서정일교수, 가뭄과 알카리성에 잘 견디는 분자 메커니즘 연구에서 중요한 성과 획득

동북사범대학 생명과학학원 교수 서정일(38세)이 이끄는 연구팀은 식물(작물)이 가뭄과 알카리성에 잘 견디는 분자 메커니즘을 연구해내 알카리성(盐碱) 토지에 잘 견디는 농작물의 신 품종 육성에 중요한 리론적 근거를 제공했는바 길림성의 농업 발전에 중요한 역할을 할 전망이다.

이 연구 성과의 의의에 대해 얼마전에 서정일교수는 기자에게 다음과 같이 소개했다. 연구팀은 농작물의 내염성(耐盐碱) 응답 과정중의 표관 유전 메커니즘, 대사경로, 신호와 전사조절(转录调控) 경로를 둘러싸고 계통적이고 깊이 있는 연구를 하고 있다. 다시 말하면 벼 내염성의 관건적 유전자를 연구하는 것이다. 이러한 연구는 우리 나라 동북 메벼의 대항성 육종 리론과 기술 체계를 확립하는 데 조력하게 된다.

연구에 몰두하고 있는 서정일교수

현재 길림성의 알카리성 토지면적은 1,454만무(97만헥타르)가 된다. 이중에 경작 잠재력이 있는 경도（轻度), 중도(中度) 알카리성 토지가 787만무(약 53만헥타르)되는데 알카리성 토지면적의 54.16%를 점한다. 통계에 따르면 내염성 벼 보급의 대조에 따라 3% 증산한다면 100만무당 해마다 5,000만원에서 1억원의 효익을 볼 수 있다.

연구팀 내염성 벼 품종 육성에서의 중요한 돌파

1984년에 출생한 서정일교수는 한국 포항과학기술대학에서 박사학위(분자 생명과학 전공)를 딴 후 미국 하버드대학에서 박사후 연구원(식물 분자 생물학 분야)으로 있었다. 제5진으로 국가 ‘만명계획’청년걸출인재, 길림성 ‘장백산학자’ 특별 초빙 교수, 길림성 ‘걸출혁신인재’로 선정된 서정일교수는 선후로 길림성자연과학 2등상 (제1완성인), ‘세계인류전연과학항목’박사후상 등을 받았다.

어찌하여 내염성 벼 품종 육성 분야에 발을 들여놓게 되였는가는 기자의 물음에 서정일교수는 이렇게 밝혔다. “2015년 동북사범대학에 온 후 연구팀을 무어 연구 방향을 확정지을 때 동북의 주요 알곡 작물은 벼이며 현재 소수의 대항성 관련 유전자만이 실제로 현대 농업 육종에 응용할 수 있다는 것을 알게 되였다. 게다가 다수 대항 유전자와 관련 기술의 지적재산권이 국외 재배업 회사가 장악하고 있음을 발견했다. 우리 나라에는 비록 많은 량질의 유전물질 자원이 있지만 체계적인 감정과 깊이 있는 연구가 부족하다. 하여 유전학 수단을 통해 환경 협박을 견뎌낼 수 있는 량질의 관건적인 유전자와 대립변이(等位变异)를 발굴함으로써 농작물 대항성의 정밀 개량을 위해 유전자원을 제공하려고 마음을 가지게 되였다.”

최근 몇년간 서정일교수가 이끄는 연구팀은 유전자 기능을 탐색하는 기술(Activation Tagging) 을 통해 벼의 내염성을 높이고 비타민 함량을 높이는 데 매우 중요한 역할을 하는 참신한 말산탈수소효소(苹果酸脱氢酶) OsMDH1를 발견했다.

서정일교수에 따르면 알칼리성 협박하에 벼의 세포내에 활성 산소가 축적되면서 세포의 감소를 추진한다. 말산탈수소효소 OsMDH1는 식물중의 일종 효소로서 인체의 모든 기관에 효소가 존재하듯 식물에도 존재하는 효소이다. 이 효소는 비타민B6의 합성을 촉진하고 활성 산소의 함량을 떨어뜨려 세포를 보호해준다.

서교수는 “분자 설계 육종방법 혹은 유전자 편집기술을 통해 말산탈수소효소 OsMDH1의 활성을 개변시킨다면 전반 대사 경로에 영향을 주어 내염성이 있고 비타민 함량을 높일 수 있는 질 좋은 새로운 유전물질을 얻을 수 있다. 비록 기초연구를 생산응용에까지 전환시키려면 일정한 거리가 있다. 하지만 이 같은 연구 성과로 이러한 거리를 줄 일 수 있다.”고 설명했다.

최근 몇년간 서정일교수가 이끄는 연구팀은 벼의 내염성 대항으로 형성된 유전기초와 분자메카니즘에 대한 연구를 했는데 200여점의 내염성 재료를 수집하고 최초로 유전 군체와 돌연변이고(突变体库)를 만들어 20여개 내염성 후보 유전자를 선별하였으며 벼의 내염성 유전과 분자에 대한 기초연구를 했으며 선후로《Plant Cell》, 《New Phytologist》등 국제 간행물들에 17편의 론문을 발표했다. 이중 한편은 학술 분야의 가장 우수한 앞 1%의 행렬에 들었다.

연구팀은 선후로 국가 자연기금 차원의 항목 두개, 청년기금 항목 1개를 주관했으며 ‘13.5’ 중점 연구개발 과제도 주관했는데 길림성자연과학 2등상, 길림성청년과학기술상을 받았다.

학생들과 함께

우리 나라 내염성 벼 연구 세계의 선도적 위치

내염성 벼 연구 분야의 우리 나라 발전 상황에 대해 서정일교수는 고 원륭평(袁隆平)선생 그리고 림홍선(林鸿宣)선생 등을 선두주자로 꼽는다며 이 연구 분야에서 우리 나라는 국제 선도적 지위를 차지하고 있다고 소개했다.

서교수에 따르면 현재 길림성에서 광범위하게 인정하고 있는 내염성 벼 품종은 약 20여가지로서 동도계렬(东稻系列)，장백계렬(长白系列)등이다.

서교수는 “기초연구가 최종적으로 생산에 응용되려면 아직 거리가 있다. 하지만 이번 연구성과로 그 거리가 단축되면서 알카리성 토지에서 벼꽃 향기가 그윽해 농민들의 소득이 늘어나고 길림성의 농업 발전이 크게 추진되였으면 하는 바람이다.”고 속심을 털어놓았다.

서정일교수는 선후로 박사생 15명, 석사생 16명을 양성했다. 이중 박사생 왕첩은 지난해 중국인 생명과학 분야 재학 박사생 최고상인 ‘오서장학금’ (吴瑞奖学金)을 탔는데 동북3성에서 단 한명 뿐이다. 박사생 왕천정은 동북3성에서 유일하게 2022년 중국식물생리식물분자생물학학회의 ‘선정달칠턴연구생장학금’(先正达齐尔顿研究生奖学金)을 받았다. 서교수는 중국식물생리식물분자생물학학회 리사이며 길림성유전학회 상무 리사이다.

/길림신문 홍옥기자

이미지를 클릭하면 다음이미지가 보여집니다.

1 /