국립수산과학원은 해양수산부 포스트게놈 다부처유전체사업의 일환으로 지난 2018년 세계 최초로 참돔 표준유전체를 완성했고, 참돔 품종 개량 연구에 유전체 정보를 활용하기 위한 후속 연구를 수행했다.
표준유전체는 생물 종(種)을 대표하는 염기서열로 해당 종의 유전체를 분석할 때 기준 또는 지침이 되는 유전체 지도이다. 참돔 유전체는 약 8억 개(829 Mbp)의 염기쌍으로 이뤄져 있으며, 총 28,343개의 유전자를 포함하고 있다.
유전체 해독 기술의 발전은 ‘유전체 선발(Genomic selection)’이라는 새로운 육종 방법을 수산양식 분야에도 적용 가능하게 됐는데 이는 시간이 오래 걸리는 전통선발육종의 단점을 개선하여 짧은 기간 내에 목적하는 품종 개량 효과를 얻을 수 있다.
육종(育種)은 생물이 가진 유전적 성질을 이용해 새로운 품종을 만들어 내거나 기존 품종을 개량하는 일을 말한다.
유전체 선발은 유전체 내의 유전변이를 마커로 사용해 유전체 육종가를 예측하는 방법. 전통적 육종(형질선발) 방법의 단점(장시간 소요)을 개선해 세대촉진(Shortening of breeding cycle)과 선발강도(Selection intensity)를 향상시킨다.
국립수산과학원은 육종기술이 적용되지 않은 자연산 참돔과 수십 년간 선발 육종돼 온 양식산 참돔 집단의 유전체 정보를 차세대 염기서열 분석방법으로 생산한 후, 집단 간 염기서열을 비교 분석해 중요한 차이를 보이는 유전정보를 확인했다.
다양한 생물통계학적 분석을 통해 세포의 분열과 성장 조절에 관여하는 유전자 정보를 확보했으며, 그 연구 결과를 네이처(Nature) 자매지인 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에 게재했다.
세포분열 및 성장 조절 연관유전자 예를 보면 ▷PELO 유전자는 세포 분열과 관련된 PI3K/AKT 경로를 조절하며, 해당 유전자를 제거했을 때 세포 분열이 저해된다 ▷KIF22 유전자는 KIF22 유전자의 발현양이 줄어들면 발달 장애가 일어나서 비정상적으로 뇌가 작고 지느러미가 구부러진다.
이번 연구로 유전체 정보를 참돔 육종 연구에 활용할 수 있게 돼 우수한 참돔 품종의 조기 선발이 가능하게 돼 참돔 품종 개량 기간 단축할 수 있게 됐다.
서장우 국립수산과학원장은 “포스트게놈 다부처유전체 사업으로 도출된 유전체 정보를 유전체 선발 육종 혹은 유전자 편집 기술과 같은 첨단 육종기술 개발에 활용한다면 단기간 내에 속성장 또는 내병성 양식품종을 개발해 양식산업 안정화에 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.