왜화적 특성을 향상시키는데 도움이 되는 유전자이다. 이 핵심유전자의 발견은 약 3 조 원에 달하는 미국의 사과시장에 중요한 영향을 미칠 수 있다.
이 연구를 수행하기 위하여 USDA ARS의 유전학자인 Gennaro Fazio는 제네바에 있는 ARS 식물유전자원부서(ARS Plant Genetic Resources Unit, Geneva)에서 미국 코넬대학교(Cornell University)의 과학자들과 함께 새로운 사과뿌리 변종을 생산하였다.
미국에서 쉽게 구입할 수 있는 대부분의 사과나무들의 재배에는 다음의 2 부분들이 관계되어 있다. 첫번째 부분은 지상에서 사과를 맺는 가지이며, 두번째는 지하에서 뿌리와 토대를 형성할 수 있는 뿌리줄기이다. 지상에 있는 가지는 사과의 품종을 결정하는데 영향을 미치지만, 뿌리줄기는 사과나무의 크기, 과일은 언제 열릴 것인지, 질이 나쁜 토양에 사과나무가 얼마나 잘 저항할 수 있으며 영양소를 가지로 충분하게 전달하는지를 결정하는데 관계된다.
Fazio와 코넬대학교의 동료연구자들은 7 년 이상 동안 연구가 이루어졌고, 특성화되어 온 2 종류의 뿌리줄기들의 유전적 표지(Genetic marker)를 분석하였다. 이러한 분석은 특정한 유전적 표지와 관계된 유전자들이 사과를 빨리 맺게 하는 것, 사과의 생산성, 그리고 사과뿌리의 왜화적 특성에 영향을 주는지 확인하기 위한 것이다.
왜화는 사과나무의 크기를 줄여줄 수 있기 때문에, 제한된 면적의 땅에서 더 많은 수의 사과나무를 재배하게 하는데 도움이 된다. 따라서, 재배면적당 사과생산성은 증가된다. 열매를 빨리 맺게하는 것은 어린 나무들이 사과를 생산하기 시작하는데 걸리는 시간을 줄여줄 수 있다. 지난 몇 해 동안, 제네바의 뿌리줄기들은 어린 나무들이 사과를 처음 생산하기까지 걸리는 시간이 5년에서 2 년으로 줄어들었다.
Fazio와 그 동료연구자들의 실험은 유전적 표지(Dw2)의 위치를 보여주었고, Dw2 및 그 위치가 이전에 발견된 유전적 표지(Dw1)와 어떻게 관계가 되어있는지를 설명해준다. 이러한 내용들은 새롭게 발견되 2 개의 유전적 표지들과 그 위치에 관계된 유전자들이 왜소, 빨리 사과를 맺는 것, 그리고 생산성에 어떤게 영향을 미치는지 설명하는데 도움이 된다.
Fazio와 그 동료연구자들이 수행한 또 다른 연구에서, 이들은 2 종류의 뿌리줄기들 중 하나에 접목된 갈라사과(Gala apple)나무와 남은 다른 한 종류의 뿌리줄기에 접목된 골든 딜리셔스사과(Golden Delicious apple)나무의 잎에 존재하는 영양소를 측정하였다. 또한 연구자들은 영양소 섭취량의 증가와 관계된 유전자를 분석하기 위하여 뿌리줄기의 DNA도 분석하였다. 이러한 실험을 바탕으로 연구자들은 특정유전자들이 칼슘이나 인과 같은 중요한 영양소들에 대한 사과나무의 섭취량을 증가시켜줄 수 있다고 보여주었다.
***제공일자 : 2014. 08. 04
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