'밀' 진화 과정, 엽록체 유전체 해독으로 밝혔다

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농촌진흥청(청장 이승돈)은 국내 대표 밀 품종의 엽록체 유전체 정보를 해독해 '밀'의 진화 과정과 모계 기원을 새롭게 밝혔다.

밀은 서로 다른 3개의 야생 밀 조상이 오랜 시간 자연 교배해 만들어진 작물이다. 일반적으로 이들 조상 계통을 에이(A), 비(B), 디(D)로 구분하는데, 먼저 에이(A)와 비(B) 유전체를 가진 야생 밀이 교배해 파스타용 밀(AABB, 4배체)이 생겼다. 이후, 디(D) 유전체를 가진 야생종이 더해지며 현재 밀(AABBDD, 6배체)이 만들어진 것으로 알려져 있다.*

* 밀: Triticum aestivum (AABBDD, 6배체), A유전체: Triticum urartu (AA, 2배체), B유전체: Aegilops speltoides (BB, 2배체), D유전체: Ageilops tauschii (DD, 2배체)

식물 세포 안에서 광합성에 관여하는 기관인 엽록체는 별도의 유전물질을 지니고 있으며 대체로 모계를 통해 후대로 전달돼 이 진화 과정을 설명하는 중요한 단서가 된다.

따라서 엽록체를 분석하면 과거 어떤 식물이 모계 역할을 했는지 추적할 수 있다.

연구진은 국내 대표 밀 품종인 '금강', '새금강', '올그루' 3품종의 엽록체 유전체의 정보를 완전히 해독했다. 이어 밀 속(Triticum)과 야생 근연종을 포함한 에길롭스 속(Aegilops) 20자원의 엽록체 유전체를 비교 분석해 잘못 표기된 유전자와 누락 정보를 바로잡고, 밀 엽록체의 표준화된 유전자 모형(모델)을 정비했다.

그 결과, 비(B) 유전체를 가진 에길롭스 스펠토이데스(Aegilops speltoides)의 엽록체 유전자 유형(패턴)이 밀과 높은 유사성을 보여 밀의 모계 계통이 에길롭스 스펠토이데스와 밀접한 관련이 있음을 확인했다.

또한, 밀에 디(D) 유전체를 제공한 에길롭스 타우쉬(A. tauschii)의 엽록체 분석 결과, 에이(A), 비(B) 유전체 계통과 뚜렷이 구분돼 디(D) 유전체의 엽록체 기원이 독립적으로 진화했음을 입증했다.

이번 연구 결과는 식물 분야 국제학술지(BMC Plant Biology (IF 4.8))에 논문으로 게재돼 학술적으로 인정받았다.

연구 결과는 밀 속 식물의 분류학적 연구에 필수적인 참조 자료로 활용되고, 우량 품종 선발이나 종 판별을 위한 분자표지 개발에 쓰일 것으로 기대된다.

농촌진흥청 디지털육종지원과 권수진 과장은 "이번 연구는 엽록체 유전체 정보를 활용해 그동안 다소 불분명했던 밀의 복잡한 진화 과정과 모계 기원을 더 명확하게 밝힌 데 큰 의미가 있다."라며, "앞으로 밀 엽록체 유전자와 진화 정보를 바탕으로 환경 적응성이 뛰어나고 품질이 우수한 밀 품종 선발 기술개발에 더욱 힘쓰겠다."라고 말했다.