세계 최초로 고추의 유전체 해독이 국내 독자 기술로 완성1)된 지 2년 만에 고추의 형제격인 새로운 고추 속 2종에 대한 유전체 해독에 성공했다.
농촌진흥청(청장 라승용) 차세대바이오그린21사업 농생물게놈활용연구사업단(단장 문중경)의 지원으로 서울대 최도일 교수 연구팀이 진행한 연구결과가 최근 유전체 연구 분야의 세계적 학술지인 ‘지놈 바이올로지(Genome Biology)’에 게재됐다.
※ 논문명 : New reference genome sequences of hot pepper reveal the massive evolution of plant disease-resistance genes by retroduplication) (제1저자 : 김승일 박사)
연구팀은 고추(Capsicum annuum) 유전체 정보의 완성도를 높이고 고추 속의 야생종 2종(C. baccatum, C. chinense)의 유전체 해독을 새롭게 완성하여 고추의 종 분화2)와 진화, 병에 강한 특성을 갖도록 하는 저항성 유전자의 생성원리를 구명했다.
이번 연구결과에 따르면 야생종 고추 2종은 과거 약 200만 년 전 공통조상으로부터 분화되었고, 100만 년 전에 풋고추, 조림용 꽈리, 청양고추 등 우리가 익히 아는 고추(C. annuum)와 매운맛이 강한 ‘하바네로’가 속한 고추(C. chinense)의 종 분화가 일어난 것으로 밝혀졌다.
종 분화 이후에 농업의 핵심형질과 관련된 중요한 유전자들 중 병에 강한 특성을 갖는 저항성 유전자가 급격히 증가했다. 기존의 이론과 달리 고추 유전체 내 반복서열(LTR-retrotransposon3), LTR-R)에 들어 있던 유전자가 진화과정 중에 함께 복제(retroduplication4)되면서 급격히 증가되었다는 새로운 이론을 증명했다.
이러한 연구결과를 활용하면 앞으로 고추 속 식물의 병저항성 품종 개발 등 농업형질 개선을 위한 연구에 중추적인 역할을 할 것으로 기대된다.
농촌진흥청 조남준 연구운영과장은 "유전체 정보가 해독되면 농업을 생명산업화 할 수 있는 원천 자원인 빅데이터를 보유할 수 있게 된다."라며 "이를 통해 우수한 유전자의 개량이 가능하여 작물의 신품종 개발에 박차를 가할 수 있을 것이다.'라고 말했다.
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1) 최도일, 『Genome sequence of the hot pepper provides insights into the evolution of pungency in Capsicum species』, Nature Genetics(IF:35.209), 2014
2) 종분화 : 새로운 생물 종이 만들어지는 진화의 과정
3) LTR-retrotransposon : 식물의 유전체를 가장 많이 차지하는 반복서열로서 약 50?70%의 유전체 서열이 LTR-retrotransposon으로 이루어져 있다.
4) Retroduplication : LTR-retrotransposon에 의해서 전사가 된 유전자가 인지, 포획되어 다시 유전체내로 삽입되어 전혀 새로운 유전자로 생성되는 과정을 일컫는다.
