(사진출처 - 국립생태원)

국립생태원이 우리나라 특산종인 구상나무의 전사체 분석을 통해 30℃이상의 고온스트레스에 반응하는 유전자를 발견했다.

19일 생태원에 따르면 이 논문이 세계적 권위의 학술지이자 네이처 자매지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’ 온라인판은 지난 6일자에 소개됐다.

이 연구는 지구온난화 같은 환경변화에 대응하고자 구상나무처럼 고온에 취약한 식물종에서 스트레스를 이겨낼 수 있는 ‘진단마커 유전자’를 확보했다.

또 기후변화에 취약한 식물의 적응력을 향상시켜 줄어들고 있는 서식처 기반을 강화하고자 국립생태원 생태보전연구실 박형철 박사팀이 2015년도 부터 수행하고 있는 ‘기후변화 대응 구상나무의 분자생태학적 연구’ 의 일환으로 진행됐다.

연구 결과는 환경변화에 취약한 구상나무가 환경스트레스에 견딜 수 있는 상호작용을 연구하는 기초가 되는 다양한 유전자원을 세계 최초로 확보했다는 점에서 가치가 있으며, 향후 기후변화에 취약한 생태계의 보전 계획 등에 활용될 것으로 기대된다.

특히, 이 연구로 밝혀낸 성과물은 2017년 6월 구상나무 유전자에 대한 국제 및 국내 특허로도 출원되어 구상나무 유전자의 주권 확보에도 기여하게 되었다. 현재 등록 심사 중으로 앞으로 구상나무 유전자를 활용한 생물자원 이용 등 각 분야에서 상용화가 될 경우 국립생태원에서 특허권을 행사하게 된다.

□ 논문의 주요 내용은 아래와 같다.  
 

기후변화 취약종인 구상나무의 고온 반응 유전자들을 표준 유전체가 없는 대상에서 유사한 생물종의 유전자를 대입해 발현된 염기서열을 분석하여 유의미한 유전자를 밝혀내는 방법인 신생 알엔에이 염기서열 분석법(de-novo RNA sequencing 방법)에 따라 다량의 염기서열 정보를 생산하고, 약 40만 개에 달하는 구상나무 전사체 중에서 고온에 특이적으로 반응하는 약 6천개의 단일 유전자 염기서열을 확보하였다.

이어 유사한 다른 식물의 유전정보와 비교함으로써 구상나무 유전자가 보내는 정보의 특성과 기능을 분석·유추해내고, 기후변화 취약군락 예측을 위한 진단마커로 활용 할 수 있는 유전자를 발굴했다.

그 중에서 전사조절인자와 열 충격 단백질 전사체로 추정되는 유전자 12개를 진단마커 유전자로 설정하고 이를 분석하여, 구상나무에서 고온반응 및 내성에 관여하는 6개의 전사조절인자와 6개의 열 충격 단백질 전사체의 발현도를 확인하였다. 이와 같은 유전자들은 구상나무에서 밝힌 세계 최초의 유전자들이다.

김정규 국립생태원 생태연구본부장은 “이번 연구 성과를 한라산 구상나무림과 같이 기후변화로 인해 파괴된 취약 생태계에 적용하여 생태보전에 기여할 수 있는 연구를 지속적으로 수행할 예정이다”라고 밝혔다.