3세대 유전자 가위 기반 '현사시나무 유전체 교정기술' 개발·보급

국립산림과학원, 국유특허 기술이전 통해 천연물질 합성 등 소재 개발 활용 기대
김한결 기자 | eco@ecomedia.co.kr | 입력 2021-09-14 09:25:53
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▲ 유전자가위 활용 유전자 교정 모식도 <제공=국립산림과학원>

 

[이미디어= 김한결 기자] 국립산림과학원(원장 박현)은 3세대 유전자 가위(CRISPR/Cas9) 기술에 기반한 현사시나무의 유전체 교정방법을 개발해 국유특허 등록을 완료하고, 최근 관련 산업체에 기술이전을 실시했다고 밝혔다.

유전자 가위 기술은 생물체가 가지고 있는 DNA의 특정 영역을 교정해 기능을 개선하는 기술로 질병 치료, 동·식물 품종개량 등에 활용된다. 현재 감자, 벼, 옥수수 등 작물육종 분야에서 다양하게 활용되고 있으며, 임목에 대한 적용도 증가하는 추세이다.

현사시나무(Populus alba x glandulosa)는 은백양(P. alba)과 수원사시나무(P. glandulosa)의 교잡종으로 생장이 빠르고 적응성이 우수하며, 조직배양 등 무성증식 체계가 잘 갖추어져 있어 임목 개량이나 천연물 생산과 같은 산림생명공학 분야의 모델 식물로 널리 활용되고 있다.

 

▲ 유전체 교정·재분화 과정을 통해 얻어진 식물체의 표현형 및 검정결과 <제공=국립산림과학원>


국립산림과학원이 개발한 유전체 교정기술을 현사시나무에 적용하면 특정 유전자의 기능 또는 해당 유전자가 관여된 세포 내 산물의 발현량을 정밀하게 조절(증가 또는 감소)할 수 있어 다양한 기능을 가진 품종 개발이 가능하다.

이 기술은 유전자 가위를 식물체 세포 내로 도입하는 단계, 유전자 가위가 도입된 식물체를 재분화시키는 단계, 유전자 증폭 분석을 통해 유전자 교정 식물체를 선별하는 단계로 구성돼 있는데, 실험실 등 현장에서 쉽게 활용할 수 있도록 단계별 프로토콜을 정립했다.

현재 국립산림과학원 연구진은 이 기술을 이용해 바이오매스 생산성과 환경 스트레스 내성(내건성, 내염성 등)이 향상된 신품종 개발 연구를 추진하고 있다.

 

▲ 유전자가위 기술을 적용한 백색증 포플러 <제공=국립산림과학원>


한편 이 기술을 통해 천연물 소재로 활용되는 2차 대사산물의 생산성이 증진된 품종이 개발되면 세포배양을 통한 유용물질의 대량생산이 가능해져 기술이전을 통해 산업소재 생산 분야에서도 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

김인식 국립산림과학원 임목자원연구과장은 “임목 유전체 교정기술은 유용한 형질을 지닌 우량 품종을 조기에 육성할 수 있는 획기적 수단”이라며 “앞으로 임목자원의 경제적 가치를 높이기 위해 유전체 교정기술과 같은 첨단기술을 접목한 다양한 연구개발을 시도할 계획”이라고 밝혔다. 

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