농촌진흥청(청장 권재한)은 우리나라 벼 품종인 남평벼에서 키다리병 저항성 유전자를 분리하고 선발표지를 개발했다.
벼 키다리병은 곰팡이 병원균인 후사리움 후지쿠로이(Fusarium fujikuroi)에 감염돼 생긴다. 곰팡이 포자가 벼꽃에 감염돼 종자로 전염되는데, 감염된 종자에서 발아한 벼는 웃자라다가 위축되면서 말라 죽는다.
키다리병은 아시아, 유럽, 아프리카 등 벼를 재배하는 나라 대부분에서 문제가 되고 있다. 우리나라에서는 기온상승과 약제내성 균주의 출현으로 2000년대 이후 꾸준히 발생하고 있다.
2017년 농촌진흥청은 남평벼에서 키다리병 저항성 유전자가 1번 염색체에 위치하는 것을 밝혔고, 이 유전자에 FfR1이라는 이름을 붙였다.
이번 연구는 FfR1의 위치를 더욱 정밀하게 파악하기 위해 키다리병 저항성을 가진 남평벼와 키다리병 감수성*인 주남벼를 교배해 2,995개체의 후대 집단을 분석한 것이다.
* 감수성: 식물 병충해에 약한 성질, 저항성에 대응하는 반대의 개념
그 결과, FfR1은 1번 염색체의 3.63-23.67 Mbp(37.1 kbp)* 구간에 자리하고 있었다. 이 구간에는 토마토 잎곰팡이병에 저항성을 부여하는 Cf-2 유전자와 비슷한 유전자 7개가 존재했다.
* Mbp (mega base pairs), kbp (kilo base pairs): 핵산(DNA, RNA) 길이 단위, Mbp(백만 개 염기쌍), kbp(천 개 염기쌍)
이 유전자들을 FfR1의 후보 유전자들로 선정해 남평벼에서 분리한 후 주남벼에 적용한 결과, 이들 가운데 OsI_02728 유전자를 적용한 주남벼가 키다리병에 저항성을 보였다. 이로써 OsI_02728 유전자가 FfR1임을 증명했다.
이와 함께 연구진은 FfR1이 세포막에 위치하며 병원균 침입을 감지해 저항성 반응을 불러일으키는 LRR-RLP 패밀리* 단백질을 만들어 내는 유전자임을 밝혔다.
* LRR-RLP 패밀리(leucine-rich repeat receptor-like protein family): 토마토 잎곰팡이병 저항성 유전자들(Cf-2, Cf-4, Cf-9)과 시들음병 저항성 유전자(I-7)가 이 패밀리에 속하는 단백질을 만들어내는 것으로 보고됨.
연구진은 FfR1의 염기서열을 이용해 선발표지를 개발했다. 이 표지를 이용하면 FfR1을 지닌 계통을 100% 정확하게 선발할 수 있어 벼 키다리병 저항성 품종 개발에 드는 시간과 비용을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다.
이번 연구 결과는 국제학술지 International Journal of Molecular Sciences(IF=4.9)에 논문으로 게재됐다.
농촌진흥청 유전자공학과 김경환 과장은 “우리나라뿐만 아니라 전 세계적으로 벼농사에 문제가 되는 키다리병에 저항성을 부여하는 유전자를 분리함으로써 정밀하고 신속한 키다리병 저항성 품종 육성의 기반을 마련했다.”라고 말했다.
