저자들은 복합 환경스트레스에 잘 견디는 산업용 식물을 만들기 위해 고구마 배양세포에서 산화스트레스에 강한 SWPA2 퍼옥시다제 프로모터를 개발하였다. 이를 이용해 항산화효소 유전자(SOD와 APX)와 전사인자NDPK2를 포함한 형질전환 고구마를 생성하였으며, 그 특성을 검사하였다. 또한, 대두에서 분리한 SCOF-1 유전자와 박테리아에서 분리한 levansucrase 유전자를 이용한 고구마 제작과 뿌리특이적 고발현 유전자를 분리하는 연구도 진행하였다.
<h2>복합 환경재해 내성 유전자 발현시스템 구축</h2> <p>조건 불리지역에 적합한 산업용 식물을 개발하기 위해서는 복합 환경스트레스에 내성을 갖는 최적의 발현시스템을 구축해야한다. 이를 위해서는 환경스트레스 유도성 프로모터 조절로 복합 환경내성 유전자를 발현시킬 필요 가 있다. 저자들은 고구마 배양세포에서 산화스트레스에 강하게 발현하는 퍼옥시다제 (SWPA2) 프로모터를 개발하여 항산화효소 유전자 (SOD와 APX)와 스트레스 조건에서 항산화유전자를 조절하는 전사인자NDPK2를 발현하는 형질전환 고구마를 제조하여 제반 특성을 조사하였다. 현재는 건조지역, 추운지역 등 특정지역에 적합한 환경 재해 내성 고구마를 제조하고 있다. 중국농업과학원 고구마연구소와 협력하여 중국 사막화지역에 적합한 고구마 유전자원을 선발하여 분자육종 등으로 건조지역에 적합한 친환경 산업용 고구마를 개발하고 있다. 이를 위하여 저자들은 고구마 잎을 대상으로 항산화활성이 높은 품종을 선발하고 있다.</p> <p>열대가 원산지인 고구마는 저온에 민감한 작물이다. 2007 년 FAO 통계에 의하면 북한의 고구마 재배면적은 남한보다 약 \( 1.87 \) 배 많지만, 단위면적당 생산은 북한이 남한의 \( 67.7 \% \) 밖에 되지 않는다. 낮은 생산성의 가장 큰 이유는 북한지역이 춥기 때문이다. 저온에 잘 견디는 고 구마를 개발하면 북한지역에 높은 수량을 기대할 수 있다. 이를 위해 저자들은 대두에서 분리한 SCOF-1 유전자 와 박테리아에서 분리한 levansucrase 유전자를 도입한 고 구마를 제조하고 있다.</p> <h2>고구마 뿌리 고발현 시스템 구축</h2> <p>고구마 부리를 유용소재를 생산하는 생체반응기 (bioreactor)로서 활용하기 위해서는 뿌리에 고발현하는 발현시스템을 구축할 필요가 있다. 일본 나고야대학에서 고구마 저장부리에 고발현하는 sporamin promoter에 대한 연구가 되어 있으나 아직 이를 이용한 산업용 고구마에 대한 보고는 없다. 저자들은 건조 처리한 고구마 뿌리에서 확보한 ESTs와GenBan D/B 에서 뿌리특이적 고발현 유전자를 분리하였다. RT-PCR을 통하여 IbTIP1을 포함하여 수종의 뿌리 고발현 유전자의 프로모터를 분리하여 형질전환 고구마를 제조하여 프로모터의 활성을 조사하고 있다.</p> <h2>바이오에탄올 생산용 고구마 개발</h2> <p>고구마는 품종에 따라 차이가 있지만 생체중량의 약 \( 26 \% \), 건조중량의 약 \( 79 \% \) 가 전분이다. 고구마 전분은 아밀로스 약 \( 15 \% \) 와 아밀로펙틴 약 \( 85 \% \) 로 구성되어 있다. 바이오에탄올 생산용 고구마를 위해서는 기존의 유전자원 가운데 전분함량이 높은 것을 이용하는 것이 바람직하다. 또한 전분 생합성 관련 유전자를 이용한 대사공학으로 전분 함량을 증대할 수 있을 것이다. 저자들은 조건이 나쁜 지역에서 바이오매스를 증가시켜 바이오에탄올 생산하고자 한다. 또한 RNAi기술 등을 이용하면 고구마 전분의 용도에 맞추어 아밀로스와 아밀로펙틴의 조성을 달리하는 고구마를 제조하는 것이 가능하다. 일반적으로 생분해성 플라스틱 생산을 위해서는 아밀로펙틴 조성이 높은 것이, 바이오에탄올 용도로는 아밀로즈 함량이 높은 것이 바람직할 것이다. ADP-glucose에서 아밀로즈를 생합성하는 GBSSI를 RNAi방법으로 억제시킨 아밀로펙틴 고함량 고구마에 관한 연구가 있다. 고구마에서 바이오에탄올 생산을 위한 전분 대사공학에 대해서는 Ahn 등을 참고 바란다.</p>