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)

 

블로그 이미지

굿가이(Goodguy)

우리 생활 속 과학이야기

컬러푸드. 그 세 번째 이야기, 레드

자연이 주는 아름다운 색을 가진 야채나 과일. '컬러 푸드'를 말한다. 음식(Food)에 비친 색(Color)이라는 뜻으로 식물에 색과 향을 제공하는 색소인 ‘피토케미컬’을 의미하는데 피토 케미컬은 그리스어로 phyto(식물) + Chemical(화학물질)을 뜻한다. 말 그대로 식물 속에 들어있는 화학물질로 식물 자체에서는 경쟁 식물의 생장을 방해하거나, 각종 미생물과 해충 등으로부터 자신의 몸을 보호하는 역할을 하는 물질인 것이다. 

라이코펜, 레드푸드의 해답이다!

라이코펜은 빨간 카로티노이드의 색소이다출처 : http://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%8C%8C%EC%9D%BC:Lycopene_powder.jpg

대표적인 레드 푸드의 종류로는 딸기, 자두, 석류, 대추, 오미자, 체리, 토마토, 사과, 앵두, 고추, 오미자, 수박 등이다. 이런 붉은 색을 가진 레드 푸드가 고유의 색을 가질 수 있는 이유는 바로 붉은 빛을 띠게 만드는 ‘라이코펜’ 이라는 성분 때문. 라이코펜은 항암작용, 노화방지, 치매예방과 같은 효과를 갖고 있으며 위를 튼튼하게 하고 시력강화에도 좋다고 알려져 있다. 보통 1kg의 신선하고 잘 익은 토마토에서 0.02g 정도를 얻을 수 있는데, 진한 붉은색의 바늘 모양 결정을 갖고 있으며 카로틴과 비슷한 성질을 갖고 있다. 특히 라이코펜은 토마토나 수박, 자몽, 포도 등 붉은색을 가진 과일에 풍부하게 들어 있다고 한다.


젊음을 유지하는 정열의 빨강색 식품! 레드 컬러 (Red color)

@ugod / http://www.flickr.com/photos/ugod/5616542275

붉은 채소에 들어있는 라이코펜은 심장을 튼튼하게 하고 정신을 맑고 똑똑하게 한다. 또한, 몸을 따뜻하게 해주어 혈액순환에도 도움이 되는데, 적자주색을 띠는 적포도, 자두, 체리, 붉은 고추 등에 풍부한 안토시아닌은 심장질환과 뇌졸증에 탁월한 효과가 있다.
이러한 레드 푸드의 효능이 알려지면서 베이커리에서 레드 와인을 첨가한 빵이 인기를 끌기도 했다. 레드 와인에는 폴리페놀 성분이 있어 동맥경화와 심장병에 좋고 토마토와 붉은 양파에는 노화방지 성분이 들어 있다.

특이한 빨간 바나나!
빨간 바나나는 껍질과 알맹이 모두 붉은색으로 가격이 일반 바나나에 비해 비싸지만 건강에 좋다는 이유로 최근 수요가 늘어나고 있다고 한다. 그리고 빨간색 식품에 많은 라이코펜은 몸속에 암을 유발하는 물질이 형성되기 전에 위험 인자들을 몸 밖으로 배출하는 역할을 한다. 특히 폐암 예방에 탁월한데 흡연이 베타카로틴의 카로티노이드 구조를 변화시켜 제 기능을 못하게 하는 반면, 라이코펜에는 그 어떤 방해 작용도 하지 않는다고 한다. 담배를 즐기시는 분이 주변에 있다면 레드컬러 식품을 꾸준히 섭취하라고 권장해야할 듯.

@graibeard / http://www.flickr.com/photos/graibeard/4314893786/


토마토

타임지가 선정한 21세기 장수 식품답게 강력한 항산화제인 비타민 C, E가 들어있다. 토마토에 포함되어 있는 비타민 C, E는 피부 노화를 막고, 호르몬 생성을 돕는다. 또한, 모세혈관을 튼튼하게 하는 루틴이 함유되어 동맥경화나 고혈압으로 고생하는 사람에게도 안성맞춤이다.

사과

구연산과 주석산이 풍부해 몸 안에 쌓인 피로를 빠른 속도로 풀어 준다. 유기산은 위액 분비를 왕성하게 해 소화를 돕는다. 사과 껍질에는 라이코펜 외에 캠페롤과 케르세틴이 들어 있어 암 중에서도 유방암 예방에 효과가 좋다고 한다. 그래서 사과는 겉껍질을 깨끗하게 씻어서 껍질까지 먹는 것이 몸에 좋고 특히 아침에 먹으면 소화에도 좋아서 여성들이 겨울이 되면 다이어트 식품으로도 많이 찾는 과일 중의 하나이기도 하다.

붉은 고추

출처 ; WelkinLight Photography URL:http://www.flickr.com/photos/shalrath/4851798630/


매운맛을 내는 캡사이신은 혈액 순환을 빠르게 하는 물질로 신경통을 치료한다. 또한, 면역력을 높여서 사스를 예방하는 것으로도 잘 알려져 있다. 너무 맵고 짠 음식을 좋아하는 것은 건강상에 문제를 일으킬 수 있지만 고추를 가미한 음식을 적절하게 배합해 일정량을 섭취하면 혈액순환에 도움을 줄 수 있으니 참고해서 섭취해야겠다.

붉은색 과일은 아침에 먹어야 Good!

붉은색 과일은 아침에 먹어야 좋다? 이 말은 과학적으로 증명해 보일 수도 있는데, 과일의 비타민 B군과 C군이 간에서 활성화 되는 데는 최소 4~5시간이 걸리기 때문에 이러한 비타민 효과를 제대로 보기 위해서는 아침에 붉은색 과일을 먹어 주어야 그 효과가 나른한 오후에 빛을 발해 활력소를 줄 수 있다는 의미를 내포하고 있다. 식전에 먹는 레드푸드는 위와 장의 운동을 촉진하는 펙틴 효과도 기대할 수 있다. 그래서 텁텁한 입을 개운하게 해 줄 사과 반쪽이나 아침에 일어난 즉시 공복에 먹는 토마토는 혈압을 낮추는 데도 상당한 도움이 된다.
특히, 사과 한 알이면 식사대용으로도 무리가 없는데 라이코펜의 섭취를 위해서 깨끗이 씻어 껍질 째 먹도록 하는 것이 더 좋을 것 같다.

@KFoodaddict / http://www.flickr.com/photos/kfoodaddict/6119407106

레드푸드 레시피

레드푸드는 신진대사와 피로회복을 도와 기운을 북돋아주는 대표적인 음식으로 붉은 색소가 지닌 라이코펜과 안토시아닌, 카로티노이드 등의 항산화물질은 성인병과 암을 예방하는데도 탁월한 효과를 발휘한다. 특히, 미용과 건강에 좋은 다양한 성분들이 다량 함유돼 있어 여성들의 사랑을 듬뿍 받는 음식이기도 한데, 이러한 레드푸드를 어떻게 조리해 먹어야 맛과 영양을 모두 잡을 수 있을까? 

빨간음식의 대표주자, 토마토
토마토는 여러 가지 방법으로 먹을 수 있는데 특히 주스나 샐러드 등으로 애용하는 음식 중 하나다. 어떠한 방법으로 섭취해도 좋지만 그래도 토마토는 가급적 익혀 먹도록 하는 것이 좋다. 날 것과 익힌 것에서 차이를 보면 라이코펜 함량이 익힌 것이 최고 7배까지 많은 것으로 나타나기 때문이다. 특히, 올리브유와 함께 조리하면 지용성이 되기 때문에 몸에서 흡수율이 더욱 좋아지니 토마토는 약간 익혀서(약간 익히면 껍질이 술술 잘까지는 장점도 있다.) 알맞게 썬 다음에 올리브유를 몇 방울 떨어뜨려 먹으면 그 안의 좋은 성분이 몸에 몇 배로 흡수가 잘 되므로 이를 참고하여 조리하도록 하자. 또한 요리에 넣으면 짠맛을 내므로 소금 대신 사용할 수도 있다.

딸기


맛없는 딸기를 샀거나 냉장고에 두었는데도 금방 상해 버렸다면 설탕과 딸기를 1:1로 넣고 딸기 잼을 만들어보자. 또는 딸기를 냉동실에 얼려 두었다가 여름 즈음 꺼내어서 우유와 함께 믹서기에 갈아 먹으면 너무 맛있는 딸기 샤베트가 된다는 사실! 조금 더 달게 먹는다면 꿀을 티스푼으로 하나정도 타서 먹거나 팥이나 후르츠를 위에 얹어서 딸기 빙수를 만들어 먹는 것도 방법이다.

레드푸드의 효능정리해 보자!

레드와인,포도 : 항암작용, 노화와 비만방지, 심장병 예방, 뇌졸중 위험 감소 효과,
위장에 순하게 작용, 소염살균(아스피린의 10배), 눈의 피로 완화
팥 : 장 운동 활발, 해독작용, 노폐물 배출
연어 : 노화방지, 암 예방 효과(비타민의 100~1000배), 혈액 순환, 시력보호
딸기 : 각종 암과 성인병, 노인병의 원인인 활성 산소를 없앰. 신경 세포 기능 퇴화 방지
(유제품과 함께 먹으면 금상첨화) 

@Tighten up!/http://www.flickr.com/photos/tightenup/31424156/


앞에서 말했듯이 붉은빛을 띠는 과일과 야채는 항산화 효과가 탁월해 노화를 막고 암을 예방한다. 레드 푸드에 풍부하게 들어 있는 안토시아닌 성분은 망막에서 빛을 감지해 뇌로 전달하는 ‘로돕신’을 만드는 데 도움을 주고 눈에 각종 영양을 보충해 눈을 건강하게 한다. 리코펜 성분은 심장질환, 폐암, 전립선암을 예방한다. 이렇게 좋은 레드푸드를 아침에 먹으면 몸에도 좋고 기분도 상쾌해질 듯하다. 아침에 사과 반쪽 혹은 딸기나 오미자 주스를 먹는다면 하루 섭취량의 비타민도 해결되고 든든하고 개운한 하루를 시작할 수 있을 것이다. 바쁜 현대인이라면 하루를 시작하면서 레드푸드 한 잔 어떨까?

글 | 국가과학기술위원회 블로그 기자 박 지 원

블로그 이미지

굿가이(Goodguy)

우리 생활 속 과학이야기