약 115일 동안 9번의 빔 조사와 계대 배양을 거친 후 약 1.4%의 부탄올에서 생존 가능한 돌연변이 집단을 확보하였고, 이들 중에서 15곳에서 염기서열 변이가 발견되었다. 양성자사업단의 지원을 통해 대장균을 활용한 생분해성 플라스틱 생산 균주를 개발하는 등 생명공학 분야에서 중요한 성과를 이룩하였다. 배추 종자에 양성자 빔을 조사해 품종 개량 시간을 40% 줄이고, 이를 통해 만들어진 70종의 돌연변이 유전자원을 이용해 신품종 배추를 개발하여 기업에 이전하였다. 이는 국내에서 양성자 빔을 이용한 최초의 농작물 품종 개량 성과이다.
<p>양성자사업단의 지원을 통한 생명공학 분야의 가장 대표적인 성과로는 대장균을 이용한 생분해성 플라스틱 생산 균주의 개발이다. 한국원자력연구원에서는 대장균에 양성자빔을 조사하여 유기산 생성이 억제된 돌연변이 균주를 얻은 다음, 외래 유전자를 도입하여 생분해성 플라스틱인 polyhyrdoxybutyrate(PHB)를 체내에 \( 99.5 \% \) 이상 축적함과 동시에 autolysis가 일어나게 함으로써 중간 분리 공정을 제거하고 생산 단가를 현저하게 낮출 수 있음을 보고하였다. 또한 양성자 빔을 배추 종자에 조사함으로써 품종 개량 시간을 전통 육종방식보다 \( 40 \% \) 가량 줄일 수 있었으며, 이렇게 만들어진 돌연변이 유전자원 70종을 이용하여 신품종 배추를 개발하여 기업에 이전하였는데 이는 양성자빔을 이용한 국내 최초의 농작물 품종 개량 성과이기도 하다. 한편 필자는 2008년부터 양성자 빔 조사와 장기간의 계대 배양을 통한 adaptive evolution을 병용하여 미생물의 특성을 개량해 나가는 연구를 진행해 오고 있다. 원유의 부족과 온실가스 배출 문제로 인하여 재생 가능한 바이오매스를 원재료로 하여 생물학적 방법으로 생산되는 바이오연료에 대한 연구가 현재 매우 활발하게 이루어지고 있는데, 이 중에서 부탄올은 이미 실제 수송용 연료로 쓰이고 있는 에탄올에 비하여 여러 가지의 장점이 있다. 원래 부탄올의 생합성 경로는 Clostridium만이 갖고 있지만, 배양과 유전자 조작이 손쉬운 대장균에 이를 도입하여 부탄올을 생산하려는 시도가 꾸준히 이어지고 있다. 그러나 부탄올은 유기용매 중에서 가장 독성이 높은 부류에 속하므로 Clostridium이나 일부 그람 양성 세균을 제외한 대부분의 미생물은 \( 1 \%(\mathrm{~V} / \) V) 이상의 농도에서 생육을 하지 못하는 문제가 있다. 본 연구진은 대장균에 양성자 빔을 조사한 뒤 최소 배지에서 매일 계대 배양을 하면서 점차 부탄올의 농도를 높여 나가고, 다시 빔 조사와 계대 배양을 반복해 나가면서 부탄올에 대한 내성이 높아진 돌연변이체를 자연적으로 농화시켜 나가는 방법을 시도하였다. 약 115 일에 거쳐 9회의 빔조사와 계대 배양을 거친 결과 약 \( 1.4 \% \) 의 부탄올에서 생존가능한 돌연변이 집단을 확보하였으며, 유전체 염기서열 해독을 통해 15 곳에서 염기서열 변이가 일어났음을 확인하였다. 확인된 돌연변이(7 transitions, 7 transversions, 1 insertion)는 전부 최종 집단 내에서 \( 83 \% \) 이상의 빈도를 차지하고 있었다. Coding region에 발생한 11 개의 돌연변이 중에서 막을 구성하는 지방산의 특성을 변화시키는 유전자의 기능에 관한 연구를 현재 진행하고 있다. 이외에도 양성자 이온빔 조사를 통해 항생물질 생산능이 증대된 토양 세균과 방선균의 선발 작업이 진행 중이다.</p>