배추 생체리듬 주기 3시간 단축
생체리듬 주기가 3시간 빨라진 ‘생체시계 유전자 편집 배추’가 개발됐다.
농촌진흥청(청장 조재호)은 식물의 생체리듬을 조절하는 생체시계 유전자를 편집한 배추를 개발했다고 밝혔다.
지구상의 모든 생물은 하루를 주기로 생리활성을 조절하는 생체리듬을 가지며, 이 생체리듬을 조절하는 유전자를 ‘생체시계 유전자’라고 한다. 생체시계 유전자는 방어 물질을 분비하고, 기온이 떨어지는 밤에 체내 지방과 탄수화물을 저장하는 등 환경 변화에 적응하기 위한 역할을 담당한다.
이번 연구는 유전자 가위 시스템(CRISPR/Cas9)으로 배추의 생체시계 유전자를 편집해 배추의 생산성과 품질을 높일 수 있는 육종 소재를 발굴하기 위해 수행됐다.
생체시계 유전자 중 하나인 PRR1(peseudo response regulator)은 고온과 저온에서 식물의 스트레스 반응과 광합성 산물이 생산되고 소비되는 과정에 관여한다.
배추에는 두 개의 PRR1(PRR1a, PRR1b)이 있다. 농촌진흥청은 유전자 가위 시스템으로 PRR1a 편집 배추와 PRR1a, PRR1b를 동시에 편집한 배추를 개발했다.
농촌진흥청은 PRR1a가 편집될 경우 새싹의 하배축이 길어지고 생체리듬 주기가 3시간 빨라지는 것을 확인했으며 PRR1a가 배추 생육에 중요한 역할을 하는 것으로 추측할 수 있다고 설명했다. 하배축은 발아하고 있는 어린 식물의 뿌리와 떡잎 사이 부분이다.
농촌진흥청은 개발된 배추를 대상으로 고온기 생육과 결구, 추위로 입는 피해 등 극단적인 온도 스트레스에 대한 반응과 저항성을 비롯 대사산물과 글루코시놀레이트 등 기능성 성분 변화를 검정할 계획이다.
이번 연구 결과는 국제학술지 International Journal of Molecular Sciences (IF 5.923)에 논문으로 게재됐다.
이시철 농촌진흥청 생명소재공학과 과장은 “이번 연구로 배추 생산성과 품질을 높일 수 있는 새로운 육종 전략으로 생체시계 유전자를 활용하는 기반을 마련할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
