생물의 다양성 및 각 생물이 자신만의 고유한 특징을 나타내는 이유는 유전자의 다양성이 있기 때문이라는 것이 밝혀졌다.

생명공학 기술이 급속히 발전하면서 각 생물을 구성하고 있는 유전체에 대한 해독이 이뤄졌는데 식물에서는 2002년 애기장대 풀이 완성되면서 벼, 옥수수, 오이, 포도 등 각종 유용 작물의 유전체 해독이 완료되거나 진행 중이다. 이러한 유전체 해독은 생물 정보학(bioinformatics)이라는 새로운 학문을 등장시켰고 유전체 구조 및 해석으로부터 얻어진 정보를 이용해 식물의 진화 관계뿐 만 아니라 특징 형질관련 유전자 정보 등 수많은 유전자 정보를 확보할 수 있게 됐다.

이렇게 얻어진 유전체 해독 정보를 기반으로 해 동일한 작물 내에서의 품종 구분이 가능하게 됐다. 또한 어린 유묘 식물일 때 이미 우수형질을 갖고 있는 품종을 유전자 수준에서 구별할 수 있는 기법의 개발로 실제 현장에서 적용돼 새로운 품종을 만드는데 드는 시간과 노력을 절약하고 이들의 이용 범위는 날이 갈수록 증가하고 있다.

생물이 나타내는 고유한 특성은 상당히 복잡하고 다양한 여러 유전자들의 네트워크에 의해서 이뤄진다고 할 수 있다. 작물의 전체 생장발달 단계 즉, 종자발아부터 개화해 종자를 맺고 죽을 때 까지 각 발달 단계에서 그에 맞는 적절한 유전자가 발현 또는 억제되고 이는 또 다른 유전자들의 발현을 조절하는 등 상호간의 네트워크를 구성하면서 고유의 특성을 나타낸다고 할 수 있다.

최근 들어 유전체 해독 및 정보 관련 유전체학, 생물정보학, 유전자 발현 및 대사물질을 전체적으로 분석할 수 있는 전사체학, 대사체학 등의 기술개발이 급속히 발전하면서 시스템적으로 생물을 분석하고 이를 이용해 각 생장 발달 단계, 환경 변화에 따른 작물의 적응성, 물질생산 등 각 생명현상에 관여하는 유전자들의 연구가 더 체계적이고 구체적으로 진행 중이다. 유전자들이 어느 단계에서 어떤 역할을 수행해 작물의 특성에 영향을 미치는가 하는 유전자 기능 연구를 통해 기존의 작물이 갖고 있지 않은 특성을 갖거나 특수한 기능성 물질 함량이 월등히 높은 새로운 식물이 개발됐다.

예를 들면 파란카네이션과 파란장미, 비타민 A가 강화된 황금쌀, 불포화지방산 함량이 높은 유채와 콩기름, 비누 등 산업원료 기름 생산 유채 등이 생산되어 산업화 됐다. 또한 기후변화에 따른 재배지의 변화에 적응할 수 있는 작물 개발도 활발히 이뤄지고 있는데 건조한 토양에서 일정한 수량성을 유지하면서 자랄 수 있는 내건성 옥수수 개발 등이 있다.

이외에도 현대인의 웰빙, 헬스케어 등에 맞출 수 있는 기능성 항산화, 항노화 성질을 갖는 안토시아닌 같은 천연색소 함유 작물, 지구 온난화의 주범이면서 고갈되는 석유자원을 대체할 수 있는 친환경 오일 고함유 작물 등의 개발이 이뤄지고 있다. 급격히 변화하는 환경에 적응할 수 있는 내건성, 내열성, 내습성 등의 내재해 작물, 재배지역이 달라지는 것에 개화시기를 조절할 수 있는 작물 개발 등이 있다.

그러나 언제 어디서나 우리가 원하는 이러한 맞춤형 작물의 개발을 위해서는 생명현상 관련 여러 분야 뿐만 아니라 유전체, 유전자 수준의 기초수준에서 연구되고 해결돼야 할 신비스러운 일들이 많이 남아 있다.

현재까지 인간이 꿈꾸어 오던 많은 과학적인 일들이 현실로 이뤄져왔다. 이런 것을 볼 때 미래 맞춤형 바이오 작물의 탄생은 멀지 않았고 이것으로 우리나라의 작은 농업을 강하고 크게 만들 수 있을 것이다. /이연희 농진청 국립농업과학원 기능성물질개발과