국내 연구진에 의해 벼의 노화 속도를 늦춰 수확량을 높일 수 있음이 세계 최초로 구명됐다.

농촌진흥청(청장 김경규) 국립식량과학원은 기초과학연구원 식물노화수명연구단과 공동 연구를 통해 벼의 노화를 조절하는 유전자를 확인하고, 전통육종기술로 이 유전자가 도입된 근동질 계통을 육성해 수량이 증진됨을 입증, 특허출원까지 마쳤다고 5일 밝혔다.

이는 ‘벼의 노화 속도를 늦추었을 때 단위면적당 생산성을 증진할 수 있다’는 가설을 세계 최초로 증명한 것이다.

이번에 확인한 유전자는 염색체 9번에 있는 엽록소 분해 효소인 OsSGR로, 야생 벼와 인디카벼, 자포니카벼로 종이 분화하는 과정에서 결정적 역할을 담당했을 것으로 추론된다.

식량원은 벼 잎 노화가 빠른 인디카 벼 품종인 ‘IR72’와 상대적으로 노화가 10일 정도 늦은 자포니카 품종 ‘주남’을 이용해 지도기반 유전자 동정(map-based cloning) 방법으로 벼 아종(亞種)간 노화 속도를 조절하는 엽록소 분해 효소인 OsSGR 유전자를 동정했다.

식물노화수명연구단은 분자생물학적 연구 접근을 통해 자연계에 벼 OsSGR 유전자의 프로모터 염기서열 변이는 8가지가 존재하며, 이 프로모터 염기서열 형태에 따라 엽록소 분해 효소의 발현량이 달라지고, 벼 노화 속도가 조절된다는 것을 구명했다.

특히 식량원은 노화가 느린 자포니카 벼 유래 OsSGR 유전자를 노화가 빠른 인디카 벼에 도입해 노화 속도를 늦추고 광합성 효율을 높인 근동질 계통을 육성, 수량성이 7% 향상됨을 확인했다.

이 근동질 계통은 이삭의 낟알이 차는 시기에 광합성량이 모본인 인디카 벼보다 높게 유지될 뿐만 아니라, 노화 지연으로 광합성 기간이 연장되면서 벼 알이 충실하게 여무는 비율인 등숙률이 9% 증가했고, 최종적으로 벼 생산성이 7% 향상됐다.

이번 연구결과는 세계적 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 지난 4일자로 게재됐다.

논문 제1 저자인 식량원 신동진 농업연구사는 “이번 연구결과는 세계 최초로 작물의 수명을 조절해 수량성을 증진한 연구결과로, 노화 조절 유전자를 이용한 작물 육종의 새 길을 열었을 뿐만 아니라, 우리 쌀의 가격 경쟁력 향상에 크게 기여할 것”이라고 말했다.