환경부 산하 국립생태원이 우리나라 특산종인 구상나무의 전사체(염색체의 DNA에서 옮겨져 세포 내에 발현한 유전정보의 전체) 분석을 통해 30℃이상의 고온스트레스에 반응하는 유전자를 발견했으며, 이 논문이 세계적 권위의 학술지이자 네이처 자매지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’ 온라인판 7월 6일자에 소개됐다고 밝혔다.

이 연구는 지구온난화 같은 환경변화에 대응하고자 구상나무처럼 고온에 취약한 식물종에서 스트레스를 이겨낼 수 있는 ‘진단마커 유전자’를 확보하고, 기후변화에 취약한 식물의 적응력을 향상시켜 줄어들고 있는 서식처 기반을 강화하고자 국립생태원 생태보전연구실 박형철 박사팀이 2015년도 부터 수행하고 있는 ‘기후변화 대응 구상나무의 분자생태학적 연구’ 의 일환으로 진행됐다. 

▲ 한라산 구상나무림 군락에서 시료채집 <사진제공=국립생태원>

이번 연구 결과는 환경변화에 취약한 구상나무가 환경스트레스에 견딜 수 있는 상호작용을 연구하는 기초가 되는 다양한 유전자원을 세계 최초로 확보했다는 점에서 가치가 있으며, 향후 기후변화에 취약한 생태계의 보전 계획 등에 활용될 것으로 기대된다. 

특히 이 연구로 밝혀낸 성과물은 2017년 6월 구상나무 유전자에 대한 국제 및 국내 특허로도 출원되어 구상나무 유전자의 주권 확보에도 기여하게 됐다. 현재 등록 심사 중으로 앞으로 구상나무 유전자를 활용한 생물자원 이용 등 각 분야에서 상용화가 될 경우 국립생태원에서 특허권을 행사하게 된다.

논문의 주요 내용은 아래와 같다.  
기후변화 취약종인 구상나무의 고온 반응 유전자들을 표준 유전체가 없는 대상에서 유사한 생물종의 유전자를 대입해 발현된 염기서열을 분석하여 유의미한 유전자를 밝혀내는 방법인 신생 알엔에이 염기서열 분석법(de-novo RNA sequencing 방법)에 따라 다량의 염기서열 정보를 생산하고, 약 40만 개에 달하는 구상나무 전사체 중에서 고온에 특이적으로 반응하는 약 6천개의 단일 유전자 염기서열을 확보했다. 

이어 유사한 다른 식물의 유전정보와 비교함으로써 구상나무 유전자가 보내는 정보의 특성과 기능을 분석·유추해내고, 기후변화 취약군락 예측을 위한 진단마커로 활용 할 수 있는 유전자를 발굴했다.

그 중에서 전사조절인자와 열 충격 단백질 전사체로 추정되는 유전자 12개를 진단마커 유전자로 설정하고 이를 분석하여, 구상나무에서 고온반응 및 내성에 관여하는 6개의 전사조절인자와 6개의 열 충격 단백질 전사체의 발현도를 확인했다. 이와 같은 유전자들은 구상나무에서 밝힌 세계 최초의 유전자들이다.

김정규 국립생태원 생태연구본부장은 “이번 연구 성과를 한라산 구상나무림과 같이 기후변화로 인해 파괴된 취약 생태계에 적용하여 생태보전에 기여할 수 있는 연구를 지속적으로 수행할 예정이다”라고 밝혔다.

[환경미디어= 강유진 기자]  

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