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토마토 품종 개량에 야생 토마토 선조의 유전자를 쓴다?



 (The fruits of Solanum pimpinellifolium, the wild ancestor of modern cultivated tomatoes, are about the size of blueberries. Credit: Scott Peacock and the C.M. Rick Tomato Genetics Resource Center.)




 우리가 먹는 작물, 채소, 과일 등 농작물은 야생 조상을 확인하기 힘들 정도의 품종 개량을 거친 것입니다. 본래 자연 선택을 통해 서서히 진화하던 생물들을 인간이 인위적으로 빠른 속도로 진화시키면서 일부 품종은 야생종과 완전히 다른 종으로 진화했습니다. 이렇게 품종 개량된 작물들은 열매와 씨앗이 커지고 맛도 좋아졌지만, 인간의 관리와 보호 없이는 생존이 어려운 약한 생물이기도 합니다. 과학자들은 야생 조상의 강인함을 다시 가져오기 위해 이들의 유전자를 연구해왔습니다. 


 

 보이스 톰슨 연구소 (Boyce Thompson Institute)의 장쥔 페이 (Zhangjun Fei)가 이끄는 연구팀은 토마토의 야생 조상인 솔라눔 핌피넬리포리움(Solanum pimpinellifolium)의 유전자를 분석했습니다. 야생 토마토는 현재의 작물화된 토마토 (S. lycopersicum)와 별개의 종이지만, 작은 토마토의 형태는 그럭저럭 유지해서 마치 방울 토마토 같은 형태를 지니고 있습니다. 이 둘은 0.6% 정도의 유전자 차이를 지니고 있습니다. 



 연구팀은 이번 연구에서 야생 토마토의 게놈과 재배용 레퍼런스 토마토인 Heinz 1706의 게놈에서 92000개의 유전자 변이를 확인했습니다. 이 유전자 변이 중 일부는 질병에 대한 저항성은 물론 가뭄 및 환경 변화에 견딜 수 있는 능력과 관련이 되어 있습니다. 야생종은 끊임없이 발생하는 환경 변화에 적응하기 위해 진화했지만, 작물의 경우 인간이 알아서 물을 주고 비료를 주는 환경에 적응했다는 점을 생각하면 납득하는 변화입니다. 



 흥미로운 부분은 그외에도 다양한 유전자 변이가 확인되었다는 것입니다. 야생 토마토 유전자에서 확인된 변이 중 하나는 과일의 껍질을 질기고 튼튼하게 만드는 지질(lipid)인데, 이는 토마토를 수확한 후 오래 장기 보존이 가능하게 만들 수 있을 것으로 기대됩니다. 그외에도 다양한 목적의 야생 토마토 유전자를 작물 재배용 토마토에 삽입해 병충해나 가뭄에 잘 견디고 토마토의 품질을 높이는데 사용할 수 있을 것으로 기대됩니다. 



 그런데 이렇게 야생 토마토의 유전자를 삽입한 유전자 변형 작물 (GMO)의 경우 과연 이쪽이 유전자 변형 작물인지 아니면 우리가 먹는 쪽이 더 유전자 변형 작물인지 헷갈릴 것 같습니다. 본래 야생에 더 가까운 쪽은 야생 토마토의 유전자를 삽입한 GMO 토마토인데 말이죠. 



 참고 



https://phys.org/news/2020-12-tomato-wild-ancestor-genomic-reservoir.html


https://en.wikipedia.org/wiki/Solanum_pimpinellifolium


Xin Wang et al, Genome of Solanum pimpinellifolium provides insights into structural variants during tomato breeding, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-19682-0
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