한국콩연구회

해외과학 기술 동향

2014-07-17

식물의 줄기 생장에 영향을 미치는 유전자가 퍼듀대학교와 네브라스카-링컨대학교 연구자들에 의해 발견되었는데, 이 발견은 특히, 미국 북부지역을 위한 개선된 대두 품종의 개발로 이어질 수 있다.

퍼듀대학교 마(Jianxin Ma) 교수팀은 Dt2라는 유전자를 확인했는데, 이 유전자는 대두 식물이 반신육형(semideterminacy)이 되게 한다. 반신육형 대두 식물 즉, 개화 후에도 영양생장이 계속되는 중간 크기의 식물은 현재 북부 재배 품종과 같거나 더 많은 수의 꼬투리를 만들 수 있지만 키는 그다지 크지 않게 자랄 수 있다. 키가 줄어들면 식물의 주 줄기가 구부러지거나 파손되는 도복(lodging)에 더 강해질 수 있다.

이 유전자는 특정 재배 지역에서 잠재수량(yield potential)과 적응성 증진에 기여할 수 있다는 것이 마 교수의 말이다. 이제는 다양하고 뛰어난 반신육형 대두 품종 개발에 집중할 수 있게 되었는데, 이런 품종은 네브래스카와 인디애나주 북동부처럼 수확량이 높고 관개를 하는 환경에 매우 적합하다고 한다.

대두 품종은 일반적으로 두 부류, 즉, 개화 후에도 주 줄기(main stem)가 계속 자라서 키가 큰 무한신육(indeterminate)형과 꽃이 생기기 시작하면 줄기의 생장이 멈추고 가지가 많은 유한신육(determinate)형으로 나뉜다. 유한신육형 대두 식물은 생장기(growing season )가 더 긴 남부지역에서 번성하는 반면, 영양 생장과 생식 생장 단계가 겹치는 무한신육형은 북부지역에 더 적합하다. 하지만, 무한신육형은 키 때문에 도복에 취약하다. 북부의 대두 생산자들에게는 반신육형 대두 식물이 “골디락” 품종 즉, 그 둘 사이에 대안 중에 딱 알맞은 대안이다. 무한신육형에 비해, 반신육형은 관리가 편하고, 비슷하거나 더 많은 수확을 얻을 수 있으며, 짧은 생장기도 문제가 되지 않을 수 있기 때문이다.

미국에서는 한 가지 유일한 반신육형 대두 품종은 NE3001인 것이 보통이다. 이번 연구에서 Dt2의 확인으로 자연적육종 방법을 이용한 다양한 반신육형 대두 품종이 가능하게 되었다. 미국에서는 대두의 수확 생산성(yield productivity )의 잠재력이 완전히 개발되지는 않았으며, 그 부분적 원인은 반신육형의 부족이라고 한다. 그래서, 잠재 수확량 평가를 위해 수확량이 높은 무한신육형 품종을 반신육형으로 전환시키는 일이 현재 진행 중이라고 한다.

마 교수는 선행 연구에서 Dt1을 확인했는데, 이 유전자는 대두를 무한신육형이게 하는 것이다. 그리고 이번에 통합적인 유전적 접근법으로 Dt2를 분리하고 그 특성을 확인했다. 유전자 Dt2가 확인된 후, 무한신육형 품종에 삽입되어, 이 유전자가 있으면 식물이 반신육형이 된다는 것이 확인되었다. Dt2 가 Dt1의 발현을 억제하여 짧게 자라게 하는 것이다. 이 유형의 돌연변이는 대두에 특이적인 것으로 보이는데, 그 이유는 토마토와 병아리콩 같은 다른 식물에서 반신육형은 다른 유전적 메커니즘에 의하기 때문이라고 한다.

Dt2의 확인으로 대두 품종 육종에 강력한 도구가 확보되었으며, 이 유전자는 대두 종자와 유식물에서 반신육형을 확인하는 완벽한 유전적 마커가 될 것이라고 한다.

키워드 : 반신육형, 대두 유전저, 생장 기

출처: KISTI 미리안 글로벌동향브리핑

원문: http://www.purdue.edu/newsroom/releases/2014/Q3/gene-discovery-could-lead-to-better-soybean-varieties-for-northern-united-states.html