[농촌진흥청]"버섯 품종 개발 빨라진다" 교배 핵심 유전자 밝혀내

- 버섯 호메오도메인2 유전자 결핍되면 정상 교배 안 되는 점, 학계 최초 구명

- 유전자 교정 기술로 디지털 육종 초석 마련

농촌진흥청(청장 권재한)은 리보핵산단백질(RNP)* 유전자 가위로 만든 표고버섯 교배형 유전자 교정체**를 활용해 교배의 핵심 역할을 하는 유전자 기능을 학계 최초로 밝히는 데 성공했다.

* 가위의 역할인 Cas9 단백질과 목표 유전자로 안내하는 gRNA의 결합체. 기존 유전자 교정에 자주 활용되었던 벡터는 대장균과 같은 다른 종의 유전자로 구성돼 있는 반면, RNP는 다른 종의 유전물질이 없어 외래 유전자가 삽입될 가능성이 매우 낮음

** 유전자 가위를 활용해 목표 유전자를 정밀하게 편집해 새로운 특성을 부여한 생명체

버섯은 동물, 식물보다 유전자 정보가 부족해 서로 다른 균사체를 교배하는 전통 육종에 의존하고 있다. 교배에 결정적 역할을 하는 유전자로는 호메오도메인1, 2가 알려졌지만, 이들 유전자는 기능이 정확하게 밝혀지지 않아 육종가들은 100~1,000여 개에 달하는 교잡 균주를 현미경으로 보며 교배 여부*를 판단하고 있다. 

* 버섯 균사체가 교배되면 양쪽 균사체로부터 핵 이동을 위한 꺽쇠 연결체(아래 사진 화살표)가 발생함. 대부분의 버섯이 이 구조로 교배 여부를 결정함

농촌진흥청은 교배형 유전자의 기능을 밝히기 위해 리보핵산단백질(RNP)과 세포 수송에 유리한 나노입자(CaP*) 복합체로 호메오도메인1, 2 유전자 결핍 교정체를 개발한 뒤, 둘을 교배했다. 

* 인산칼슘과 폴리아크릴산으로 구성

그 결과, 호메오도메인2 유전자가 결핍된 교정체는 교배가 이뤄지지 않았으나, 호메오도메인1 유전자가 결핍된 교정체는 정상 교배됨을 확인했다. 이는 교배에 영향이 적은 호메오도메인1과 달리, 호메오도메인2가 교배에 결정적 역할을 함을 의미한다.

이번 연구는 수작업으로 진행해 온 버섯 교배 여부 확인을 호메오도메인2 유전자를 기반으로 한 분자표지를 통해 간소화할 수 있음을 확인한 데서 의미를 찾을 수 있다.

농촌진흥청 차세대농작물신육종기술개발 사업단 과제로 진행한 이번 연구 결과는 지난해 12월 국제학술지(Journal of Fungi)에 게재돼 학술적으로 인정받았다. 또한, 유전자 교정체 확보 기술*은 특허 출원을 마쳤다. 

* 특허출원명(번호): CaP 나노파티클을 포함하는 버섯 유전자 교정용 조성물(10-2024-0155583)

농촌진흥청 국립원예특작과학원 버섯과 장갑열 과장은 "이번 연구는 기존 교배 육종에서 목표 형질만을 개량할 수 있는 디지털 육종으로 갈 수 있는 기반을 마련한 성과다."라며 "앞으로 교배형 유전자 분자표지까지 개발하면 육종 기간을 더 단축할 수 있을 것이다."라고 밝혔다.