생명연 식물시스템공학연구센터 연구진이 개발한 황금고구마를 들어 보이고 있다.[한국생명공학연구원 제공] 형질전환 고구마 식물체 제작 모식도.[한국생명공학연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 사막과 같은 혹독한 극한환경에서도 재배가 가능해 인류의 기후변화 대응과 식량부족난을 일거에 해소할 것으로 기대되는 새로운 고구마 품종이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국생명공학연구원 식물시스템공학연구센터 김호수‧곽상수 박사 연구팀은 기존 고구마에 들어있는 단백질보다 기능이 월등히 향상된 신규 오렌지 단백질(IbOr-R96H)을 개발했다고 4일 밝혔다.

연구팀은 항산화물질인 카로티노이드 축적과 고온 등 환경스트레스 내성에 관여하는 신규 오렌지 단백질(IbOr-R96H)이 기존 단백질보다 카로티노이드 축적과 고온에 대한 내성 기능이 월등히 향상되는 것을 고구마 식물체에서 처음으로 밝혀냈다.

연구팀은 고구마 오렌지 단백질 유전자를 고구마, 감자, 알팔파(콩과 사료작물)에 도입, 카로티노이드를 많이 생산하고 건조, 고염분 등 스트레스에도 강함을 확인했다.

또한 실험을 통해 IbOr-R96H 신규 단백질을 과발현한 고구마 배양세포에서 카로티노이드 고축적이 유도되고 스트레스에 내성을 갖는 것을 입증했다.

이번 연구에서 고구마 괴근에서 기존 오렌지 단백질은 전체 카로티노이드 함량을 3배 증가를 유도한 반면 신규 개발 단백질은 19배 이상의 카로티노이드 고축적을 유도한다는 사실을 확인했다. 특히 베타카로틴 함량은 IbOr-R96H 신규 단백질이 186배 이상이 고축적 됐다. 이러한 카로티노이드 고축적은 하얀색 고구마 괴근 색깔을 주황색 고구마 괴근으로 변화시키는 결과를 얻을 수 있었다.

형질전환 고구마 식물체 제작 모식도.[한국생명공학연구원 제공]

이번 연구는 중국 내몽고 사막화지역에 잘 자라는 흰색계 품종에 IbOr-R96H 신규 단백질을 도입한 것으로 향후 고위도 척박한 토양에 고구마 재배에 도움이 될 것으로 기대된다.

김호수 박사는 “이번에 특성이 규명된 IbOr-R96H 단백질은 모든 식물에 적용 가능하며 카로티노이드계 항산화물질을 고생산하고 고온, 건조 등 각종 스트레스에 강한 산업식물을 개발하는데 활용할 수 있다”며 “향후 국내외 조건 불리지역에 대량으로 식재하면 바이오매스 증대를 통한 탄소배출권 확보도 기대되고 고부가가치 고구마 신품종 개발로 활용될 수 있다”고 말했다.

이번 연구성과는 국제학술지 ‘안티옥시덴트(Antioxidants)’ 1월 5일자 온라인판에 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com