원예특작과학원 연구결과 시리즈(김정희 과수과 368)
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  • 원예산업신문
  • 승인 2008.11.25 00:00
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■ 포도 고효율 형질전환을 위한 직접 재분화 기술 개발 ■

   
포도는 가장 오랫동안, 널리 재배되고 있는 낙엽과수 중 하나로 이미 5000년 전부터 재배되기 시작한 이래, 전 세계적으로 1만4000여 품종과 150여종의 야생종이 분화되어 재배되고 있다.우리나라에서의 포도 재배 면적은 1990년 이후 점차 증가하여 1999년 3만 5천 ha 수준으로 사과를 앞지른 적도 있으나 2000년대에 접어들면서 감소 추세에 있고, 2004년 한칠레 자유무역협정(FTA)이 체결되면서 포도 재배 농가들의 우려가 큰 실정이다.특히 국내 포도 재배는 최근 소비자의 다양한 기호 변화에 부합하여 유럽종 및 미국계 포도 품종들이 재배되기도 하나 캠벨얼리가 아직까지 포도 총 재배 면적의 70% 이상을 차지하고 있어 소비자의 다양한 기호에 부합하는 고품질 포도 품종 육성이 필요한 실정이다.또한 기존의 포도 신품종 육성에는 기존 10년이상의 장기간이 소요되며, 목표로 하는 형질의 도입에 어려움이 있다. 농촌진흥청에서는 형질전환 기술을 이용하여 포도 재배종에 없는 유용한 형질을 보유한 품종을 육성하여 품종 다양화에 기여하고자 형질전환 기술의 기반 기술인 고효율 재분화 기술을 개발하였다.이 방법은 기존 포도 형질전환에 사용되는 재분화 기술인 잎이나 잎자루 등에서 체세포 배발생을 통한 캘러스라는 중간 단계를 거친 후 신초가 재생되는 간접 재분화 방법이 아닌 잎이나 잎자루에서 바로 신초를 재생시키는 직접 재분화 방법이다.간접 재분화 방법은 단계를 거친다는 번거로움 뿐만 아니라 재생된 식물체가 모식물체와는 다른 형태로 재생되는 경우가 발생할 확률이 큰 반면 직접 재분화 방법은 유전적 변이가 거의 없기 때문에 대부분의 조직배양 실험에서는 직접 재분화 방법을 선호하고 있다. 농촌진흥청에서는 직접 재분화 방법을 이용한 포도 형질전환 연구를 수행 중에 있으며 품종별 형질전환 체계를 확립하기 위해 노력 중에 있다.▲포도 품종별 직접 재분화 체계 확립농촌진흥청 과수과 포장에서 채취한 포도 ‘탐나라’ 등 3품종의 경정을 기내 도입 배양하여 증식 중인 식물체를 이용하였다. 배지 내에서 절편체로부터 직접 신초가 재분화되도록 유도하기 위해 다양한 생장조절제 종류 및 절편 부위를 활용하였다. 재분화 처리 과정 중 뿌리 분화가 유도되는 경우를 제외한 신초 재분화율이 ‘리자마트’ 품종의 경우 잎자루를 이용하였을 때 50% 이상을 나타냈고, ‘탐나라’의 경우도 40% 수준의 재분화율을 나타냈다. ▲직접 재분화 기술 이용 포도 형질전환확립된 재분화 기술을 이용하여 포도 ‘리자마트’ 품종에 형광발현 유전자(GFP)를 아그로박테리움을 벡터로 사용하여 도입하여 선발 배지에서 1차적으로 재분화 신초를 획득하였다. 획득한 신초는 증식 배양 중에 있으며 PCR 등을 통해 유전자의 안정적인 도입 여부를 확인할 예정이다. 유전자가 성공적으로 도입되어 발현되는 것이 확인되면 본 연구를 통하여 확립한 포도 형질전환시스템을 이용하여 품질이 우수한 국내 육성품종이나 대목 등을 대상으로 고기능성, 내병성 관련 형질을 도입시키는 연구를 진행할 계획이다.▲맺음말포도 고효율 형질전환 체계 확립에 필요한 기술이던 신초의 직접 재분화 기술이 확립되어 이미 형질전환 기술이 확립된 사과에서처럼 유용 유전자 전환이 가능하게 되었다. 형질전환 체계를 확립하는데 신초의 재분화 기술만이 필요한 것은 아니지만 조직배양 기술인 직접 재분화 체계의 확립은 모든 작물의 형질전환 실험에서 기초가 되는 기술임은 분명하다. 앞으로 포도 품종별로 고빈도의 신초를 획득하는 배양 환경 등의 요인이 함께 구명된다면 소비자나 재배가의 관심 분야에 맞는 유용한 형질이 도입된 포도 계통 선발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.