농촌진흥청은 생명공학 연구에서 원하는 유전자 기능을 확인하는 데 이용하는 ‘프로모터’를 개발했다.

프로모터란 유전자 발현을 조절하는 스위치 역할을 하는 유전자를 뜻한다. 종류에 따라 원하는 물질의 생산을 늘리거나 줄일 수 있어 그동안 다양한 작물에서 분리해 유전자 기능 연구에 활용되고 있다.

현재 유전자 기능 연구에 가장 많이 사용하는 프로모터는 35S 프로모터로 작물 대부분에 적용할 수 있다. 그러나 국화처럼 다배체이거나 영양번식하는 식물에서는 기능이 작동하지 않기도 한다. 그래서 이들 식물에서도 사용할 수 있는 프로모터의 개발이 필요하다.

연구진은 국화 유전자의 기능 영역 정보를 이용해 모든 조직에서 발현하는 프로모터 9종을 분리해 그 기능을 확인했다. 그 결과 U41, U47 2개 프로모터가 국화와 모형(모델) 식물인 담배에서 동시에 발현하는 것을 확인했다.

그림▶2종의 프로모터의 담배에서 GUS염색(A; U47, B; U41): GUS염색으로 어디에서 프로모터가 작동하는지 알 수 있음. 형질전환된 담배 기내에서 싹을 내게 한 다음 평균 5cm 정도 자라서 잎이 2~3매 되었을 때 뿌리부터 잎까지 전체를 염색하여 관찰함. 담배는 식물체 전체에서 프로모터가 작동하는 것으로 판단함(색이 진할수록 프로모터 작동률이 높다고 판단할 수 있음).

모형(모델) 식물은 생물학의 현상을 연구하고 이해하기 위해 선택하는 식물로, 모형 식물에서 발견한 사실들은 다른 여러 식물에도 적용 가능하다.

이 프로모터들은 식물 생장에 꼭 필요한 호르몬 관련 조절인자(에틸렌, 지베렐린)를 갖고 있어 안정적으로 상시 발현한다.

특히 U47 프로모터는 조직별 활성도가 높아 앞으로 다양한 작물의 유전자 기능분석에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

이번 연구 결과는 한국 육종학회지에 논문으로 게재됐다.

농촌진흥청 농업생명자원부 김남정 부장은 “이번에 개발한 프로모터는 기후변화에 대응해 고온 저항성이나 병 저항성 유전자 발굴을 위한 기능 연구에 활용할 수 있을 것이다.”라며, “이를 통해 우량 육종 소재를 개발할 수 있을 것으로 기대한다.”라고 말했다.