농진청, 흰잎마름병·키다리병 저항성 높은 벼 유전자 발굴

OsNAC30, OsNAC59 삼광벼 대비 병징 발생률 감소

[세종=뉴시스]좌측은 흰잎마름병저항성을 갖는 OsNAC30 유전자, 우측은 키다리병저항성을 갖고 있는 OsNAC59 유전자의 모습.(사진=농진청 제공)

[세종=뉴시스]김동현 기자 = 농촌진흥청은 유전자가위 기술을 적용해 구축한 삼광벼 전사인자 편집체 집단에서 벼 흰잎마름병과 키다리병 저항성을 증진하는 유전자를 발굴했다고 3일 밝혔다.

유전자가위 기술은 특정 유전자 염기 서열을 인식하고 그 부위의 염기 서열에 변이를 일으키는 기술로 식물 형질에 관여하는 유전자를 제거, 수정, 삽입함으로써 형질의 변화를 일으키는 데 활용하고 있다.

농진청은 최근 기후변화로 인한 이상기상으로 벼 흰잎마름병과 키다리병 등의 발생이 늘어난 것을 고려해 병 저항성이 높은 종자 발굴을 위해 연구를 진행했다.

벼 흰잎마름병의 경우 2022년 국내 피해 면적이 2332헥타르(㏊) 수준이었지만 지난해 8619㏊로 급증했고 모판 키다리병은 2022년 2.8% 수준의 발병률을 보였는데 지난해에는 2.5%로 증가했다.

연구는 유전자가위 기술을 적용해 벼 스트레스 특이 발현 유전자와 56종 2400여개의 전사인자 등 총 2600여 종의 유전자 편집을 목표로 집단을 구축하고 먼저 구축된 146개 NAC 전사인자 편집체의 병 저항성 기능을 검정하는 방식으로 이뤄졌다.

이번에 발굴한 유전자는 OsNAC30와 OsNAC59다. OsNAC30을 편집한 삼광벼는 일반 삼광벼보다 외부형태에 어떤 변화가 나타나는 병징이 51.9% 줄었다.

연구진은 잔토모나스 오리제에 감염됐을 때 방어와 관련한 유전자 발현이 늘고 병 감수성 관련 유전자 발현은 줄면서 병 저항성이 증진했기 때문이라고 설명했다.

OsNAC59를 편집한 삼광벼는 푸사리움 푸지쿠로이에 감염됐을 때의 고사율이 일반 삼광벼보다 24.5% 낮았다. 키다리병 감수성과 관련한 지베렐린 호르몬, 자스몬산 연관 유전자들의 발현이 감소해 병 저항성이 높아진 것으로 보인다.

이번 연구 결과는 국제학술지 Plant Physiology에 논문으로 게재됐으며, 특허출원도 완료했다. 연구진은 이번 연구 결과를 바탕으로 유전자 기반 분자표지를 개발하고 병 저항성이 높은 고품질 벼를 개발하는 데 활용할 계획이다.
 
농진청 관계자는 "유전자가위 기술 등 첨단기술을 적극적으로 활용한 병 저항성 유전자 발굴과 기능검정, 소재 발굴은 지속 가능한 농업을 위한 매우 중요한 과제"라며 "앞으로도 기후변화에 대응하기 위한 연구를 강화해 나갈 예정"이라고 말했다.

[세종=뉴시스]전라북도 완주군 소재 농촌진흥청 본사의 모습.(사진=농진청 제공)

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