농촌진흥청이 표고버섯의 교배 핵심 유전자인 ‘호메오도메인2’의 기능을 학계 최초로 규명하는 데 성공했다. 이를 통해 디지털 육종의 초석을 마련하며, 기존 교배 육종 방식을 획기적으로 개선할 가능성이 열렸다.

농촌진흥청(청장 권재한)은 리보핵산단백질(RNP) 기반 유전자 가위 기술을 활용해 표고버섯의 교배형 유전자 교정체를 제작하고, 이를 통해 교배 과정에서의 핵심 유전자 기능을 밝혔다고 12일 발표했다. 이번 연구는 기존의 전통 육종 방식이 가진 한계를 극복할 새로운 방안을 제시하는 데 큰 의미가 있다.

호메오도메인2 유전자 결핍 시 정상 교배 불가

버섯은 동물이나 식물에 비해 유전자 정보가 부족해 전통적으로 현미경을 이용한 육안 판별 방식으로 교배 여부를 확인해왔다. 그동안 호메오도메인1과 호메오도메인2가 교배에 영향을 미친다고 알려져 있었으나, 정확한 기능은 밝혀지지 않았다.

농촌진흥청 연구진은 교배형 유전자의 역할을 확인하기 위해 리보핵산단백질(RNP)과 나노입자(CaP) 복합체를 활용한 유전자 교정을 진행했다. 실험 결과, 호메오도메인2 유전자가 결핍된 표고버섯 균사체는 정상적인 교배가 이루어지지 않았지만, 호메오도메인1 유전자가 결핍된 경우에는 정상적으로 교배가 이루어지는 것이 확인됐다. 이는 호메오도메인2가 교배에 필수적인 유전자임을 과학적으로 입증한 것이다.

분자표지 개발로 교배 과정 간소화 기대

기존의 버섯 교배 육종 과정은 100~1,000여 개의 균주를 현미경으로 일일이 확인해야 하는 어려움이 있었다. 하지만 이번 연구를 통해 호메오도메인2 유전자를 기반으로 한 분자표지를 개발하면 교배 과정을 단순화할 수 있을 것으로 기대된다. 이는 육종 기간을 단축하고, 목표 형질을 정밀하게 개량하는 디지털 육종 시대를 앞당기는 중요한 성과로 평가된다.

이번 연구는 농촌진흥청 차세대농작물신육종기술개발 사업단의 지원을 받아 수행되었으며, 지난해 12월 국제학술지 Journal of Fungi에 게재되어 학술적으로 인정받았다. 또한, 연구진이 개발한 유전자 교정체 확보 기술은 ‘CaP 나노파티클을 포함하는 버섯 유전자 교정용 조성물’이라는 명칭으로 특허 출원을 마쳤다(출원번호: 10-2024-0155583).

농촌진흥청 국립원예특작과학원 버섯과 장갑열 과장은 “이번 연구는 기존 교배 육종 방식에서 벗어나 목표 형질을 선택적으로 개량할 수 있는 디지털 육종으로 나아가는 기틀을 마련한 성과”라며 “향후 교배형 유전자 분자표지를 개발해 육종 기간을 더욱 단축할 수 있도록 연구를 이어가겠다”고 밝혔다.