한국 등 14개국 토마토 유전체 지도 완성

국내 연구진을 비롯, 14개국 연구팀이 8년간의 노력 끝에 토마토의 육종 과정을 단축시킬 수 있는 ‘유전체 지도’를 완성했다. 교배와 생육기를 거쳐 열매를 맺는 과정을 기다릴 필요 없이 ‘맛있고 건강한 품종의 토마토’를 미리 골라 생산할 수 있는 길이 열린 것이다.

최도일 서울대 식물유전체육종연구소 교수와 허철구 한국생명공학연구원 박사는 30일 국제 연구진과 함께 토마토 유전체의 염기서열을 모두 해독하는 데 성공했다고 30일 밝혔다. 연구 결과는 31일 발간되는 과학 저널 ‘네이처’에 실린다.

한국·미국·중국·일본·프랑스·이탈리아·네덜란드·스페인·영국 등 각국 연구진은 2003년 11월 컨소시엄을 구성한 뒤 토마토를 구성하는 12개의 염색체를 국가별로 나눠 분석했다. 한국은 2번 염색체를 맡았다. 분석에는 인간유전체 분석에 활용된 1세대 염기서열 분석 방법과 차세대 염기서열 분석장비(NGS)가 이용했다. 분석된 DNA는 무려 모두 9억쌍에 달했다.

8년간의 연구를 종합해 완성된 토마토 유전체 지도에는 3만 5000개에 이르는 토마토 유전자들의 기능·배열·구성·구조 등이 모두 망라됐다. 분석 결과, 현재 널리 재배되는 토마토는 야생 토마토에서 0.6% 정도 유전체 서열 변이가 진행된 것으로 밝혀졌다. 또 진화 과정에서 염색체가 세 번의 배수화(두 배로 늘어나는 현상)를 거치면서 지금의 색깔과 과육을 갖게 됐다.

최 교수는 “유전체 정보를 이용하면 육종 초기 단계에서 결과물의 품질을 확인할 수 있어 시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있다.”면서 “비타민 A·C, 매운 성분인 캡사이신 등을 조절하거나 특화시키는 육종도 가능하다.”고 설명했다. 토마토는 가지·고추·감자·담배 등이 속한 가지과의 대표적인 연구모델로, 토마토 유전체 지도는 다른 가지과 식물에도 적용이 가능할 것으로 전망되고 있다. 최 교수팀은 이번 연구를 통해 축적된 기술을 통해 현재 고추의 유전체 분석을 독자적으로 진행하고 있다. 토마토 염기서열 정보는 연구 홈페이지(http://solgenomics.net/tomato)에서 확인할 수 있다.

남아메리카 서부 고원지대가 원산지인 토마토는 세계적으로 가장 사랑받는 채소다. 토마토의 세계 교역량은 연간 10조원 이상이다. 특히 시사주간 타임이 선정한 ‘10대 건강식품’에 포함될 만큼 뛰어난 항암·항산화 효과를 갖고 있어 학계에서 활발한 연구가 이뤄지고 있다. 현재의 토마토는 원래의 야생 토마토와는 다르고, 종류도 3000여종으로 분화됐다. 양질의 토마토를 생산하기 위해 오랫동안 육종과 교배를 시도한 결과다.

박건형기자 kitsch@seoul.co.kr