일본에서 봄철 ‘화분병’의 원인이 되는 삼나무를 개량해 꽃가루 없는 삼나무를 만들어 내는 연구가 진행되고 있다.   

일본 산림연구정비기구 산림종합연구소의 니기구치 미츠루 실장은 농업·식품산업기술종합연구기구 등과 공동으로 겨냥한 유전자를 자유자재로 변경할 수 있는‘게놈 편집’을 활용한 새로운 삼나무의 품종 개량법을 개발했다.

1~2년 안에 품종 개량 할 예정이며 기존의 인공교배보다 시간을 절약해 필요한 성질의 품종을 만드는 것이 가능하다. 그 결과 꽃가루가 없는 삼나무의 개발을 목표로 한다.

게놈 편집은 다양한 생물에 적용하는 연구가 진행되고 있다. 침엽수인 삼나무는 게놈(전체 유전정보)이 커 아직 완전히 해독되지 않았다. 이 때문에 게놈 편집 응용이 늦었다.

연구팀은 ‘CRISPR-Cas9’라는 게놈 편집 기술을 사용하여 Cas9의 단백질이 노린 유전자를 절단한다. 또한 삼나무가 꽃가루를 만들 때 움직이는 유전자를 표적으로 했다.  

삼나무에서 채취한 씨앗을 배지(培地) 위에서 기르면 삼나무의 세포가 증가한다. 그 세포에 특수한 바이러스로 게놈 편집에 사용하는 단백질을 세포내에 발현시키는 유전자를 도입했다.

항생제를 사용하면 유전자가 들어있는 세포만을 선택할 수 있다. 조사를 통해 표적의 유전자가 파괴되어 있는 것을 확인할 수 있었으며 끊을 수 있는 확률은 낮았다.

앞으로는 유전자를 절단하는 효율이 높아지도록 개량할 계획이다. 현재는 게놈 편집한 삼나무는 꽃가루를 만들 정도로 성장하지 못했다. 꽃가루가 날지 않는 것을 확인할 수 있는 것은 2019년이 될 것으로 보인다.

기존 꽃가루가 없는 삼나무를 품종 개량으로 만들 경우 꽃가루가 없는 돌연변이의 삼나무를 일반 삼나무와 교배시켰다. 돌연변이의 삼나무를 찾는 것은 어려울뿐더러 교배하여 생육하는데도 시간이 걸렸다.

돌연변이 삼나무의 성질이 남아있기 때문에 목재로서 질이 나쁠 가능성이 있었다. 게놈 편집을 사용하면 1~2년 안에 필요한 성질로 품질개량 할 수 있을 것으로 보인다.    

게놈 편집은 품질이 좋은 삼나무를 바탕으로 꽃가루가 없는 삼나무를 간단하게 개발할 수 있다. 다른 유전자도 파괴하면 꽃가루가 날리지 않는 이외의 성질을 가질 수 있을지도 모른다.

<출처: 닛케이산교신문>