극지연구소(소장 윤호일)는 남극식물의 유전자로 추위와 가뭄에 강한 벼를 개발했다고 7일 밝혔다.
극지연구소 이형석 책임연구원과 연세대학교 김우택 교수 연구팀은 춥고 건조한 남극에서도 꽃을 피우는 남극좀새풀에서 GolS2 유전자를 찾아냈다.
연구소의 실험결과 남극좀새풀의 유전자를 넣어 형질을 바꾼 벼는 일반 벼보다 저온 생존율이 5배 높은 것으로 나타났다. 상온에서는 성장에 별 차이가 없었지만, 심각한 냉해피해가 발생하는 섭씨(℃) 4도에서 형질 전환 벼는 54%, 일반 벼는 11%가 생존했다.
또 남극좀새풀의 효능은 건조환경에서도 나타났다. 9일 동안 물을 주지 않다가 다시 줬더니 형질전환 벼의 생존율은 30%로, 일반 벼보다 3배 높은 것으로 확인됐다.
벼의 내성을 키우기 위해 사용했던 이전 유전자들은 저온이나 건조 둘 중 하나의 조건에만 작용했지만, 남극좀새풀의 GolS2 유전자는 복합적으로 벼의 내성을 향상시켰다.
연구팀은 춥고 건조한 상황에서 형질전환 벼의 세포 내부에 독성 활성산소를 줄이는 올리고당의 함량이 증가하고, GolS2 유전자가 식물이 악조건으로 스트레스를 받을 때 세포 내 당 함량을 늘려주는 역할을 한다고 설명했다.
이번 연구는 극지생물 유전체 정보 분석 및 활용기반 구축 사업의 일환으로 해양수산부 등의 지원을 받아 2014년부터 진행됐다. 생물분야 전문 학술지 식물과 세포생리학(Plant and Cell Physiology)에 게재됐다.
연구책임자 이형석 극지연구소 책임연구원은 "극지식물의 유전자원이 국내 벼농사의 최대 가해자, 냉해와 가뭄을 이겨내고 농작물의 생산성을 높이는 데 활용되기를 기대한다"고 전했다.