[MiriAn] 야생잡초에게도 전달되는 유전자조작 작물의 특징

야생잡초에게도 전달되는 유전자조작 작물의 특징

제초제 저항성을 갖는 유전자 조작 작물의 특징은 야생상태의 식물에게도 전달된다. 잡초형태의 야생 상태의 쌀은 교차수분작용을 통해서 유전자 조작작물의 특징을 얻게 된다는 사실이 연구결과를 통해 밝혀졌다. 유전자 조작기술은 광범위하게 작물이 제초제에 대한 저항성을 갖게 한다. 이러한 기술은 야생 상태의 쌀에게도 이익을 주게 된다는 사실이 밝혀졌다. 이번 발견은 이러한 유전자 조작의 결과가 잠재적으로 농장을 벗어나 야생상태로 확대될 수 있다는 점을 보여주고 있다. 몇 가지 형태의 작물은 <라운드업 (Roundup)>이라는 이름으로 시장에서 사용되는 제초제인 <글리포사이트 (glyphosate)>에 대해 저항성을 가진다. 이 글리포사이트 저항성은 작물에 대한 손상 없이 농장에서 대부분의 잡초를 제거할 수 있게 되었다. 

글리포사이트는 특정한 아미노산과 전체 식물의 부피에 35%를 차지하는 입자의 생산에 연관되는 EPSP 신타아제 (EPSP synthase)로 알려진 효소를 막아 성장을 억제한다. 예를 들어 세인트 루이스에 위치한 생명공학 거대기업인 몬산토사에 의해 만들어진 라운드업에 준비된 작물에 사용된 것과 같은 유전자조작 기술은 전형적으로 유전자들을 한 작물의 유전체에 삽입하여 EPSP-신타아제의 생산을 촉진한다. 이 유전자는 보통 식물에 감염되는 박테리아에서 만들어진다. 이 여분의 EPSP 신타아제는 식물이 글리포사이트의 영향에 견디도록 한다. 생명공학 실험그룹들은 EPSP-신타아제 생산을 촉진하는 박테리아보다는 식물의 유전자를 사용하려고 시도했다. 이러한 시도는 박테리아 해충에서 얻어지지 않은 이식유전자를 갖고 있는 조직에 대한 규제당국이 허가에 대한 미국 법의 허점을 이용하는 방안 중 하나이다. 

아주 작은 수의 연구자들이 글리포사이트 저항성을 제공하는 것과 같은 이식유전자가 일단 잡초형태나 야생종에 교차수분작용을 통해 일어나 이들 식물이 생존과 재생산에서 좀 더 경쟁력을 갖는지 여부를 조사했다. 캘리포니아 주립대학 리버사이드 (UC Riverside)의 식물유전학자인 노먼 엘스트랜드 (Norman Ellstrand)는 “전통적인 기대는 어떤 종류의 이식유전자는 선택압력이 없기 때문에 야생상태에서 불리하다고 생각이었다. 그 이유는 여부의 기제가 그 정합성을 떨어뜨리기 때문”이라고 말했다. 

하지만 중국 상하이의 푸단 대학 (Fudan University)의 생태학자인 루 바오롱 (Lu Baorong)의 연구는 이러한 관점에 도전하고 있다: 즉, 이 연구에서 보통 쌀 작물의 잡초형태인 찰벼 (Oryza sative)는 글리코사이트 저항성이 증가되어 적합성을 가지는 점을 보여주었다. 학술지 <New Phytologist>지에 발표된 연구논문에서 연구자들은 쌀 종류에 대해서 유전자 조작을 통해서 EPSP 신타아제를 과발현되게 만들었으며 유전자 조작이 이루어진 쌀과 잡초형태의 친척 형태인 쌀벼 사이의 교차교배를 수행했다. 그리고 이 연구팀은 교차교배를 통해 얻은 후손을 다시 교배시켜 제 2세대 잡종을 만들어 유전적으로 서로 일치하는 작물을 만들었다. 단지 EPSP 신타아제를 부호화하는 유전자의 복제숫자는 다르다. 예측대로 이 효소가 높은 수준으로 발현된 복제물을 갖고 있는 쌀은 조작되지 않은 쌀보다 좀 더 많은 아미노산인 트립토판 (tryptophan)을 만들어냈다. 

이 연구자들은 또한 이식유전자 잡종은 광합성의 높은 비율을 갖고 있으며 좀 더 많은 새싹과 꽃을 만들었으며 비이식유전자 잡종 (즉, 글리포사이트가 없는 잡종)보다 식물당 48~125% 정도 더 많은 씨앗을 생산했다. 좀 더 경쟁력있는 잡초 형태 쌀은 해충의 칩입으로 어려움을 겪는 전세계 농부들에게 문제를 악화시킬 수 있다고 루는 말했다. 영국 버밍험 대학 (University of Birmingham)의 식물유전학자인 브라이언 포드-로이드(Brian Ford-Lloyd)는 “만일 EPSP 신타아제 유전자가 야생상태의 벼에 들어가게 된다면, 그 생물의 보존에 매우 중요한 유전적인 다양성은 위협받을 것이다. 그 이유는 이식유전자를 갖고 있는 유전자형은 정상적인 벼를 경쟁에서 눌러 이길 것이기 때문이다. 이것은 환경에 대해서 유전자 조작작물이 극단적으로 가능한 손상을 일으킬 수 있는 좀 더 확실한 사례 중에 하나”라고 말했다. 

이번 연구는 또한 자신의 유전자 이외의 여분의 유전자를 갖고 있는 유전자조작 작물은 미생물에서 얻어진 유전자보다 더 안전할 것이라는 대중적인 개념에 도전하고 있다. 루는 “우리 연구를 통해서 이것은 반드시 그렇지는 않다는 것을 보여준다”고 말했다. 이번 연구에서 발견된 사실들은 유전자조작 작물에 대한 미래의 규제에 대해서 재고하도록 한다고 일부 연구자들은 주장했다. 엘스트랜드는 “어떤 사람들은 생물안전 규제는 지난 20년 동안 유전자조작을 통해서 별 문제가 없었기 때문에 완화되어야 한다고 주장한다. 하지만 이번 연구는 새로운 유전자조작 생산품은 조심스러운 평가를 받아야 한다는 점을 보여주고 있다”고 말했다. 

출처: <네이처> 2013년 8월 17일 (Nature doi:10.1038/nature.2013.13517) 
원문참조: 

Wang, W. et al. New Phytol. http://dx.doi.org/10.1111/nph.12428 (2013).

http://www.nature.com/news/genetically-modified-crops-pass-benefits-to-weeds-1.13517

- 출처 : KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』