토마토 유전체 완전 해독! 맞춤 재배 가능해질까?

여러분, 토마토 좋아하시나요?
토마토는 우리가 즐겨먹는 채소이자 가지, 고추, 감자 등과 같은 가지과 식물의 연구모델식물로서, 연간 세계 교역량이 10조원에 달하는 중요한 채소작물인데요, 8년 만에 토마토 유전체의 전체 염기서열이 국제 공동연구에 의해 모두 해독되었습니다!

*가지과 식물 : 고추, 토마토, 감자, 가지, 담배 등을 포함하는 식물군으로 식량, 채소, 기호식품, 화훼 및 약용식물로 전세계적으로 재배되고 있으며 진화적으로 가장 종 분화가 다양하게 일어난 식물 분류군 중 하나로 지구상에 약 3,000종이 서식하고 있음.

@burgundavia / http://www.flickr.com/photos/coreyburger/4640025475


이 연구는 국내 연구진을 포함한 14개국 3백여 명의 과학자가 참여했으며 국내에서는 교과부 21세기 프론티어 작물 유전체 기능연구 사업단(단장 최양도)과 한국생명공학연구원(원장 정혁)의 지원을 받아 서울대 최도일 교수팀과 한국생명공학연구원 허철구 박사팀이 참여하였습니다.

이번 토마토 유전체 염기서열 분석은 국제 컨소시엄을 구성하여 12개의 염색체를 참여국가에 하나씩 나누는 방법으로 진행되었으며, 한국은 2번 염색체를 할당 받아 분석을 진행했습니다.

한편 염기서열분석 방법은 인간유전체 분석에 활용된 1세대 염기서열 분석 방법으로 시작하여 최종적인 마무리는 차세대 염기서열 분석장비(NGS)를 이용하는 방법으로 진행하였으며, 하나의 야생종을 포함하여 재배되는 토마토의 질높은 유전체서열을 감자유전체와 비교하여 보고했습니다.


* 1세대 염기서열분석: 1977년 Sanger교수가 개발해 노벨상을 수상한 염기서열 분석 방법으로 인간 유전체 및 애기장대 유전체 분석에 쓰임.

* NGS (차세대염기서열분석 방법): 2000년대 이후 유전체 분석 수요가 늘면서 개발된 염기서열 분석방법으로 Illumina사가 개발한 Genome Analyzer, Roche사가 개발한 454 GS FLX등의 기종이 있으며 최신기종의 경우 인간 유전체의 100배 분량의 서열을 10일 내에 생산해 낼 수 있음.

그 결과, 재배되는 토마토는 야생토마토와 서열상에 0.6%, 감자와는 8% 변이가 일어났으며 유전체상의 염색체 재배열을 관찰 할 수 있었습니다. 애기장대와는 다르지만 콩과는 유사하게 토마토의 small RNA 유전자는 유전자가 많은 염색체 부위에 존재했으며, 토마토 염색체는 진화과정상 세 번의 배수화가 진행되었습니다. 즉, 토마토 열매의 특성, 색깔 및 과육의 특성은 이러한 염색체 진화과정을 통해 진화된 것으로 판단됩니다.

국제컨소시엄을 통한 토마토 전체 유전체 서열분석

9억 염기쌍의 DNA로 구성된 토마토 유전체의 염기서열 정보는 35,000여 개의 토마토 유전자 기능정보 뿐만 아니라 유전자의 배열 및 구성, 그리고 유전체 구조 등 광범위한 내용을 담고 있기 때문에 이러한 토마토 유전체 정보는 육종 기술개발을 가속화하여 생산성 높은 고품질의 토마토를 생산하는데 도움이 될 것으로 보입니다.

무엇보다 유전체 정보를 이용하면 초기 단계에서 종의 품질을 확인할 수 있어 육종연한 및 비용을 절반이상 감축할 수 있으며, 비타민 A․C, 캡사이신(매운성분) 등 가지과 식물의 유용한 2차 대사산물의 생합성과정과 종분화 연구에 핵심적인 역할을 할 것으로 기대됩니다. 또한, 이 정보를 같은 가지과 식물인 고추, 감자 등에 활용하면 다양한 고품질의 신품종 농산물을 만들 수도 있겠죠.

토마토 유전체와 다른 가지과 식물 유전체의 유사성

최도일 교수팀은 토마토 유전체 정보 분석을 통해 축적된 기술력을 바탕으로 고추의 유전체 분석을 독자적으로 진행하고 있는데요, 최도일 교수는 “이번 연구결과가 육종기술개발 및 유전자의 진화 및 종분화 연구에 핵심적인 역할을 할 것으로 기대된다.”고 밝혔습니다.

이번 연구결과는 생명과학분야 최고 학술지인 네이처지에 5월31일 게재되었으며, 염기서열 관련 정보는 홈페이지(http://solgenomics.net/tomato)를 통해 확인할 수 있습니다.

자료 |
교육과학기술부 보도자료(http://mest.korea.kr/gonews/branch.do?act=detailView&dataId=155831076&sectionId=b_sec_2&type=news&currPage=3&flComment=1&flReply=0)

 

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굿가이(Goodguy)

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국가과학기술위원회(위원장 김도연, 이하 국과위)는 수도권(서울)과 중남부권(대전)에서 교과부, 지경부 등 ’12년도 R&D 예산 1,000억 원 이상인 9개 부처*와 합동으로 각 지역의 과학기술자들을 위한 「’12년 정부 R&D사업 부처 합동설명회」를 개최합니다!

* 교과부, 지경부, 중기청, 국토부, 복지부, 환경부, 농림부, 농진청, 방통위 (방사청을 제외한 ’12년도 R&D 예산 1,000억 이상 부처) 

서울에서는 1.31(화)부터 2.3(금)까지 4일간 숭실대 한경직기념관에서 개최되며, 대전에서는 2.7(화)부터 2.10(금)까지 4일간 KAIST 대강당에서 개최되는 이번 설명회는, R&D사업 수행 부처에서 산발적으로 진행되거나, 하루 동안 여러 부처가 짧은 시간 내에 동시다발적으로 발표하던 기존 설명회와는 달리 각 부처가 충분한 시간을 갖고 각기 다른 날짜를 정해 부처사업 설명을 진행하는 ‘R&D사업 설명 주간’ 형식으로 진행할 예정입니다.

이를 통해 대학·출연연·기업의 연구자들이 정부 R&D사업 전반을 체계적으로 이해할 수 있는 기회가 될 것으로 기대되고 있으며, 아울러 현장 질의응답 및 상담부스 운영 등을 통해 부처 및 전문관리기관 담당자와 연구자 간 충분한 소통과 대화를 할 수 있는 장을 마련하여, 정부 R&D사업에 대한 연구자들의 참여와 협조를 유도할 계획입니다.

    ※ (’08. 1) 과학기술혁신본부 주최, 8개 부처 참여, 2개 권역(수도권, 중남부권) 1일씩 개최
       (’09. 1) 기재부 주최, 10개 부처 참여, 4개 권역(수도권, 중부권, 영·호남권) 1일씩 개최
       (’10,’11) 부처별 자체 개최

한편, 이번 부처합동 설명회에서는 지난해 12월 국회 심의를 통해 확정된 ’12년도 정부 R&D 사업 예산과 관련하여 국과위가 ’12년 정부 R&D예산의 주요내용과 특징 및 국가 R&D사업 관리제도의 주요 개선사항을 종합 설명한 후, 교과부, 지경부 등 각 부처별로 담당 공무원 및 전문관리기관의 주요 R&D사업 추진현황과 향후일정, 신규·특이사업들을 설명하게 됩니다.

「’12년 정부 R&D사업 부처 합동 설명회」에 관한 자세한 내용은 국과위(http://www.nstc.go.kr)와 KISTEP(http://www.kistep.re.kr) 홈페이지 및  각 부처와 산하전문관리기관 홈페이지 등에서 확인하실 수 있으며, 정부 R&D 사업에 관심 있는 연구자들은 별도의 사전 신청 없이 진행일정을 참고하여 관심부처의 사업 설명 시간에 참석하시기 바랍니다.



※ 문의 : KISTEP, 02-589-2247, 2956, 2883, 2817

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굿가이(Goodguy)

우리 생활 속 과학이야기

                    現정부(‘08~‘12) R&D 총 68조원 투자
                      - 당초 R&D 투자 목표 대비 1.5조원 초과 달성 -

‘12년도 정부R&D 예산이 ‘11년(14조 8,902억원) 대비 7.6% 증가한 16조 244억원으로 확정(’11.12.31, 국회 본회의) 됨에 따라 현정부가 과학기술강국을 위해 R&D 분야에 투자한 예산은 총 68조원에 이르는 것으로 분석되었습니다.
 

국가과학기술위원회(위원장 김도연, 이하 국과위)에 따르면, 이는 「과학기술기본계획」상 정부R&D 투자목표 66.5조원을 1.5조원 초과한 금액일 뿐 아니라, 국민의정부(23조원)와 참여정부(40.1조원)가 10년간 R&D 분야에 투자한 총 금액(63.1조원)보다 4.9조원 많은 수준으로, 연평균 증가율로도 중국(‘08~‘10년간 22.3%)에 이어 세계에서 두 번째로 높은 투자 증가율(‘08~‘12년간 9.6%)을 기록한 것입니다.

   ※ 일본 8.8%(‘08~‘10), 미국 7.9%(‘07~‘09), 독일 1.8%(‘08~‘10), 프랑스 △2.1%(‘08~‘10)

또한, 금년도 R&D투자 16조원은 현정부 출범당시(’08년) 11.1조원의 약 1.5배 수준으로, 어려운 재정여건에도 불구하고 R&D분야에 대한 정부 투자가 총지출(5.3%)은 물론 보건·복지·노동(7.2%), 공공질서·안전(6.3%), 산업·중소기업·에너지(△0.5%) 등 타 분야보다 높은 증가율을 보인 것은 현 정부의 과학기술 진흥에 대한 강력한 의지를 반영한 것이라 할 수 있습니다.

   ※ 교육 10.3%, 문화·체육·관광 8.8%, 환경 3.5%, SOC △5.5%,

’12년도 정부R&D 예산을 부처별로 살펴볼까요?

우선 교과부(49,753억원), 지경부(47,448억원), 방사청(23,210억원)이 전체 R&D예산의 대부분(75.1%)을 차지하며, 국민건강, 안전, 재난‧재해 및 기상 이변 관련 투자확대에 따라 보건복지부(18.2%증), 기상청(34.8%증) 등의 예산이 ’11년에 비해 크게 증가한 것을 볼 수 있습니다.

기술 분야별로는 기초‧나노‧생명, 우주항공‧건설교통, 에너지‧환경 등 기초‧공공‧녹색 분야의 투자 증가율이 높게 나타났고, 민간 역량의 향상에 따라 기계‧제조‧공정 분야에 대한 투자는 상대적으로 축소되었습니다.

또한, R&D예산에서 기초·원천 투자 비중이 ‘12년에 처음으로 50%를 넘어서는 등 기초·원천 분야에 대한 투자가 확대되었고, 녹색기술·신성장 동력 등 주요 국정과제에 대한 지원도 계획대로 추진되어, 현 정부의 당초 과학기술 지원 계획이 차질 없이 마무리될 수 있는 발판을 마련하였습니다.

      ※ 기초·원천 연구비중 : (’08) 34.2% → (’10) 42.9% → (’11) 47.4% → (’12) 50.6%
      ※ 녹색기술 투자 : (’09)1.9 → (’10)2.2 → (’11)2.5 → (’12)3.0조원
      ※ 신성장동력 R&D : (’09)1.5 → (’10)1.9 → (’11)2.2 → (’12)2.8조원 

아울러 IT․융복합기술 등 미래유망분야 원천기술 확보를 위한 투자를 확대하였고,

     ※ 미래산업선도 120억원․나노융합2020 67억원․로봇산업클러스터 82억원(신규)
     ※ 첨단융합기술개발사업 : (’11) 889 → (’12)1,017억원 

바이오․SW분야의 글로벌 경쟁력 확보를 위한 투자를 강화하였으며,

      ※ 줄기세포R&D : (’11) 601 → (’12) 1,004억원
      ※ SW R&D : (’11)3,558 → (’12) 3,863억원 

일자리 창출 효과가 큰 기술혁신형 중소기업의 역량강화와 동반성장을 위해 중소기업 전용 R&D를 대폭 확대했습니다.

      ※ 중소기업전용 R&D  : (’11)6,288 → (’12)7,150억원

국과위는 R&D 투자규모 확대에 걸맞은 성과 극대화를 위해 ‘11년 말 R&D 기획, 예산 배분·조정, 평가에 이르기까지 전주기에 걸친 투자 효율화 추진 계획을 발표한 바 있는데요, (’11.11.8 국무회의 보고)

특히, 올해에는 ‘13년도 R&D 예산의 효율적 배분을 위해 핵심 R&D사업에 대한 상시적인 분석을 실시하고, 유사‧중복 사업을 정비하는 등 효율적 R&D 예산배분 체계 구축 노력을 강화할 계획입니다.

※ 신규사업에 대한 기획보고서 제출 의무화 및 5년 이상 계속사업의 타당성 재검증
※ 360여개 사업을 약 2개월 동안 집중 검토하던 방식에서 벗어나, 70여개 핵심 사업을 중심으로 10개월에 걸쳐 상시 분석 실시
※ 유사중복성에 대한 전면적인 실태조사 실시에 따른 정비 방안 마련 

 

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