[시사매거진2580=송재호 기자] 우리나라는 IMF 경제위기 이후 흥농종묘, 중앙종묘 등의 토종 종묘회사의 거의 모든 자본과 품종을 미국의 우량종묘기업인 ‘몬산토’에 헐값에 넘긴 경험이 있다. 이 당시만 해도 이러한 품종 로열티에 대한 인식이 전무하여 일단 들이닥친 빚을 갚는데 바빴던 대한민국은 그렇게 모든 품종에 대한 독점권을 해외에 팔아넘기고 만 것이다.
우리나라뿐만 아니라 전 세계의 거의 모든 품종에 대한 독점권을 싹쓸이 한 몬산토는 현재 막대한 자본을 바탕으로 생명공학부문에 대한 투자를 본격화 하고 있으며, GMO 상품 및 품종개량에 연구개발을 집중한 결과 매출이 급상승하는 긍정적 결과를 얻고 있는 상황이다. 우리나라 역시 종자와 식물 육종에 대한 중요성을 뒤늦게 인식해 2000년대 들어 종묘 및 종자 산업에 대한 국가차원에서의 지원을 아끼지 않고 있지만, 아직 선진국들에 비해 그 수준이 한참 부족한 상태이다. 이러한 상황에서, 최근 서울대학교 식물분자육종사업단(단장 고희종)이 농작물의 ‘분자육종’이라 불리는 국내 식물분자육종사업의 큰 획을 긋는 성과를 거둬 주목을 받고 있다. 서울대 식물분자육종사업단은 분자육종 기술을 통해 기존 품종개량의 단점인 오랜 기간, 방대한 포장시설, 연중 생육 기간의 제약 등의 한계를 극복하고, 나아가 미래 국가 간 ‘식량안보전’에서 우위를 점할 수 있는 길을 활짝 열었다는 평가를 받고 있다.
GMO를 대체할 수 있는 수준의 기술 개발로 기존의 작물 품종개량의 단점 극복해
서울대학교 식물분자육종사업단이 이번에 개발한 기술은 ‘크리스퍼 유전자가위’라는 식물 유전자 교정 도구를 사용하여 DNA형태의 조직을 식물세포에 도입하는 기존 유전자 교정식품 제조방식과는 달리, 유전자 절단 단백질인 Cas9과 지정된 유전자의 염기서열을 인식하는 작은 RNA(Guide RNA)를 기내에서 조립한 후, 이 복합체를 세포벽이 제거된 식물 원형질체에 직접 주입하는 방식을 기반으로 하여 작물의 유전자 교정에 성공한 세계 첫 번째 사례로 기록되었다. 이는 기존 GMO의 안전 규제를 우회할 수 있어 작물을 대량으로 생산하는데 보다 유리할 뿐만 아니라, GMO 규제에 얽매이지 않는 종자산업 육성을 가능케 할 전망이다. 사업단의 든든한 지원을 받으며 연구를 진행 중인 서울대의 최성화 교수 연구진은 현재 브라시노스테로이드(brassinosteroid, BR) 호르몬의 신호전달에 관여하는 목표 유전자를 교정한 상추의 단일 세포로부터 재분화 과정을 통하여 유전자가 교정된 개체를 46% 높은 효율로 확보할 수 있게 되었는데, 이러한 내용은 그 과학적 우수성과 미래 식량 확보에 대한 새로운 기술이라는 ‘혁신성’을 충분히 인정받아 세계적으로 권위 있는 <Nature Biotechnology>에 게재되기도 했다.
이에 고희종 단장은 “크리스퍼 유전자가위를 DNA가 아닌 단백질과 작은 가이드 RNA 형태로 식물세포에 도입해 유전자를 맞춤 교정하는데 세계 최초로 성공한 저희 연구팀은 식물 종자에 무작위적인 유전자 변이를 일으킨 후 우연히 만들어진 우수 종자를 골라내는 기존의 수동적 방식에서 벗어나, 유전자를 미리 정해놓고 그 유전자를 교정하여 원하는 형태의 작물로 유도를 할 수 있는 혁신적 기술입니다”고 설명하며 “생명공학 기술을 활용한 종자 산업은 유전자 변형식물의 안전성 심사에만도 막대한 비용이 들어가는데, 저희가 개발한 유전자 교정 방법을 사용할 경우 이에 구속받지 않으면서도 자신이 원하는 형질의 작물을 육성할 수 있을 것입니다”고 강조했다.
옥수수, 벼 등 미래 식량안보를 책임질 대량생산 작물에 실제 적용
지난 2010년 농촌진흥청이 지원하는 ‘차세대 바이오그린 21사업’의 식물분자육종사업단장으로 선정된 이후 사업단 내 모든 과제를 총괄 해 온 고희종 단장은 “앞으로 분자육종은 농생명공학의 핵심 분야로 더욱 입지를 공고히 다질 것이며, 녹색혁명으로 대변되었던 종래의 육종방식을 빠르게 대체할 수 있기에 미래의 식물 육종은 수요자의 주문에 따른 맞춤식 생산이 가능해 질 것입니다”고 말했다. 육종기술은 실제로 최근 벼, 옥수수 등 곡물류에 적용이 되었는데, 대표적으로 사업단은 세계 최초로 탄저병 저항성 고추품종을 육성하는데 성공했으며, 벼와 콩 품종감별을 위한 바코드 시스템도 함께 개발하여 주목을 받기도 했다.
새로운 기술을 이용한 품종들은 기본적으로 GMO기술과는 근본적으로 다른 방식으로 육성되기 때문에, GMO 관련 규제로부터 비교적 자유롭다는 장점이 있다. 다시 말해, 기존 GMO 기술은 병충해에 강한 벼를 만들기 위해서 병해충에 저항성인 유전자를 다른 식물 종 또는 미생물 등으로부터 추출하고, 이 유전자를 운반 변형기술로 벼에 도입하여 저항성인 식물을 선발하는 기술이었다면, 서울대학교 식물분자육종사업단이 개발한 기술은 병충해에 강한 유전자를 미리 정해놓고 그 유전자를 단순히 교정하기만 하면 자신이 원하는 수준의 병충해 내성을 가진 벼 품종을 얻을 수 있게 되는 것이다. 이러한 장점은 의뢰자가 원하는 수준의 내성을 가진 작물 품종을 원하는 만큼 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 이러한 종자를 개발한 뒤 해외에 판매할 경우 막대한 판매수익을 기대할 수 있다.
이와 함께 Peptide interference(PEPi) 원리, 즉 단백질 억제원리를 이용한 유전자 기능 조절기술을 이용하면, ‘저온 저항성’등 고부가가치를 지닌 ‘스트레스 내성 작물’을 개발할 수 있다. 또 벼의 경우, 기능성이 강화된 품종, 다수성 품종을 개발했으며, 옥수수의 가공 전용 품종(오륜팝콘), 밀의 복합저항성 품종 및 내수발아 제빵용 중간모본 등을 육성 출원한 서울대 식물분자육종사업단은 지난해 고품질, 기능성, 고식미 품종 육성에 적용 가능한 벼 배유 표현형 관련 유전자(SUGARY-2)를 분리하는 성과를 거뒀으며, 야생 벼에서 수량안전성 유전자를 탐색하는 등 수 많은 가시적 성과를 내놓고 있다.
고희종 단장은 마지막으로 “종자개량 기술은 인구증가와 자원고갈로 닥칠 식량부족에 대처할 최고의 방법 중 하나입니다. 또한 자체 기술과 이러한 기술을 통해 얻어진 독점적 권리를 가진 작물은 미래 국가의 중요한 무역품목으로 자리잡아 국가경제의 성장을 이끌 것입니다”고 말하면서 “앞으로도 저희 서울대 식물분자육종사업단은 종자산업과 관련 기술이 더욱 발전할 수 있도록 연구 및 개발을 지속할 것이며, 창조경제 시대에 걸맞는 신성장동력 산업이 될 수 있도록 노력하겠습니다”고 전했다.
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