벼은 세계인구의 반 이상이 주식으로 이용하고 있는 가장 중요한 식량작물의 하나로, \( \mathrm { n }=12 \)의 염색체를 갖는 이배체 단자엽식물이다. IRGSP로 전체 염색체길이 \(389 \mathrm { Mb } \) 중 \(95\%\)인 \( 370 \mathrm { Mb } \)의 염기서열을 결정하였고, 37,544개의 유전자들이 포함되어 있으며 \(71\%\)의 유전자는 Arabidopsis 유전자와 상동성을 나타냈다. 이러한 정보는 공공 데이터베이스에 저장됨으로써 전 세계 과학자들에게 제공되며, 농업적으로 중요한 형질과 연관된 유전자들을 밝히는 연구에 활용되고 있다.
<p>따라서 본 총설에서는 벼 유전체 염기서열 분석 동향, 분자유전자지도에 의한 유전자 분리, 삽입돌연변이체에 의한 유전자 기능 연구, 유전자의 역유전학적 (reverse genetics) 분석, microarray를 이용한 유전자 대량 발현분석, FOX-hunting system에 의한 유전자 분석, gene silencing mutagenesis에 의한 유전자 기능 분석, proteomics에 의한 유전자 기능 분석 및 chemical genomics에 의한 유전자 분석 등에 대한 최근 연구동향에 대해 기술하고자 한다.</p> <h1>벼 유전체 염기서열 분석</h1> <p>벼는 세계인구의 반 이상이 주식으로 이용하고 있는 가장 중요한 식량작물의 하나로서 \( \mathrm { n }=12 \)의 염색체를 갖는 이배체 단자엽식물이며 그 게놈의 크기가 \( 430 \mathrm { Mb } \)(Arumu-ganathan and Earle 1991)로서 비교적 작아 분자유전연구의 모델식물로 이용되고 있다. 특히 벼는 다른 곡류 작물들과 유전자의 높은 상동성을 나타내며 염색체 상의 유전자 배열이 유사하여 유전자 연구에 매우 좋은 작물로서 이용되고 있다.</p> <p>벼 염색체완전해독연구 (IRGSP)로 전체 염색체길이 \(389 \mathrm { Mb } \) 중 \(95\%\)인 \( 370 \mathrm { Mb } \)의 염기서열을 결정하였으며 염색체에는 전이인자를 제외한 37,544개의 유전자들이 포함되어 있는 것으로 밝혀졌다(Nature 436, 2005). 이들 유전자 중 \(71\%\)의 유전자는 Arabidopsis 유전자와 상동성을 나타냈으며 \(29\%\)는 clustered gene families인 것으로 밝혀졌다. 새롭고 정확도가 증가된 유전자지도를 기본으로 한 벼 전체 염기서열정보는 염색체 위치가 밝혀진 마커들과 연관된 유전자들을 동정하는 데에 횔씬 더 유용하게 이용될 전망이다. 국제 벼게놈염기서열분석 프로젝트(IRGSP)의 수많은 과학자들에 의하여 얻어진 정보는 공공의 데이터베이스에 저장되어 전 세계의 과학자들에게 제공되고 있으며 (http://rgp.dna.affrc.go.jp/IRGSP/; http://www.gramene.org; http://rice.plantbiology.msu.edu/; http://rice.genomics.org.cn), 이미 많은 과학자들은 이 전체 염기서열정보를 이용하여 벼의 생장, 수량, 품질, 개화기 등과 같은 농업적으로 중요한 형질과 연관된 유전자들을 밝히는 연구에 활용하고 있다.</p> <p>식물 유전체의 전체 염기서열정보가 밝혀지게 되면 모든 유전자들은 동정되어질 수 있는데, 그들 유전자의 기능은 염기서열간의 비교와 이미 기능이 알려진 유전자와 미지의 유전자의 기능을 단백질의 구조를 추정하는 algorithm들에 의하여 추론될 수 있다. 이와 같이 in silico 방법에 의하여 수많은 미지의 유전자들의 기능 예측이 가능하게 될 것이다. 그러나, 염기서열의 비교에 의한 유전자 기능의 예측은 항상 올바른 결론에 도달하지는 못한다. 왜나하면 하나의 유전자와 관련된 일련의 단백질들을 알아도 어떤 유전자의 정확한 기능이 밦혀지지 않을 수 있다는 것이다. 실제로 Arabidopsis에서 예측된 유전자들의 \(45\%\)가 그 기능이 맞지 않은 것으로 알려지고 있다(Somerville and Dangl 2000). 이러한 경우에 유전자의 기능은 유전자 산물의 작용기작과 식물의 발달과정, 또는 특정한 환경조건에서의 유전자 발현에 대한 연구 등을 통하여 추론되어야만 할 것이다.</p>