오래된 품종개량기술은 가뭄이나 나쁜 토양에서도 견딜 수 있는 작물을 개발하는데 있어서 유전자 조작기술보다 앞서 나가는 것처럼 보인다. 기후온난화와 강수량이 불규칙해지면서 전세계 농부들은 점차 가뭄에 견딜 수 있는 작물이 필요하게 되었다. 그리고 높은 비료값과 환경에 미치는 손상으로 인해 농부들은 비료를 덜 사용할 수 있는 품종의 작물을 찾고 있다. 좀 더 강력한 작물의 필요성은 특히 아프리카에서 더욱 절실하다. 아프리카의 경우에 가뭄은 옥수수 생산량을 25%까지 떨어뜨리고 있다. 지난 2006년에 3,300만 달러의 기금으로 시작된 <아프리카에서 가뭄 내성 옥수수 개발 프로젝트 (Drought Tolerant Maize for Africa project)>는 13개국가에서 생산량을 증진시키기 위해서 153종의 작물을 개발하고 있다. 현지실험을 통해서 이들 작물들은 좋은 강우조건에서 상업적으로 사용되는 씨앗보다 더 많은 작물을 생산하고 있으며 가뭄에서도 30%정도 더 많은 작물을 생산하고 있다.

금년 초에 발표된 분석에 의하면 2016년에 끝나게 되는 이 프로젝트에 대해서 가뭄을 견딜 수 있는 옥수수의 부가적인 생산량은 13개 국가의 빈곤수준에서 살고 있는 사람들의 숫자를 9%까지 줄일 수 있다 (R. La Rovere et al. J. Dev. Areas 48(1), 199–225; 2014). 짐바브웨에서만 그 효과는 50만명에 해당한다. 이 프로젝트의 성공은 이 프로젝트의 파트너 중에 하나인 멕시코 시티에 위치한 <국제 옥수수 및 밀 증진센터 (International Maize and Wheat Improvement Center, CIMMYT)>가 관리하는 거대한 씨앗은행에 접근할 수 있기 때문이다. CIMMYT와 나이제리아의 이바단 (Ibadan)에 위치한 <국제 열대농업연구소 (International Institute for Tropical Agriculture)>의 품종개량 전문가들은 물이 부족한 지역에서도 잘 자랄 수 있는 옥수수 종들을 조사했다. 이 연구자들은 이 품종들을 가지고 교배시켰으며 그 후손들을 가장 가뭄에 잘 견디는 품종과 교배시켰다. 이러한 과정을 몇 차례 거친 후에 물이 부족한 조건에 잘 적응할 수 있는 품종을 만들 수 있었다. 최종적으로 프로젝트 과학자들은 이들 작물을 아프리카에서 성공적이었던 품종과 교배시켰다.

CIMMYT의 유전자 자원프로그램의 디렉터인 케빈 픽슬리 (Kevin Pixley)는 “이것은 시간이 요구되는 많은 비용이 들어가는 과정”이라고 말했다. CIMMYT의 연구자들은 가뭄의 경우에 옥수수 작물이 어떻게 살아나가는지를 예측할 수 있는 특별한 특징을 찾아냈다. 가장 눈에 띄는 것은 이 식물의 수컷 기관이 꽃가루를 떨어뜨릴 때와 암컷 옥수수 털이 나타날 때 사이의 기간이다. 물이 부족한 경우에 털은 늦게 나타난다. 만일 이러한 기간이 길어지면 이 식물이 꽃가루를 배출하고 수정되지 않은 후에 나타나게 된다. 픽슬리는 “이러한 관계는 가뭄에 대한 내성을 선택하는데 매우 중요하다”고 말했다. 꽃가루 배출과 털이 생기는 기간이 짧은 식물은 선호되고 품종개량 전문가들은 가뭄에 좀 더 잘 견딜 수 있는 옥수수를 생산할 수 있게 된다.

가뭄에 대한 내성은 다양한 유전자가 연관되는 복잡한 특징이다. 한 번에 한 유전자만을 표적으로 삼는 이식유전자 기술은 빠르게 작물을 변화시킬 수 없다. 하지만 CIMMYT의 여섯 명의 다른 연구조직들은 또한 농업 생명공학 거대기업인 몬산토사와 협력을 통해서 유전자 조작 가뭄에 내성을 지닌 옥수수를 개발하고 있다. 나이로비의 <아프리카 농업기술재단 (African Agricultural Technology Foundation)>과의 협력을 통해 <아프리카의 물효율성 옥수수 프로젝트 (Water Efficient Maize for Africa)>는 2016년까지 아프리카의 농민들에게 이식유전자 기술을 이용한 품종을 공급할 목표를 갖고 있다. 가뭄에 내성을 지닌 옥수수처럼 옥수수가 질소가 부족한 토양에서 자랄 수 있는 능력을 갖는 것은 유전적으로 복잡하다. 그리고 약간의 비료를 사용하고도 잘 자라는 품종이 절대로 필요하다. 대부분의 아프리카의 농민들은 작물 재배를 위해서 권고되고 있는 비료사용량의 1/10만 사용할 수 있다. 현재 이것은 가장 큰 문제라고 CIMMYT의 옥수수 품종개량 전문가인 비스와나스 다스 (Biswanath Das)는 말했다.

CIMMYT의 연구자들은 나이로비의 케냐 농촌연구소 (Kenya Agricultural Research Institute)와 남아프리카 농촌연구위원회 (South African Agricultural Research Council)>와 미국 아이오와주의 존스턴에 위치한 듀퐁 파이오니어 (Dupont Pioneer)와 협력을 통해 <아프리카 토양의 옥수수 품종개량 (Improved Maize for African Soils, IMAS)> 프로젝트를 통해서 이 문제를 해결하려고 하고 있다. 이 10년 된 1,950만 달러의 비용이 들어가는 프로젝트는 전통적인 접근법과 이식유전자 접근법을 병행하고 있다. 지난 2010년에 시작된 후에 IMAS는 21가지 전통적인 품종개량 작물을 개발했다. 내년에 이 프로젝트의 리더들은 이들 품종의 상업화를 기대하고 있으며 여덟 개 국가에서 사용할 수 있을 것으로 보고 있다. 현지 테스트를 통해서 IMAS의 개량종은 헥타르당 현재 상업용 작물과 비교해서 질소가 부족한 토양에서도 1톤 정도의 좀 더 많은 산출량을 보이고 있다. 반면에 이 프로젝트의 과학자들은 유전자조작 작물과 비교할 수 있는 작물을 개발하는데 적어도 10년 정도의 기간이 걸릴 것이라고 말했다. 전통적인 품종개량은 아마도 좀 더 큰 영향을 줄 것이라고 다스는 말했다. 그는 이어서 “하지만 모든 대안을 사용하는 것이 중요하다”고 말했다.

출처: <네이처> 2014년 9월 16일 (Nature 513, 292 (18 September 2014) doi:10.1038/513292a)

출처: KISTI 미리안 글로벌동향브리핑

원문: http://www.nature.com/news/cross-bred-crops-get-fit-faster-1.15940

제공:kisti, 다른기사보기기사등록일시 : 2014.12.02 11:31

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