농촌진흥청(청장 허태웅)은 밀 자급률 향상과 지속 가능한 밀 산업 기반 구축을 위해 고품질 제빵용 밀 품종 육성 및 선발을 위한 5종의 분자표지1) 를 개발했다.
이번에 개발한 분자표지는 강력분 밀가루의 반죽 강도와 신축성에 큰 영향을 미치는 Glu-D1d 등의 고분자 글루테닌* 조성을 판별할 수 있는 분자표지 5종으로 특허출원2) 을 완료했다.
* 고분자 글루테닌: 글루텐을 구성하는 3종류의 단백질 중 하나. 3개의 염색체에 Glu-1A, Glu-1B, Glu-1D의 유전자좌가 있으며, 각각의 유전자좌에 Glu-D1d 등 다양한 대립유전자가 보고돼 있다.
분자표지 개발로 정확하고 빠르게 고분자 글루테닌 조성을 확인할 수 있어 재배 농가와 산업체의 요구를 충족시키는 고품질 밀 품종 육성을 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.
밀가루는 글루텐3) 의 함량과 질적 조성에 따라 강력분, 중력분, 박력분으로 구분되며 특히 제빵용으로 사용되는 강력분은 글루텐 단백질의 하나인 고분자 글루테닌의 질적 조성에 큰 영향을 받는다.
지금까지는 주로 밀 종자를 부스러뜨려(파쇄) 분리된 단백질에서 고분자 글루테닌의 질적 조성을 확인했지만, 이 방법은 육종에 필요한 종자가 손실되는 단점이 있었다. 또한 각각의 시료를 순차적으로 분석하기 때문에 시간이 많이 소요되는 관계로 대량 검정에는 적합하지 않았다.
* 파쇄법에 따른 소요시간: ‘SDS-PAGE’법-시료 15점 분석 시 1일, ‘RP-HPLC’법-시료 1점당 5분
이번에 개발된 5종의 분자표지는 형광으로 표시(레이블)된 택맨프루브(TaqMan probe)를 사용하는 PCR 검사법4) 으로 결과의 정확도와 신뢰도가 높다. 분자표지 1종(시료 96점)을 2분 이내로 판독할 수 있으며, 이는 기존 디엔에에(DNA) 분석법인 겔전기영동법5) 이 1시간 이상 소요되는 것이 비해 매우 빠른 속도이다.
농촌진흥청 논이용작물과 김병주 과장은 “분자표지 개발로 밀 분자육종 시스템을 확립하게 됐다. 이를 통해 농업인과 산업체에서 요구하는 고품질 밀 품종을 신속히 개발해 나가겠다.”라고 말했다.
국산밀산업협회 박성환 이사장은 “신뢰성과 안전성을 갖춘 고품질 우리 밀 사용으로 국내 제빵시장에서 국내 밀의 고급화 이미지를 구축하고, 나아가 밀 산업 확대에도 이바지하고 싶다.”라고 포부를 밝혔다.
1) 분자표지: 유전체상의 DNA 염기서열 차이를 이용하여 특정 형질의 표지자로 사용할 수 있는 DNA 단편
2) 특허출원 명: 밀 고분자 글루테닌 조성 분석용 TaqMan 분자표지 및 이의 용도(출원번호 10-2020-0176840)
3) 글루텐: 글루텐은 밀 종자에 저장되는 불용성 단백질의 혼합물로 물과 만나 탄성이 있는 그물망을 형성하여 빵이 부풀고 형태를 유지할 수 있도록 하는 단백질이다.
4) PCR 검사법(중합효소연쇄반응)은 DNA 중합효소를 이용해 검출을 원하는 특정 DAN를 증폭시키는 기술로 유전자 검사 등에 다양하게 활용되고 있다. 택맨프루브(TaqMan probe)를 이용한 PCR 검사법은 두 쌍의 분자표지를 사용해, 한 쌍의 분자표지를 사용하는 일반 검사법보다 정밀도가 높다. 택맨 PCR 검사법은 정밀도가 높아 코로나 진단 등 병 진단에 활용되고 있다.
5) 겔전기영동법: 아가로스 겔을 지지체로 이용하여 전기장 내에서 DNA의 분자량에 따라 시료를 분리하는 방법
