약용작물 품종 개발 기간이 획기적으로 줄 것으로 전망된다. 농촌진흥청(청장 이승돈)은 약용작물 육종에 활용하는 반수체(Haploid) 식물을 배가 반수체(DH, Doubled Haploid)로 전환하는 데 국내 최초로 성공했다고 밝혔다.

▲배가 반수체를 통해 육성한 도라지 계통

약용작물은 대부분 이웃 식물 꽃가루를 받아 씨를 맺는 타가 수정 작물로 유전적 다양성이 매우 크다. 이 때문에 원하는 형질이 안정적으로 고정된 순계를 확보하는 데에만 5~8년이 걸리는 등 품종 개발 속도가 더디다.

이 육종 기간을 단축하기 위해 반수체 식물을 이용하지만, 반수체는 정상적인 체세포가 가지는 염색체 수(2n)의 절반(n)만 가져 식물체 생육이 약한 문제가 있었다.

농촌진흥청은 도라지 꽃가루 세포(소포자)에서 반수체 만드는 기술을 개발한 데 이어, 이번에는 염색체를 배가, 즉 두 배로 늘리는 배가 반수체 기술을 확립했다.

▲배가반수체 계통의 꽃 형질(모양, 색깔 등)의 다양성

배가 반수체는 꽃이 잘 피지 않는 반수체와 달리 정상적으로 생육한다. 또, 후대에 형질이 변하지 않는 순계로 품종 개발에 바로 이용할 수 있다.

연구진은 도라지 꺾꽂이 묘(삽목 묘)를 대상으로 염색체 유도에 사용하는 약제(오리잘린) 농도와 처리 기간을 과학적으로 검증함으로써 가장 높은 배가 효율을 얻는 최적의 조건(50ppm, 3일 처리)을 밝혀냈다.

▲도라지 소포자 배양(shed-microspore culture) 과정 단계

▷(A) 이층배지(double layer medium)를 이용한 소포자 배양. (B) 약 70일 후 이층배지에서의 배 발생 단계, (C) 1/2MS 배지에서의 신초 및 뿌리 유도 단계. (D) 1/2MS 배지에서의 식물체 재생 단계, (E) 반수체의 토양 순화 단계. (F) 곁가지를 이용한 삽목 단계

이번 연구를 활용하면 한 세대(2~3년) 만에 형질이 완전히 고정된 계통을 만들 수 있다. 나아가, 이 계통을 활용하면 10~15년 걸리던 품종 개발 기간을 5~8년으로 단축할 것으로 기대한다.

농촌진흥청은 도라지에서 확립한 이번 기술을 기반으로 더덕·작약 등 다양한 약용작물에 반수체·배가 반수체 유도 기술을 확대 적용할 계획이다.

이번 성과는 11월 국제학술지 ‘호티컬처럴 사이언스 앤드 테크놀로지(Horticultural Science and Technology, 논문인용지수(IF: 0.8)’ 온라인판에 실렸다.

농촌진흥청 국립원예특작과학원 마경호 특용작물육종과장은 “약용작물의 품종 개발은 고정된 계통을 얼마나 빠르게 확보하느냐가 핵심”이라며 “도라지에서 확립한 반수체·배가 반수체 유도 기술은 육종 효율을 획기적으로 높이는 성과로, 앞으로 다양한 약용작물에 확대 적용해 산업 경쟁력을 강화해 나가겠다.”라고 말했다.