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제목 외부 유전자 넣었더니 식물 생산량이 놀라울 정도로 ‘쑥’ 등록일 2019.01.08 17:23
글쓴이 에디스젠 조회 153
美연구진 “광호흡 효율 높여 2억명 먹여살릴 수 있는 기술”
미국 일리노이대/사이언스 제공

▲ 미국 일리노이대/사이언스 제공

연구진, 아프리카 및 동남아 등 개도국에 무상제공 예정

미국 과학자들이 식물의 대사경로를 조절하는 유전자를 이식해 광합성 효율을 높임으로써 생산량이 절반 가까이 증가시키는데 성공했다.

미국 농무부 글로벌체인지 및 광합성연구단, 일리노이대 유전생물학연구소, 곡물과학과, 식물학과 공동연구팀은 담뱃잎에 광호흡의 효율성 저하를 막아주는 유전자를 주입해 작물 생산량을 40% 가까이 높이는데 성공하고 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 4일자에 발표했다. 이번 연구는 빌 앤드 멜린다 게이츠 재단이 광합성 효율을 높여 지속 가능한 식량난 해결방안을 찾기 위해 추진하고 있는 광합성효율향상(RIPE) 프로젝트 일부로 진행됐다.

지난 세기 과학기술은 기하급수적으로 늘어나는 인구에 비해 작물 생산성은 산술급수적으로만 증가해 기아에 시달릴 것이라는 영국의 통계경제학자 멜서스의 예언을 보기 좋게 빗나가게 만들었다. 실제로 살충제나 비료 사용량을 늘리고 관개시설을 개선하는 등의 방법으로 작물 생산성을 예상 밖으로 높일 수 있어 ‘제2의 녹색혁명’이라고 불리기도 했다.

그러나 이 같은 방법도 이제 한계에 부딪쳐 최근에 과학자들은 식물의 광합성 효율을 높이는 방식으로 생산량 증대를 꾀하고 있다.

식물은 햇빛, 이산화탄소, 물을 이용해 사람이 활용할 수 있는 최종산물을 만들어 낸다. 그렇지만 광합성 과정에 결함이 발생하는 경우가 많아 식물은 광호흡으로 결함을 해결하지만 이 과정에서 에너지 투입이 커 생산량은 감소하게 된다. 실제로 일부 작물에서는 광호흡으로 인해 생산량이 적게는 20%에서 많게는 50% 가까이 줄어들기도 한다.

연구팀은 유전자 변형이 쉬운 담배를 이용해 실험을 실시했다. 연구팀은 식물 본연의 광호흡 대사경로 대신 루비스코 산화 부산물이 더 효율적으로 활용할 수 있는 유전자를 주입해 온실과 야외에서 재배, 관찰했다. 루비스코는 공기 중 이산화탄소를 고정해 광합성에 사용되도록 하는 효소로 루비스코가 산소와 반응하면 쓸모없는 부산물이 만들어지고 식물체는 광호흡으로 이 부산물을 유용한 분자로 바꾸는 것으로 알려져 있다.

그 결과 루비스코 유전자가 주입된 식물은 온실과 야외 환경에서 모두 더 빠르고 크게 자라는 것으로 확인됐으며 담배 생산량도 40% 이상 늘어난 것으로 확인됐다.

도널드 오르트 일리노이대 식물학과 교수는 “광호흡은 식물이 성장하고 생산량을 늘리는데 사용되는 에너지와 자원을 소모해 광합성 효율을 떨어뜨린다”며 “이번 연구는 유전자 이식을 통해 비효율적인 광호흡을 거치지 않도록 만들어 생산량을 획기적으로 늘릴 수 있다는 것을 보여준 것”이라고 말했다.


[출처: 서울신문에서 제공하는 기사입니다.] http://www.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20190104500033#csidxdd9e5db28ed60d3881d5075accb4d91 

출처 : 브릭