농촌진흥청은 기존 형질전환 기술보다 높은 효율성과 안정적인 결과를 얻을 수 있는 밀 형질전환 기술 개발에 성공했다고 밝혔다.

주요 식량작물 중 하나인 밀은 형질전환 효율이 낮아 유용 유전자 발굴, 기능 분석 등 분자생물학 기반 기초연구와 유전자 교정(genome editing)과 같은 새로운 기술을 적용하기가 어렵다.

밀 형질전환 효율이 낮은 이유는 밀의 유전체(게놈) 크기가 16억 염기쌍(16Gb)으로 벼(0.4Gb)보다 거대하고, 밀이 진화하면서 세 가지 종류 밀 조상들의 염색체가 섞여 복잡한 배수체의 염색체를 형성해 외래 유전자를 받아들이기 어렵기 때문이다.

이번에 개발한 기술의 최대 장점은 높은 효율성으로, 기존 국내 학계에 보고된 밀 형질전환 효율(1% 미만)보다 높은 1～6%의 형질 전환 효율을 보인다.

개화 후 15～18일 된 밀 품종 ‘금강’과 ‘오프리’의 미성숙 종자에서 배을 분리한 후 유전자총 방법을 이용해 밀의 염색체에 형광 단백질 유전자를 도입했다.

이렇게 도입된 유전자가 제대로 자리 잡았는지, 정상적으로 기능하는지는 형광 발현으로 확인했다.

또한, 다음 세대의 식물체에도 안정적으로 유전되는지 확인했는데, 이것은 기존(국내)에 연구해온 밀 형질전환 기술에서는 보고되지 않은 것으로 이번에 개발된 기술만의 특징이다.

이번에 개발된 기술로 형질전환 효율이 높아짐에 따라 밀 유전자 기능과 유전자 발현 조절 연구가 본격적으로 진행될 수 있을 것으로 기대된다.

농진청은 이번 기술의 후속 연구로 항원 단백질 분석기술, 유전자 편집 기술을 활용해 특정 밀 알레르기의 항원 단백질을 제거한 알레르기 저감 밀 탐색과 소재 개발 연구를 진행하고 있으며, 이번 연구 결과를 식물 생명공학 분야 저널인 Plant Biotechnology Reports에 게재했고, 관련 특허 1건을 출원 중이다.

농진청 정미정 생물소재공학과장은 “밀은 세계 3대 작물 중 하나로 전 세계 인구가 소비하는 총 열량의 약 20%를 담당하는 매우 중요한 식량작물”이라며 “이번 기술로 국내 밀에 대한 분자생물학 기반 유용 유전자 탐색 및 기능검정과 함께 유전체, 대사체, 전사체 등 생명공학 관련 연구가 활발하게 진행될 것으로 보인다”고 전했다.

국내 작물 생명공학 분야 권위자인 경희대 유전생명공학과 하선화 교수는 “밀 형질전환 기술 개발로 최고 품질의 밀을 육성하기 위한 유용 유전자 연구에 많이 활용될 것으로 예상된다”고 말했다.