인삼 바이오마커 개발로 육종 효율 높이다
인삼 바이오마커 개발로 육종 효율 높이다
  • 원예산업신문
  • 승인 2019.09.06 16:07
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인삼유전자원 1,300계통 대상 염류·고온저항성 선발
염류저항성 품종 ‘천량’ 개발 바이오마커 우수성 입증

인삼 육종 관련 업무를 처음 시작할 때 들었던 이야기 중에 하나가 “먼 미래 후배들이 우량 품종을 만들기 위한 네가 존재한다”는 말이었다. 처음에는 그 말이 이해되지 않았지만, 인삼을 한해 두해 재배하다 보니 이젠 그 의미를 알 것 같다. 인삼은 한 세대가 4년으로, 지상부 생육과 뿌리 형질 등을 조사해 우량개체로 선발하고 품종으로 육성하기까지 20∼30년 이상 소요된다. 대표적인 예로 우리나라 최초 육성 품종인 ‘천풍’과 ‘연풍’의 경우, 각각 1968년과 1970년에 선발되어 품종 등록이 2002년에 이뤄졌다. 인삼 품종 육성에 각각 34년, 32년 씩 걸린 셈이다.

국내에서 최초로 인삼품종을 육성한 기관은 한국인삼공사 (KGC)이나 2002년 민영화가 되면서 그 기능이 농촌진흥청으로 이관되었다. 현재까지 국립종자원에 등록된 인삼품종은 32개이며 이 중 4개의 품종- ‘천량’, ‘고원’, ‘천명’, ‘진원’-이 농촌진흥청에서 개발되었다. 지금까지 인삼 신품종 육성은 표현형에 의한 선발과 순계분리, 세대고정 등의 전통육종방법에 의존해왔다.

그러나 전통육종에서 일반적으로 이용하는 표현형에 따른 개체선발은 원하는 특정 유전자가 선택되었는지 확인할 수 있는 방법이 없다. 그러나 최근 생명공학기술의 발달로 원하는 작물에서 유전자를 정확하게 찾아내는 바이오마커를 이용한 정밀육종이 현실화되고 있다. 바이오마커 기반의 최신육종기술은 특정 유전자마커를 통해 원하는 유전자가 있는 식물체를 선발하여 육종에 이용할 수 있다.

이제 새로운 기술들의 발달과 농업에 최신 생명과학의 적용은 기존의 전통육종을 완전히 다른 형태의 작물육종으로 발전시키고 있다. 이러한 트렌드를 반영하여 인삼육종분야도 분자마커를 이용한 목적형질 조기선발 시스템 개발이 요구되고 있다.

필자가 몸담은 연구팀에서는 염류와 고온 저항성과 관련된 바이오마커를 2012년부터 2016까지 5년간의 연구 끝에 개발했다. 현재는 보유하고 있는 인삼유전자원 1,300계통을 대상으로 목적형질 염류와 고온저항성을 선발하고 있다. 기존의 저항성 개체 선발방식은 포장에 전개된 4년근의 잎을 채취하여 스트레스를 유발시킨 후 피해반응 양상을 5단계 척도로 계산하여 염류 및 고온저항성 정도를 파악했다.

그러나 바이오마커를 이용한 선발방법은 유전자원의 종자로부터 부정근을 유도하고 배양한 후 스트레스 (염류 및 고온)를 유발시키고 바이오마커를 이용하여 저항성 개체를 선발하는 방식으로 육종에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 정확한 방법이다.

이 때 지표가 되는 유전자와 단백질은 건조, 저온 및 고온, 고염 등의 비 생물적 스트레스에 저항성인자로 알려진 것들이다. 개발된 바이오마커의 정확성 검정은 개발된 품종과 유전자원을 대상으로 실시되고 있다. 그 결과 염류저항성 품종으로 농촌진흥청에서 최초로 육성된 ‘천량’이 확인되어 개발된 바이오마커의 우수성을 입증할 수 있었다.

지금까지 인삼육종 방향은 농민소득을 보장하기 위한 다수확, 내병성 등의 우수형질 선발을 최우선 목표로 삼았고 앞으로도 그 중요성은 변함이 없을 것이다. 그러나 소비자의 다양한 요구에 부응하고 글로벌 경쟁력을 갖춘 우수한 품종을 육성하려면 품종 개발 시간을 단축하고 선발의 효율을 높일 수 있는 획기적인 육종방법의 개발이 필요하다.

인삼에서도 유전체·단백질체 등의 오믹스 정보 기반의 바이오마커가 개발됨에 따라 목적형질을 정확하게 찾아 이용할 수 있는 정밀 육종이 현실화되고 있다. 바이오마커는 종자에서부터 목적형질을 가진 개체를 선발할 수 있어 육종기간 단축 및 노력 절감 효과가 클 것으로 기대된다. 바이오마커를 활용한 목적형질 개체선발은 지금도 수행중이며 앞으로 선발된 개체를 바탕으로 우수품종이 육성될 수 있도록 계속해서 노력을 기울일 것이다.

■조익현<농진청 원예원 인삼과 농업연구사>