원예특작 연구동향 리포트
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  • 원예산업신문
  • 승인 2013.04.15 15:30
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차세대 염기서열해독기술을 이용한 미동정 바이로이드 검출 및 유전체 해독 현황

■ 연구기관
△중국, 미국, 이탈리아 
- University of Science and Technology of China-School of Life Sciences
- University of California (Riverside)-Department of Plant Pathology and Microbiology
- Institute for Integrative Genome Biology
■ 연구내용

▲ 바이로이드에 의한 토마토 잎 및 과실에서의 병징 (Li 등 2012년; PLOS One)
바이로이드는 1971년에 식물에서 발견되었으며 RNA분자로 구성되어 바이러스와 다른 병원체이다. 바이로이드들은 원형의 단일쇄상 RNA분자로 구성된 유전체를 가지고 있으며 식물체내에서 RNA분자내의 리보자임 효소반응에 의해 식물체의 핵과 엽록체에서 주로 복제되어 감염 식물체 전체로 퍼져 나가 병을 일으킨다.
최근에 중국, 미국, 이탈리아의 공동연구진들은 새로운 차세대염기서열법을 이용하여 포도나무에 있는 작은 RNA들의 대량 염기서열 분석법을 통하여 포도나무에서 새로운 바이로이드들을 검출하였다. 차세대염기서열법은 이미 유해 동, 식물바이러스들의 검출, 진단 및 감염된 숙주세포들의 유전적 반응, 인체 암진단, 태아 유전병진단 등에 활용되어 급격하게 과학적 지식 및 유관 산업도 발전하는 블루오션으로 통하고 있다.
이 방법을 이용하여 기술적 한계를 극복하여 미국 및 이탈리아에서 재배되는 포도나무에서 새로운 바이로이드들을 다량 검출하였을 뿐만 아니라 동시에 유전체 서열을 밝히는 성과를 발표하였으며 PFOR이라 명명한 컴퓨터 기반 분석프로그램을 이용하여 편리하고 효율적인 분석을 하여 BT-IT 융복합 기술을 통한 새로운 병해충 진단 및 연구법을 제시해준다.
■ 국내 기술수준과 전망
국내의 차세대염기서열법을 이용하여 유전체 해독 기술은 세계적 기술 수준을 유지하고 있으며 산학연에서 이 기술을 이용하여 많은 성과들을 도출하고 있으나, 유전체 정보 처리, 분석 및 활용 분야에는 취약하다.
농업부분에서 농업 생산량 증대를 위해 차세대염기서열분석을 이용하여 분자표지마커개발, 유용유전자 발굴, 다양한 유전자원들의 유전체 해독을 통한 자원화 등의 연구에 접목되어 활발히 연구를 수행 중이다.
농산물 안정화 생산 기술 개발을 위한 병해충 잡초 방제 등 작물보호 분야에서는 아직 초보적인 수준으로 차세대염기서열법 활용하고 있으나, 이 기술의 비용 절감 등에 의해서 앞으로 원예작물의 국내 바이러스 및 바이로이드 검출, 진단 및 방제 연구 등에 광범위하게 활용될 것이다.

■ 참고문헌 및 사이트
● Wu, Q. Wang, Y. Cao, M. Pantaleo, V. Burgyan, J. Li W.X. Ding, S.W. 2012. Homology-independent discovery of replicating pathogenic circular RNAs by deep sequencing and a new computational algorithm. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 109(10):3938-3943.
● Li, R. Gao, S. Hernandez, A. G. Wechter, W. P. Fei, Z. Ling, K. PLoS One. 2012;7(5):e37127.
http://en.wikipedia.org/wiki/Viroid
■자료제공 : 농촌진흥청 국립원예특작과학원 원예특작환경과 농업연구사 최승국