개구리밥을 이용해서 바이오 연료를 생산한다?

(A close look at the engineered Lemna japonica duckweed, the oil yield of which is reportedly seven times higher than that of soybeans. Credit: Brookhaven National Laboratory)

현재 바이오 연료의 상당 부분은 옥수수나 사탕수수 같은 작물에서 나오고 있습니다. 여전히 굶주리는 사람들이 있고 식량 가격이 오르는 상황에서 이는 적지 않은 비판의 대상이 되고 있습니다. 따라서 많은 과학자들이 작물 이외에 다른 방법을 찾기 위해 연구를 진행하고 있습니다.

개구리밥과에 속하는 좀개구리밥 (duckweed)은 오염된 물을 정화하는 능력이 있어 이전부터 연구자들의 주목을 받았는데, 미국 에너지부 산하의 브룩헤븐 국립 연구소 (Brookhaven National Laboratory)의 과학자들은 이 수생 식물의 식물성 기름 생산을 대폭 늘릴 수 있는 방법을 개발했습니다.

연구팀은 지방산 생산을 늘리는 유전자와 이를 다시 묶어 안정한 형태인 트리글리세라이드 (triacylglycerol, 중성지방이 대표적 형태)의 형태로 만드는 유전자, 그리고 이렇게 만든 지방을 보호하는 유전자를 활성화시키는 유전자 조작 좀개구리밥 (학명 Lemna japonica)을 개발했습니다.

이 유전자 조작 좀개구리밥의 특징은 아무 때나 지방을 합성하는 것이 아니라 지방 합성 유전자를 자극하는 촉진 유전자 (promotor)에 의해 인위적으로 조절할 수 있다는 것입니다. 따라서 처음 자랄 때는 일반적인 좀개구리밥처럼 자란 후 나중에 유전자를 자극해 지방을 만들도록 조절할 수 있습니다. 이 때 지방 생산 및 축적량은 야생종의 100배나 증가하며 건조 중량의 10%에 달합니다. 식물성 기름 원료로 흔히 쓰이는 대두보다 7배나 수확량이 높다는 것이 연구팀의 설명입니다.

연구팀은 물을 정화할 필요가 있는 오폐수 가운데 특히 유기물이 많은 축산 폐수가 매우 이상적인 대상이라고 보고 있습니다. 좀개구리밥으로 물을 정화하면서 식물성 기름을 대량으로 생산할 수 있기 때문입니다. 아직은 기초 연구 단계이지만, 이론적으로는 상당히 그럴 듯해 보이는 흥미로운 연구입니다.

참고

https://newatlas.com/science/genetically-engineered-duckweed-biofuel/

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13943

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