농촌진흥청은 우리 품종 결명자를 이용해 세계 최초로 유전체를 해독하고, 결명자의 기능성 성분인 안트라퀴논의 생합성 경로도 밝혀냈다고 전했다. 안트라퀴논은 눈 건강 증진, 항암 등 기능성을 가진 식물의 물질을 말한다.
동의보감에서는 결명자는 눈을 맑게 한다고 기록돼 있다. 최근 결명자가 항암, 혈관질환 개선 등에 효과가 있다고 알려지면서 차, 기능성 식품, 항암제 등으로 널리 활용되고 있다.
이번 유전체 해독에 이용된 결명자는 1994년 국립식량과학원에서 육성한 고유 품종 ‘명윤결명’이다. 연구진은 이번 연구로 결명자 유전체 547Mb 중 526Mb를 조립해 96% 해독을 완료했으며, 총 4만5268개의 유전자를 발굴해 그 정보를 등록했다.
또한, 결명자와 같은 콩과에 속하는 대두 등 16개 식물과 비교 분석해 항산화 물질인 폴리페놀성화합물 생합성 유전자 수가 다른 콩과 식물보다 더 많은 것을 확인했다. 폴리페놀성화합물은 플라보노이드, 안토시아닌, 카테킨, 탄닌 등을 총칭하는 물질이다.
이와 함께 유전체 해독 정보를 통해 기능성 물질인 안트라퀴논의 생합성 과정을 과학적으로 해석했다. 분석 결과, 안트라퀴논 계열의 한 종류로 중간물질인 에모딘의 전구체 생합성에 유전자(CHS-L9)가 관여함을 밝혔다. ‘CHS-L’ 유전자는 식물의 다양한 천연물 생합성 기능을 가졌다.
특히 에모딘 생합성에 관여하는 후보 유전자 CHS-L 16종을 분석해 현재까지 알려지지 않은 식물의 안트라퀴논 생합성 과정을 유전자 수준에서 밝힌 것은 세계 최초이다.
이번 연구 결과는 세계적인 저널 Nature Communications (IF: 12.121)에 게재돼 학술적으로도 인정받았으며, 특허출원도 마쳤다.
연구 성과는 농촌진흥청 국립농업생명공학정보센터(NABIC, http://nabic.rda.go.kr)와 미국 국립생물정보센터(NCBI, www.ncbi.nlm.nih.gov)에 정보를 등록해 공개하고 있다.
농촌진흥청 유전체과 안병옥 과장은 “이번 연구 결과를 기반으로 결명자의 생리활성물질 합성을 증가시키거나 안트라퀴논 고 함량 품종 육성을 지원하는데 활용할 계획이다.”라고 말했다.
