4차산업혁명시대 정밀육종 연구 활성화 기대

[헤럴드경제=황해창 기자]농촌진흥청(청장 라승용)은 작물육종 및 농업생명과학 기술 향상에 기여할 작물표현체 연구동을 국립농업과학원 농업생명자원부에 건립하고 31일 준공식과 현판식을 가졌다.

작물표현체 연구는 작물의 형태적 특징을 영상 빅데이터를 통해 수치화, 객관화하여 분석하는 기술로, 표현형과 연관된 유전자의 쓰임새를 밝혀 좋은 유전자를 선별할 수 있게 하고 이를 이용해 우수한 품종을 개발할 수 있게 한다.

이번 작물표현체 연구동 건립으로 작물의 외형적 변화(표현형)를 실시간으로 관측해 정보를 생산하고 정밀 분석할 수 있는 기반을 마련됐다.

국내에서 처음 완공되는 대규모 시설로 내부에는 1000개체 식물 표현형을 동시에 분석할 수 있는 영상분석온실과 360여 개체를 동시에 정밀 측정할 수 있는 환경조절실을 갖추고 있다.

표현체 연구동에서는 온실에서 재배된 작물이 컨베이어벨트로 영상장치가 있는 이미지 분석실로 이동하고 다양한 영상장비로 이미지를 촬영하여 DB에 저장한다. 연속적인 촬영 과정을 통해 저장된 이미지 정보는 작물생육시기별 크기, 생체량, 수량 등 농업형질을 디지털화, 객관화하여 우수한 품종과 유전자를 구별할 수 있게 된다.

각 개체의 표현형질과 유전적 특성을 알고 있으므로 작물 육종 시 무작위 교배 후 좋은 품종을 선발하는 과정이 아닌 원하는 형질을 가진 모본과 부본간의 교배가 가능하다.

이를 통해 우리가 원하는 형질을 가진 개체를 선발할 수 있는 정밀육종으로 육종기간 단축, 노력과 시간의 감소 등의 효과를 얻을 수 있다. 정밀육종은 작물의 재배환경, 유전체, 대사체, 표현체 정보 등을 포괄적으로 비교 분석해 육종의 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 기술이다.

이번 연구동 준공에 맞춰 산학연 관련 연구자 200여 명이 참석한 가운데 연구 학술회의도 열릴 예정이다. 총 2부로 구성되는 학술대회의 1부에서는 ‘표현체 미래 연구방향’을 주제로 ▷인공지능 이미지 인식 기술동향과 사례 ▷오믹스 모델 활용한 농업형질 예측 ▷미래 작물표현체 분석 등이 발표된다.

이어 2부에서는 ‘이미지 활용 표현형 분석 현장적용 사례’를 주제로 ▷표현체 분석을 통한 노화생리 연구 ▷농진청 표현체 인프라 현황 및 현장적용 사례 등이 발표된다. 참석자들이 작물표현체 연구동 시설을 견학하고 활용방안에 대해서 의견을 교환할 예정이다.

라승용 농촌진흥청장은 “작물표현체 연구동 준공을 계기로 표현체 연구에 대한 산학관연 간 공감대 확산은 물론 공동연구 활성화를 기대한다.”라며 “표현체, 유전체, 대사체 및 환경정보의 통합해석으로 디지털 품종 표준화와 우수 유전자 발굴을 지원하게 될 것”이라고 말했다.

■작물표현체란 작물표현체 분석과정의 이해를 위해서 인간 질병을 진단, 분석하는 과정을 연상하여 생각하면 이해가 쉽다. 과거 육종가들은 논이나 밭에서 오감과 아날로그 측정에 의해 좋은 품종을 선발했다.

미래는 가시광, 적외선, 근적외선 등 영상장비를 이용하여 작물의 표현 형태를 촬영하고 이렇게 획득한 이미지 정보를 바탕으로 컴퓨터 프로그램을 이용하여 좋은 형질을 가진 품종과 유전자를 선발한다.

위에서 언급한 영상의 측정, 표현형 데이터 분석, 표현형 분석, 좋은 유전자 및 품종 선발 등 전과정에서 이루어지는 고속대량 정밀 분석과정 전체를 표현체 연구라고 한다.

사람의 병을 진단할 때 예전에는 문진과 청진기를 사용하여 병을 진단하고 치료했다면 지금은 MRI, CT 등 각종 첨단 장비를 이용하여 사람의 신체 특징에서 얻은 데이터를 활용해 병을 진단하고 치료하는 과정과 연계하여 생각하면 이해가 쉽다.


hchwang@heraldcorp.com