세계 인구는 2025년에는 80~85억 명에 도달할 것으로 예상되며, 연간 1.2~1.6%의 곡물수요가 증가하고 있지만, 지구온난화로 인한 빈번한 기상재해와 지속적인 경작면적의 감소 및 단위면적당 생산성 증가 둔화로 식량 수급의 차질이 예상된다.

황인상 기자 his@

FTA/WTO에 의한 시장개방 체제하에서 우리나라의 식량자급률은 최근 23%대로 추락하여 식량주권이 크게 훼손되었으며, 커지는 도농 간 소득격차로 인해 농산업 자체가 위협받고 있다. 종자산업을 비롯한 생명공학 (BT) 산업은 21세기 산업의 총아로 부상하고 있는 바, 기술개발을 통한 세계시장 진입이 필수적이다.

농·생명산업 중흥 위해 핵심 기술 개발

▲ 고희종 단장

최근 주목을 받고 있는 서울대학교 식물분자육종사업단은 산학연 협력연구 체제를 근간으로, 주요 작물에서 전통육종의 기반위에 분자표지 및 형질전환을 이용하는 분자육종 기법으로 초다수·고품질·고기능성·내병성·기후변화 대응 우수 품종을 육성함으로써, 종자산업의 중흥과 안정적 식량안보 기반을 확충하고, 신형질 종자·분자표지·유전자 및 유전체 정보 기반 분자육종 지적재산권을 확보함으로써 농·생명산업의 중흥을 견인하고 있다.
첫 번째 핵심기술인 분자육종 기술 분야는 MAS (Marker-Assisted Selection)와 GAS (Genome-Assisted Selection)기술과 야생종 또는 아종 게놈 데이터베이스를 이용하여 신품종을 육성하는 것이다. 관행 교배육종에서 분자표지를 활용하여 정밀하게 선발을 시행하는 기술로서 분자표지가 개발된 형질에 대해서는 상시 적용이 가능하다. 두 번째 핵심기술인 유전체 정보 이용 기술은 종간 또는 종내 유전체 정보를 이용하여 복잡한 형질의 유전자를 동정하거나 선발 모델을 확립하는 것이다.

최근에는 대량의 분자표지를 유전체기반으로 대량 발굴하고 자동화함으로써 활용 효율을 높이고 있다. 세 번째  핵심 기술은 고품질, 고생산성, 기후변화 대응에 관여하는 유용 유전자를 도입·교정하거나 발현조절을 통해 유전자 변이체를 생산하는 기술이다. 변이 작성 기술은 벼의 경우 우리나라가 세계 최고 수준이며 다른 주요 작물들에서도 경쟁력이 있다. 마지막 네번째 핵심 기술은 농업적으로 유용한 형질 및 기후 변화와 환경스트레스에 관여하는 유전자를 대량으로 발굴하고 기능을 검정하는 기술이다. 고희종 서울대학교 식물분자육종사업단장은 “사업단은 이 네 가지 기술을 이용하여 고품질 및 고기능성, 고생산성, 기후변화 대응에 관여하는 유용 유전자를 동정하여 작물의 형질을 개선하고 개발된 분자 표지를 통한 신품종 작물을 육성하고 또한 유용유전자를 도입·교정하여 신형질 작물을 개발하고자 한다”면서 “이를 위한 분자육종 기반을 확립함으로써 이들 기술을 병렬식으로 진행하고 획득된 기술 및 재료를 상호 기술 개발에 즉각 활용하고 있다”고 피력했다.

식량 생산 기술력, 식물분자육종 기술이 ‘키’
지난 2011년 출범한 식물분자육종사업단은 사업이 마지막 3단계에 접어들면서 가시적인 성과를 얻고 있는 중이다. 고희종 단장은 “사업단은 3단계 1차 년도인 올해 SCI급 논문 50건, 지식재산권 출원 35건, 기술이전 12건, 품종개발 출원 5건, 생명정보 등록 및 기탁 60건 등의 성과를 거두었다”고 부연했다. 지난 9월에는 과학기술정보통신부가 선정한 ‘2018 국가연구개발 우수 성과’에서 한양대 배상수 교수의 ‘식물 유전자 교정 기반 기술’이 유일하게 순수기초·인프라 분야의 우수 성과로 선정되는 쾌거도 거두었다. 단일분자 수준에서 Cpf1 유전자가위의 DNA 표적 탐색 및 절단 메커니즘을 규명한 이번 연구는 Cpf1 유전자가위에 대한 기초 특성을 밝힘으로써, 앞으로 더 특이성이 높으면서도 효율성이 좋은 유전자가위 개발에 대한 단초가 될 것으로 기대된다.

오는 2020년 사업을 마무리하게 되는 식물분자육종사업단은 전통육종과 유전체 및 유전자변이 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 기여할 것으로 전망된다. 고희종 단장은 “각 연구기관 및 대학에 분산되어 있는 식물분자육종 각 분야 기술과 역량을 결집하여 융·복합적인 시너지효과를 창출하는 식물분자육종연구 센터로서 국내는 물론 세계에서 선도적인 역할을 할 것”이라고 포부를 밝혔다. NM