유전자 변형 효율 4배 높였더니…싹 안 자라는 '딜레마' 풀었다

감귤류의 유전자 변형 효율을 4배 이상 높이지만 싹의 성장은 억제하는 문제를 해결한 새로운 기술이 개발됐다.

미국 플로리다대학교 연구팀은 감귤에서 유래한 펩타이드(REF1)를 특정 단계에서만 적용해 유전자 변형 작물의 재생 효율을 크게 높이는 데 성공했다고 밝혔다. 이 연구 결과는 국제학술지 '원예 연구(Horticulture Research)'에 지난 4월 7일 게재됐다.

감귤류는 유전자 변형과 재생 효율이 5% 이하로 매우 낮아 품종 개량에 어려움이 있었다. 연구팀은 감귤에서 유래한 'CsREF1-2'라는 펩타이드를 100나노몰(nM) 농도로 처리했을 때 형질 전환 효율이 4.3배 증가하는 것을 확인했다.

하지만 이 펩타이드를 계속 사용하면 싹 재생 효율이 기존 54.7%에서 11.8~27.6%까지 떨어지는 부작용이 나타났다. 연구팀은 배양 첫 한 달 동안만 펩타이드를 처리하고 이후에는 제거하는 '단계적 적용 전략'을 고안했다.

이 방식을 적용한 결과, 유전자 변형된 스위트 오렌지 싹은 4.1배, 카리조 시트레인지 싹은 3.3배 더 많이 얻을 수 있었다. 유전자 발현 분석 결과, 이 펩타이드는 세포 덩어리(캘러스) 형성을 촉진하는 유전자는 활성화하지만, 싹 분화에 필수적인 유전자들은 억제하는 것으로 밝혀졌다.

연구팀은 "펩타이드는 세포가 유전자 변형에 유리한 상태가 되도록 유도하지만, 신호가 너무 오래 지속되면 세포가 싹을 만들지 못하고 캘러스 상태에 머문다"고 설명했다. 이어 "첫 달 동안 형질 전환을 유도한 뒤 펩타이드를 제거하는 간단한 해결책을 찾았다"고 덧붙였다.

이 기술은 크리스퍼 유전자 가위(CRISPR/Cas9) 편집 효율을 36%까지 달성해 최신 유전자 편집 기술과 병용할 수 있음을 입증했다. 연구팀은 이 방법이 황룡병(HLB), 감귤 궤양병 등 질병과 기후 변화에 대응할 수 있는 새로운 감귤 품종 개발을 가속할 것으로 기대했다.