△프랑스-French National Institute for Agricultural Research(INRA)
△미국-Appalachian Fruit Research Station
△일본-NARO Institute of Fruit Tree Science
■ 국외 배 형질전환 체계 구축 현황
배나무속 식물들은 지리적 고립이나 적응 및 종간 교잡등과 같은 종분화 과정을 거치면서 진화되어 종의 다양성을 이루었다. 현재 생식용으로 재배되고 있는 배나무속 식물로는 남방형 동양배 (P. pyrifolia Nakai)와 북방형 동양배 (P. ussuriensis Maxim., P. bretschneideri Rehd.) 그리고 서양배 (P. communis L.)로 크게 나뉘어진다 (Challice and Westwood 1973).
지금까지의 전통적인 배 육종방법은 개화 결실, 과실 특성의 평가와 선발에 넓은 면적과 노동력 그리고 많은 시간이 소요되는데, 그 이유는 배는 자가불화합성과 교배불친화성이 있고, 유전조성이 이형접합 상태이기 때문이다. 배의 품종개발을 위해서 대안으로 제시하고 있는 방법은 외래의 유용 유전자를 직접 도입하거나 다양한 형질이 집적되어 있는 목표형질을 얻을 수 있는 형질전환 방법이다.
그러나 형질전환을 통한 외래 유전자의 도입은 대부분 기내에서 세포 배양의 과정을 거쳐 이루어지기 때문에 재분화 체계의 확립이 선행되어야 한다. 과수의 형질전환 체계는 사과(1989년, 미국, 영국), 감귤(1990년, 일본), 포도(1994년, 프랑스) 다음으로 1996년에 프랑스에서 처음으로 서양배 품종의 형질전환 성공 사례가 보고되었다(Fabienne et al. 1996).
배 형질전환 체계 구축에 앞서 재분화 체계에 관한 연구는 1989년 서양배 품종 Conference에서 처음으로 보고되었다. 이후, 1999년에는 서양배 품종 Beurre Bosc에 rolC 유전자를 도입한 결과가 보고되었고, 2002년에는 서양배 품종 Bartlett과 La France에 ACC oxidase 유전자를 도입한 연구 결과가 보고되었으며 이후로도 서양배 품종 Passe Crassanc에 화상병 저항성 유전자, Burakovka 품종에 단맛을 증가시키는 유전자 thaumatin Ⅱ를 도입하였으며 2015년도에 서양배 품종 Spadona에서 GFP 유전자 도입을 확인하였다.
서양배 품종에서는 유전형에 따라 형질전환 효율이 다르기는 하지만, (Bartlett 5.2%, La France 2.7%), 형질전환 체계 구축에 대한 연구결과가 계속 보고되는 반면 동양배에서는 2013년에 일본에서 처음으로 형질전환 체계 구축에 대한 연구결과가 보고되었다. Hakuteiryu, Kosui, Agenosho Shinanashi, Natsushizuka 네 품종에서 GFP 유전자가 도입된 신초를 관찰하였다(Ikuko et al. 2013).
■ 국내 배 재분화 체계 기술수준과 전망
국내에서는 사과 형질전환 체계 구축(2009년 농촌진흥청 국립원예특작과학원)이 보고되었으나 다른 과수에서 형질전환에 성공한 사례는 보고되지 않았다. 국립원예특작과학원 과수과에서는 2012년도에 국내육성 품종인 황금배의 재분화 체계 구축에 관한 연구결과를 발표하였으며, 2013년도에는 재배면적의 80% 이상을 차지하고 있는 주요 품종인 신고의 재분화 체계를 구축하였다.
2014년부터 ‘배 국내육성품종의 형질전환 기술 개발’ 과제를 수행하기 위해 재분화율이 80% 이상인 황금배에서 Agrobacterium을 이용한 GUS 유전자가 도입된 신초 생성을 유도하고 있으며 최종적으로는 국내 배 육종 및 재배의 문제점을 해결할 수 있는 유용 유전자를 도입하여 유전육종 및 기능연구의 소재로 활용하고자 한다.
■ 참고문헌 및 사이트
● Challice JS, Westwood MN (1973) Numerical taxonomic studies of the genus Pyrus using both chemical and botanical characters. Bot J Linn Soc 67:121-148
● Fabienne M, Elisabeth C, Claudie L, An de Bondt (1996) Efficient Agrobacterium-mediated transformation and recovery of transgenic plants from pear (Pyrus communis L.). Plant Cell Rep. 16:245-249.
● Ikuko N, Yoshihiko S, Toshihiro S, Takaya M, Toshiya Y (2013) Agrobacterium-mediated genetic transformation using cotyledons in Japanese pear (Pyrus pyrifolia). Breeding Science 63:275-283
■ 자료제공 : 국립원예특작과학원 과수과 농업연구사 김세희
