■ 연구기관
△이탈리아
Istituto Agrario San Michele all’Adige Research and Innovation Centre
△미국
Department of Horticulture and Landscape Architecture, Washington State University
△뉴질랜드
The New Zealand Institute for Plant & Food Research
■ 연구내용
사과는 중요한 온대과수로서 재배종 사과의 유전자형은 매우 잡박하여 게놈 sequencing과 assembly에 많은 어려움이 예상되어 왔다.
2007년에 시작되어 2009년에 완료된 게놈프로젝트를 통하여 사과의 DNA 염기서열은 약 74억개의 nucleotides로 되어있음이 밝혀졌다. 연구팀은 130억개의 nucleotides의 sequencing을 완료 후 이것을 유전자와 염기서열에 맞게 17개의 사과 염색체에 재구성하였는데, 밝혀진 염기서열의 81.3%이 염색체상에서 조립되었고 90.2%의 유전자가 염색체상의 정확한 위치에 고정되었다.
사과의 재배종은 3,000∼4,000년 전 카자흐스탄과 중국에 광범위하게 자생하고 있는 Malus sieversii으로부터 유래된 것으로 밝혀졌으며, Malus 속에 속하는 12개의 M. domestica 재배종, 10개의 M. sieversii, 21개의 M. sylvestris, 그 외 주요 야생 사과종, 2개의 Pyrus 등 74개의 사과 유전자원들의 23개 유전자를 비교한 결과 M. domestica 재배종은 M. sieversii, M. orientalis, M. asiatica와 공통으로 분류되었으며, M. sieversii와는 구분지어졌다.
사과는 Spiraeoideae(x=9)와 Amygdale-oideae(x=8)의 이질배수체화 과정을 통해서 형성되었을 것이라고 추정되어왔으나 게놈프로젝트를 통하여 사과의 게놈은 사과종의 원형을 이루는 9개 염색체의 전이와 5천만년전 유전체 전반에 걸친 복제과정, 염색체간 전좌, 염색체내 결실 등의 과정을 거쳐 현재의 17개 염색체 수를 갖게 됨을 확인하였다.
게놈프로젝트 결과를 바탕으로 얻어진 염기서열과 EST 데이터베이스를 이용하여 다른 과수와 염기서열 비교를 진행하였다. 그 결과 같은 사과족(Maleae or Pyreae)에 속하는 배는 96.35%의 높은 유사성을 보였다. 같은 장미과(Rosaceae)이면서 Amygdaleae에 속하는 복숭아와 사과족(Maleae or Pyreae)의 비교에서는 90.64%의 유사성을 나타냈으며, 포도과(Vitaceae)에 속하는 포도와는 85.31%의 유사성을 확인하였다.
애기장대(Arabidopsis)는 27,228개, 포도는 33,514개, 벼는 40,577개, 콩은 46,430개, 옥수수는 32,540개의 유전자를 보유하고 있는 것에 비하여 사과는 sequencing이 완료된 다른 어떤 식물보다 많은 57,386개의 유전자를 보유하고 있는 것으로 추정되었다. 또 앞으로 유전소질 향상에 큰 도움이 될 992개의 병과 관련된 유전자를 확인하였다. 다른 식물종과의 유전자 비교를 통하여 사과 고유의 특징을 발현시키는데 중요한 역할을 하는 MADS-box 전자조절인자(transcription factors)와 과발현된 솔비톨(sorbitol)과 관련된 유전자가 다른 작물에 비해 많음을 확인할 수 있었다.
■ 연구의의
사과 게놈프로젝트의 완성을 통해 얻어진 많은 데이터는 전통적인 육종방법을 보완하여 지금보다 더 신선하고 맛좋은 사과 품종 육성을 더욱 빠르게 가능하게 할 것이다. 특히 병, 해충에 대한 자기방어 기능이 향상된 사과 품종 육성은 농약 사용을 줄여 지속적인 과실 생산을 가능하게 할 것이다. 사과 게놈의 염기서열에 대한 지식은 주요한 작물에 대한 인간의 지식을 수천배 증가 시킬 것이며 이것을 바탕으로 양분관련 특성규명, 환경적인 영향, 생물다양성의 탐사, 계통분류, 진화 연구 등에 크게 기여할 것으로 예상된다.

■ 참고문헌 및 사이트
● The genome of the domesticated apple(Malus×domestica Borkh.) - Nature Genetics VOLUME 42:1
■ 자료제공 : 농촌진흥청 국립원예특작과학원 사과시험장 농업연구사 이정우