분자육종기술을 이용하여 단기간에 새로운 특성을 가진 다양한 품종을 육성할 수 있는 기술개발은 시간과 노동, 비용이 많이 줄여줄 수 있다. 우리나라에서는 2003년부터 고등식물의 한 종류로 배추과 (Brassica) 작물을 대상으로 유전체 연구를 진행하고 있으며 그 이유는 유전학적으로나 육종학적으로 유용하기 때문이다. 사회적 측면에서도 국민 총생산액 중 농업의 비중이 감소함에 따라 농민들의 농업에 대한 의욕도 점차 감소하고 있는데, 연구가 진행되어 공을 거둔다면 국내의 배추 분자육종연구에 기여할 수도 있고 국제적으로도 농업생명공학 기술 선진국이라는 긍지를 가질 수 있을 것이다.
<h1>서 론</h1><p>주요 채소작물은 주로 고전적인 방법에 의해서 육종이 이루어지고 있으나 시간과 노동, 비용이 많이 소요되기 때문에 분자육종기술을 이용하여 단기간에 새로운 특성을 가진 다양한 품종을 육성할 수 있는 기술개발이 시급히 요구된다. 유용형질을 지닌 품종 개발에 이르기 위해서는 생명공학 기술을 이용한 유용유전자의 확보가 우선이다. 생명공학 발전에 있어 중요 연구분야인 유전체 연구는 전세계적으로 활발히 이루어지고 있으며 현재까지 인간을 비롯한 다양한 생물 종에서 분석이 완료된 상태이다. 우리나라에서는 2003년부터 고등식물의 한 종류이며 유전학적으로나 육종학적으로 유용한 배추과 (Brassica) 작물을 대상으로 유전체 연구를 진행하고 있다.</p><p>배추과 작물에는 겨자 (Brassica carinata), 유채 (B.napus), 갓 (B. juncea), 꽃양배추 (B. oleracea), 배추 (B. rapa) 등이 속해 있다. 배추 유전체 연구는 전체 DNA의 염기서열을 해독하여 모든 유전자의 위치 및 구조 (배추 통합물리지도 작성)를 밝히는 구조유전체 연구와, 유전자 발굴과 유전자의 발현 양상을 조사함으로써 유전자와 유전자 산물인 단백질들의 상호작용 및 식물의 생장과 생식에 관여하는 모든 유전자들의 역할을 밝히는 기능유전체 연구로 나뉘어 진다. 이 중 기능유전체 연구는 유전자의 완전한 염기서열을 확보하고 형질전환 방법이나 돌연변이체 등을 이용하여 유전자 기능을 분석하고, cDNA 분석과 유전자 칩 제작 및 활용을 통해 배추의 생장 중의 다양한 시기와 조직별로 발현되는 유전자를 모두 모아 정보를 분석 (microarray 분석)하고 유전자의 기능 연구에 응용한다. 우장춘 박사의 '종의 합성' 이론 (U's triangle)에서 알 수 있듯이 배추는 다양한 유용 작물과 높은 연관 관계를 형성하고 있으므로 배추 유전체 연구는 이 작물들과 비교유전체학 (comparative genomics) 연구분야에 있어서도 큰 기여를 할 수 있을 것이다. 한편 유용한 중요 형질 또는 유전자와 관련된 표지들을 개발하여 육종방법을 쉽고 빠르며 정확하도록 하는 효과도 기대할 수 있다.</p><p>연구에 사용된 한국배추 (B. rapa L. ssp. pekinensis)는, 전체 유전체 크기가 식물유전체 연구 모델인 Arabidopsis 보다는 약 4배 정도 큰 약 \( 530 \mathrm{Mb} \)이지만 다른 배추과 식물 (약 \( 530 \sim 700 \mathrm{Mb} \))에 비해 비교적 작은 유전체 크기이므로 연구에 용이하다. 그리고 게놈 염기서열 분석이 완료된 벼 (Goff et al. 2002)와 Arabidopsis (The Arabidopsis Genome Initiative, 2000) 중 Arabidopsis와 매우 밀접한 관계를 가져 효율적으로 Arabidopsis의 유전정보를 이용할 수 있어 유리하다. 또한 기능유전체학 연구 (Holtorf et al. 2002; Ge et al. 2003)에 있어 효율적으로 이용되는 ESTs (Expressed Sequence Tags) 및 microarray 분석 등은 유전자 기능 규명에 필수 기술로서 현재도 계속 발전해 나가고 있다.</p><p>사회적인 측면을 보면 농산물 수입개방 등 국내◦외의 농업사정이 급변하고 최근에 들어 생산성 및 부가가치의 증가가 한계에 이름에 따라 국민 총생산액 중 농업 부문의 비중이 점차 감소하고 있으며 농민들의 농업에 대한 의욕도 점차 감소하고 있는 추세이다. 배추 역시 예외는 아니나, 고품질 배추를 생산할 수 있는 유용유전자의 확보와 이에 수반되는 생명공학기술을 발전시키면 배추 생산 농가의 소득 증대에 기여함과 동시에 이농을 막고 농업에 대한 애착심과 긍지를 갖게 해 줄 것이다. 또한 FTA (Free Trade Agreement) 확대에 따른 막대한 자본과 기술을 앞세운 외국기업들이 국내 시장에 진출하여 국내 농업 및 관련 업체에 큰 변화를 가져오고 있다. 이에 대처해 고품질 배추 육성과 관련된 유용유전자를 자체적으로 분리, 개발하여 특허권을 확보하는 등의 생명공학기술을 발전시켜 외국과 경쟁해야 한다. 최근 국제적으로도 각광을 받고 있는 생명공학 산업에 대한 국민들의 관심이 고조되고 있다는 점에서 배추 구조유전체 연구와 더불어 기능유전체 연구가 동시에 진행되어 공을 거둔다면 국내의 배추 분자육종연구에 기여할 수 있을 것이다. 또한 국제적으로도 배추 연구에 주도적인 역할을 하는 농업생명공학 기술 선진국이라는 긍지를 가질 수 있다.</p><p>본 총설은 그 동안의 배추 기능유전체 연구의 진행을 검토 하는데 있어 주로 유전자의 단편을 삽입함으로써 유전자의 일부 혹은 전부를 파괴하여 유전자가 가지고 있는 고유의 기능이 사라지게 하는 삽입돌연변이체유발(insertional mutagenesis)을 통한 gene tagging 방법을 제시하고 다양한 표현형의 돌연변이체와 이 돌연변이 배추의 게놈 내 flanking DNA 분석 및 유전자 동정, microarray를 이용한 유전자 분석, 대표적인 기능유전체 연구 사례를 제시하고자 하였다.</p>