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“분자육종은 농생명공학의 핵심분야”
2020년 09월 06일 (일) 02:15:23 황인상 전문기자 his@newsmaker.or.kr

육종은 우수한 형질의 작물을 개발하는 기술로, 보다 안정적인 식량 공급을 위해 매우 중요하다. 전통 육종은 식물체 간 교배를 통해 여러 개체들을 얻고 재배과정을 거쳐 우수개체를 선발하기 때문에 적게는 7년, 많게는 20년 이상이 소요된다.

황인상 기자 his@

식물분자육종분야는 생명산업의 반도체라고 할 수 있는 종자산업 육성 및 식량안보 등과 밀접한 관계로, 최근 그 중요성이 커지고 있다. 앞으로 한국농업이 처한 불확실성을 극복하기 위해 최신 농업생명공학 기술과 IT-BT 융·복합을 통한 미래 먹거리 산업 육성을 위한 시발점으로 우수한 종자 개발이 매우 중요하다.

식물분자육종분야서 다수의 가시적 성과 거둬
이에 서울대학교 식물분자육종사업단의 행보가 화제다. 사업단은 지난 2011년부터 국가원천기술 기반을 마련하고 생명공학의 실용화 및 인프라 구축과 그 지원사업을 목표로 3단계에 걸쳐 다양한 사업을 전개해왔다. 서울대학교 식물분자육종사업단장인 고희종 교수는 “분자육종은 유전체를 해독하거나 분자표지를 개발하여 유전자를 모니터링하고 유용유전자를 형질 전환해 활용하는 농생명공학의 핵심분야”라며 “녹색혁명으로 대변되었던 종래의 육종방식을 빠르게 대체하고 있기에 미래의 식물육종은 수요자의 주문에 따라 맞춤 식물을 신속하게 창성하는 꿈의 기술이 될 것”이라고 사업취지를 밝혔다. 그간 사업단이 거둔 사업성과도 눈부시다.

▲ 고희종 단장

세계 최초로 탄저병 저항성 고추품종을 육성한 데 이어 벼와 콩 품종감별을 위한 바코드 시스템을 개발했다. Peptide nterference(PEPi) 원리, 작물 유전자 교정 기술 확립 연구를 수행함으로써 향후 고부가가치 스트레스 내성 작물을 신속 정밀하게 개발할 수 있는 토대를 마련했다. 식량안보를 위한 품종개발 면에서도 벼에서 기능성이 강화된 품종(수퍼자미, 큰눈자미, 서농21호 등)·다수성 품종(화원6호 등)을 개발했으며, 옥수수의 가공용 품종(오륜팝콘)·밀의 복합저항성품종(트랜스) 및 내수발아 제빵용 중간모본 등을 육성, 출원했다. 아울러 야생벼 특성 이입 계통, 벼 일대잡종용 친 계통 예비선발 등 총 당초 목표를 초과 달성하는 우수한 성과를 거두고 있다. 또한 고품질, 기능성, 고식미 품종 육성에 적용가능한 벼 배유 유전자(SUGARY-2)를 분리하는 성과를 거뒀으며, 야생벼에서 수량안전성 유전자를 탐색하였고 밀에서도 초다수성 계통들을 육성하는 등 다수의 가시적인 연구성과를 이뤄낸 바 있다.

아울러 생명공학 및 ICT 융·복합기술을 활용한 기능성 품종 및 첨단육종기술 개발에 매진하며 세계 최초로 매운 맛 단고추 품종을 개발했다. 뿐만 아니라 유전체와 대사체 통합 분석 기반 기술 확보를 통해 다양한 인삼 및 약용작물을 판별할 수 있는 분자표지를 개발하여 인삼과 약용작물의 품질관리 원천 기술을 확보하였고, 동시에 분자육종 기반을 마련했다. 아울러 단일분자 형광 이미징 기술을 이용해 유전자 가위 기술에서 Cas12a 단백질이 긴 DNA 상에서 1차원 확산 운동을 통해 특정 표적을 탐색하고, 표적 DNA와 만나 안정된 결합을 한 후, 비표적 가닥과 표적 가닥 순서로 시간차를 두고 순차적으로 절단한다는 사실을 세계 최초로 규명해냈으며, 연구결과는 네이처 자매지인 네이처 커뮤니케이션즈 온라인판에 게재되기도 했다.

미래농업의 과학기술 전략 수립 및 추진
세계 생명 공학 시장의 추정 규모는 2016년에 1.15조 달러 규모에서 2022년 약 1.47조 달러로 팽창할 것으로 전망하고 있다. 2018년 우리나라 바이오산업의 시장 규모는 약 10.5조원에 달하나 종자 산업은 5천억원 정도로 매우 낙후된 실정이다. 이러한 상황에서 서울대학교 식물분자육종사업단이 그간 거둔 성과는 그 의미가 남다르다. 우선적으로 전통육종과 유전체 및 유전자 변이 기술에 바탕을 둔 식물분자육종 기술을 개발함으로써 향후 세계적인 종자 및 유전자 전쟁, 식량의 무기화, 기후변화에 대비할 뿐만 아니라 식량 생산 첨단 기술력 확보와 국내 농업분야 생물산업 발전의 기반을 조성하여 국제 경쟁력을 강화시키는데 일조했다.

특히 최근에는 코로나 창궐로 인해 향후 지역간 또는 국가간 농산물의 교류도 제한될 가능성이 크며, 개인 맞춤형식단의 시대가 도래한 만큼, 식량안보 차원은 물론 소비자와 시장이 요구하는 종자를 신속 정확하게 개발해내는 것이 육종가의 임무가 되었다. 또한 현재 각 연구기관 및 대학에 분산되어 있는 식물분자육종 각 분야 기술과 역량을 결집함으로써 사업단은 융·복합적인 시너지효과를 창출하는 식물분자육종연구 센터로 자리매김하고 있다. 고희종 단장은 “앞으로 사업단은 빅데이터와 AI 기술을 도입한 디지털 육종 기반을 구축해 종자산업 기술 수요 및 농업생산 혁신에 대응하고, 농업의 지속가능성 및 고부가가치화를 위한 미래농업의 과학기술 전략을 수립, 추진해 갈 것”이라고 향후 청사진을 밝혔다. 한편 지난 2010년 농촌진흥청이 지원하는 ‘차세대 바이오그린21사업’의 식물분자육종사업단장으로 선정되며 사업단 내 모든 과제의 기획·평가·관리 등을 총괄하고 있는 고희종 단장은 다수의  유용 유전자를 발굴하고 20여 개의 우수 벼 품종을 육성, 후학 양성에도 진력하며 식량 작물 육종학 발전에 이바지한 공로를 인정받아 지난해 ‘2019년도 한국육종학회상’ 시상식에서 농우육종학회상을 수상했다. NM

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