경상국립대 강양제 교수팀, 분개구리밥 유전정보 활용 기반 구축
경상국립대 강양제 교수팀, 분개구리밥 유전정보 활용 기반 구축
  • 김종윤 기자
  • 승인 2021.08.02 13:27
  • 댓글 3
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성균관대 윤환수 교수팀과 분개구리밥·좀개구리밥·잘피 등 수생식물 진화의 청사진 마련
뿌리가 없는 단순구조 분개구리밥…식물기반 바이오메스 대량생산 플랫폼 가능성
네이처 자매지 ≪커뮤니케이션스 바이올로지(Communications biology)≫에 발표
강양제 교수/경상국립대
강양제 교수/경상국립대

경상국립대학교(GNU)는 자연과학대학 생명과학부 강양제 교수 연구팀이 성균관대학교 윤환수 교수 연구팀과 함께 분개구리밥 표준 유전체를 완성하고, 이를 통해 분개구리밥의 유전정보 활용 기반을 구축했다고 2일 밝혔다.

연구팀은 세상에서 가장 작은 꽃이 피는 식물인 분개구리밥의 유전정보를 모두 알게 되었으며, 이 정보를 이용하여 수생식물 특이적인 단백질 서열을 활용할 수 있고, 나아가 유전체 정보를 기반으로 분개구리밥의 대사생리를 파악하고 활용할 수 있게 되었다고 설명했다.

분개구리밥은 태국에서는 식품으로 활용되고 있으며, 20-40%에 달하는 단백질 함량으로 ‘물에서 나오는 달걀(Water Egg)’이라는 별칭이 있을 정도의 주요 단백질원이다. 분개구리밥은 뿌리가 없고 수직 생장을 하지 않는 형태적 특징을 가지며, 출아법을 통해 자신을 끝없이 복제하기 때문에 수직 농업 및 대형 수조 기반의 식물 바이오메스 대량 생산에 적합하다.

연구팀은 차세대 유전체 해독 장치를 활용하여 분개구리밥의 모든 염기서열을 관찰하고, 조립하여 분개구리밥의 염색체에 해당하는 약 430Mb 크기의 염기서열 세트를 완성하였다. 그리고 여기에 존재하는 모든 유전자와 단백질을 확인하고 데이터베이스화하였다.

또한 분개구리밥의 대표적인 생리 상태인 ‘뜬 상태’, ‘가라앉은 상태’에서 발현하는 유전자들을 관찰하여, 가라앉은 상태에서 생존을 유지할 수 있는 이유를 밝혀냈으며, 분개구리밥이 뿌리가 없는 이유를 ‘유전자의 소멸’이라는 측면에서 설명하였다.

나아가, 대표적인 수생식물인 연꽃, 잘피, 좀개구리밥, 분개구리밥 간의 진화를 유전자 수준에서 확인했다.

특히 종 내에서 비슷한 유전자의 다량 복제 현상(Copy Number Variation)에 의한 환경 적응 기작에 대해서도 파악할 수 있었다.

이 연구결과는 네이처의 자매지인 '커뮤니케이션스 바이올로지Communications biology)' (IF: 6.268, JCR in BIOLOGY: 8.06%)≫ 7월 22일자에 게재됐다. 논문 제목은 ‘Genome of the world’s smallest flowering plant, Wolffia australiana, helps explain its specialized physiology and unique morphology’이다.

이 연구는 BK21 FOUR 경남바이오 의료빅데이터신산업 혁신인재 육성사업, 농촌진흥청의 포스트게놈 다부처 유전체 사업, 시스템합성 농생명공학 사업, 한국연구재단의 지원을 받아 수행했다.

강양제 교수는 “이러한 식이적 가치, 과학적 가치를 탐구하기 위해 이번 연구에서 얻은 게놈 및 유전자 목록은 매우 유용할 것으로 생각한다.”고 말했다.

[신아일보] 김종윤 기자

kyh7019@chollian.net