생명공학이 발전하면서 농업 분야에서도 생명공학 기술을 이용해 생산량을 높이고 기능성 작물을 육성하는 등의 연구가 빠르게 진행되고 있다.

농촌진흥청이 지난 8월 14~15일 코엑스 전시회장에서 진행한 ‘2017 농업기술박람회’에서는 ‘농업생명공학 심포지엄’이 개최됐다. 이번 심포지엄에서는 기초·원천기술 분야와 실용화 기술 분야에 걸쳐 진행되고 있는 연구들이 발표돼 참석자들의 관심을 이끌어냈다.

어떤 기술들이 주목받았는지 최근의 연구 동향은 무엇인지 구체적으로 살펴봤다.

빅데이터 기반 기술은 생명공학에서도 활용되고 있다. 이동엽 싱가포르 국립대학교 박사는 ‘빅데이터 기반 시스템 합성(농)생명공학의 기술현황과 미래’ 발표를 진행했다.

이 박사에 따르면 전 세계는 현재 4차 산업혁명과 더불어 농업 분야로의 적용 중요성이 새롭게 부각돼 빅데이터와 농생명공학을 결합시킨 스마트 정밀농업에 관한 기술 개발과 연구의 필요성이 점차적으로 논의되고 있다. 이제는 농생명산업의 패러다임이 양적증대 농업에서 가치창출의 융복합산업으로 전환되고 있는 것이다. 이 시점에서 각국은 주요 농업생물자원의 부가가치 향상과 실용화를 목표로 경쟁적으로 기술개발을 진행하고 있고 한국에서는 차세대바이오그린21사업에서 관련 연구들을 지원 추진하고 있다.

관련 분야로는 작물의 품종개량과 생산성 향상, 크게 두 분야로 나눌 수 있는데 시스템 합성생물학 관점에서 다양한 빅데이터들이 어떻게 분석되고 적용될 수 있는지를 고찰했다. 또 오믹스데이터 분석, 스마트 팜, 식물가상세포 모델링 등 최신 농생명공학의 기술현황들을 소개하고 향후 발전방향에 대해서도 제시했다.

이 박사는 “벼의 경우 식량으로서의 농업형질은 유지하면서 새로운 기능성을 향상시킬 수 있는 체계적인 전략을 수립하는 것이 매우 중요하다”며 “이를 위해서는 벼 대사관련 기작을 통찰하고 새로운 기능성 품종을 만들기 위한 다양한 기반 기술 개발이 필수적”이라고 밝혔다.

이와 함께 이번 심포지엄에서는 유전자가위 기술이 농업에 얼마나 유용하게 사용될 수 있는지에 대해 집중 조명했다. 김진수 기초과학연구원 박사에 따르면 유전자가위 기술은 다음과 같다.

크리퍼스는 세균의 유전체에 존재하는 반복적인 DNA서열과 이로부터 비롯된 면역체계를 일컫는 학술용어다. 세균의 천적은 바이러스인데 세균은 바이러스의 침입을 받으면 이에 대항하기 위해 그 바이러스의 DNA를 잘게 자른 다음 그 조각을 자신의 유전체에 스스로 삽입해 둔다. 이를 크리스퍼라고 하며 크리스퍼는 바이러스라는 과거의 나쁜 경험을 기억해 두었다가 이를 물리치는 세균의 면역체계라 볼 수 있다.

생명과학자들은 이를 이용해 유전자가위를 개발했다. 이 기술을 이용하면 특정 바이러스 질병에 걸리지 않는 가축, 영양성분이 개선된 농작물 등을 손쉽게 만들 수 있다. 특히 중요한 것은 외부 유전자를 도입하는 GMO와는 다르게 식물의 내부 유전자에 변이를 일으켜 만든다는 점이다. 이는 자연적 육종의 산물과 구별되지 않아 규제에서 자유롭고 소비자들의 호응도 높을 것으로 과학자들은 기대하고 있다.

이와 함께 기능성 물질을 함유한 식의약 소재 개발의 사례들도 발표됐다.

콩 생육기에 에테폰을 포함한 Phemomix α를 처리해 식물성 에스트로겐을 고함유한 콩잎을 생산하는 기술이 나온 것이다.

박기훈 경상대학교 박사는 ‘대사체 중심 농업을 이용한 식물성 에스트로겐 고함유 콩잎 개발’ 발표를 통해 이 같이 밝혔다. 박 박사에 따르면 식물성 에스트로겐은 여성 갱년기 관련 질환을 다스릴 수 있는 식의약 소재 시장에서 요구도가 가장 높은 생물소재이다.

이번에 개발된 방법은 일반콩잎을 non-GMO 방식으로 식물성 에스트로겐을 고도로 함유한 기능성 콩잎(파바톤콩잎)을 개발한 것이 특징이다. 콩 파종 후 60일 경 콩잎에 살리실산, 자스몬산, 에틸렌(에테폰)을 적절히 혼합한 Phenomix α를 처리하면 식물성 에스트로겐 함량이 8000~13000㎍/g으로 높아진다. 박 박사는 이번 소재를 관련 기업에 기술이전을 완료했으며 현재 산업화 연구가 진행되고 있다고 밝혔다.

박 박사는 “식의약생물소재로 발전하기 위해서는 4가지 조건을 갖춰야 한다”고 강조했다. ▲가식성 소재인가 ▲주장하는 활성의 지표물질이 있는가 ▲바이오매스 확보가 용이한가 ▲소재의 독점권은 확보되어 있는가이다.

박 박사는 이어 “콩은 최적의 재배시기가 6~7월로 중간 작기 작물 또는 벼 대체작물로도 최적의 작물이다”라고 강조했다.

기능성 작물 또는 소재에 대한 연구는 이 밖에도 ‘레스베라트롤 합성 벼 유래 캘러스의 산업화 소재(화장품) 개발’, ‘누에고치를 이용한 의료용 소재 개발’ 등이 발표됐다.

심미진 l choubab@newsfm.kr