산림과학원 “세계 최초 소나무 ‘표준 유전체’ 해독”

국내 연구팀이 세계 최초로 소나무 표준 유전체를 해독하는 데 성공했다.

국립산림과학원은 서울시립대 김승일 환경원예학과 교수 연구팀과 공동으로 반수체 유전형(Haplotype) 정보를 반영해 소나무 표준 유전체를 완성했다고 21일 밝혔다.

반수체 유전형은 반수체(Haploid)와 유전형(Genotype)의 합성어로, 부계 또는 모계로부터 유전된 염색체 유전 정보의 집합을 의미한다.

소나무 유전체(총 21.7Gb)는 인간 유전체(3.2Gb)보다 7배 방대하다. 또 전체 유전체 중 70% 이상의 염기서열이 반복적이고, 쌍으로 위치한 유전자의 염기서열이 달라 유전체 해독에 어려움이 따랐다.

공동연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 최신 유전체 조립 방식인 페이징(Phasing) 기법을 이용했다. 부모로부터 물려받은 염색체를 각각 조립해 반수체 유전형의 표준 유전체를 완성하는 방식이다.

이 과정에서 공동연구팀은 부계 또는 모계 염색체 한쪽 또는 양쪽 모두에 존재하지만 발현량이 다른 유전자를 찾아내 이들이 주로 환경 스트레스와 병해충 저항성에 연관된다는 점을 밝혀냈다.

특히 기존에 공개된 겉씨식물 유전체 중 가장 높은 품질의 정밀성과 정확도를 확보해 연구의 신뢰도를 높였다.

소나무 표준 유전체를 해독에 활용된 정이품송(천연기념물 제103호). 국립산림과학원 제공

표준 유전체 해독은 국내 대표 소나무로 꼽히는 속리산 ‘정이품송’을 대상으로 이뤄졌다. 정이품송은 600여년 간 이어진 역사·문화적 가치 뿐 아니라 후계목 복원을 위한 유전학적 가치도 높아 의의가 크다.

표준 유전체는 유전자의 개수와 위치, 기능별 생명현상의 핵심 정보를 담고 있어, 질병 예방과 조기진단 등에 활용된다.

연구 결과는 학술적 가치를 인정받아 유전학 분야 학술지인 ‘네이처 제네틱스(Nature Genetics, 영향력 지수 IF=31,7)’ 20일자 온라인판에 게재됐다.

발표된 논문의 유전체 정보는 ▲가뭄·폭염 등 환경스트레스에 강한 육종 소재 선발 및 기술 개발 ▲소나무재선충병을 포함한 나무의 병해충 질병 조기진단 기술 개발 ▲환경 적응성 표지자를 이용한 소나무 건강성 회복 연구 등에 이용될 것으로 기대된다.

또 송이와 소나무 간의 상호작용 연구와 기후변화, 질병 형질에 관한 유전변이를 확보할 수 있는 ‘소나무 범유전체 지도’ 구축 등에 활용될 예정이다.

박응준 산림과학원 산림미생물이용연구과장은 “소나무 표준 유전체 정보는 기후변화와 산림 재해로 위기에 직면한 국내 소나무 숲의 관리 방안을 마련하는 새로운 계기가 될 것”이라고 말했다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr