삽입돌연변이체를 이용한 기능유전체 연구는 알려지지 않은 수많은 유전자들의 기능을 밝히기 위해 사용된다. Ac/Ds, T-DNA, Tos17 등를 식물체에 삽입하면 그 부위의 유전자는 기능이 상실되는 등의 변화가 발생되기 때문에 이를 정상 식물체와 비교하면 미지 유전자의 기능을 밝힐 수 있다. 그러나, 육성된 삽입변이체들을 이용하는 것은 쉽지 않다. 발견된 변이가 Ac/Ds나 T-DNA의 삽입에 의한 것인지 알 수 없기 때문이다. 그럼에도 이를 이용한 다양한 변이체가 만들어졌는데, 우리나라는 대표적으로 농촌진흥정을 중심으 Ac/Ds를이용하여 동진벼에서 약 \(123,000\)점의 변이체를 육성하였다.
<h1>삽입돌연변이체에 의한 유전자 기능 연구 (Transposons & T-DNA)</h1> <p>유전자의 기능이 밝혀지지 않은 수많은 유전자들의 기능을 밝히기 위해서 연구되고 있는 한 분야가 삽입돌연변이체를 이용한 기능유전체 연구 분야인 것이다.</p> <p>Ac/Ds 와 같은 transposon (Martienssen 1998; Chin et al. 1999)이나 \(Agrobacterium tumefaciens \) 의 T-DNA (Azpiroz-Leehan and Feldmann 1997; Jeon et al. 2000), 그리고 Tos17 retro-transposon (Hirochika 2001; Miyao et al. 2003)을 식물체에 삽입하여 작성한 삽입돌연변이체를 유전자의 기능연구에서 활용하게 되면 더욱 효율적으로 그 기능을 밝힐 수 있다. 이 방법은 DNA 단편의 삽입으로 발생하는 기능상실로 돌연변이체를 육성하여 삽입부위의 유전자를 PCR을 이용한 전략으로 보다 쉽게 클로닝하고 그 기능을 밝히려는 접근 방법이다. 즉, Ac/Ds, T-DNA 및 Tos17이 삽입된 부위의 유전자는 그 기능이 상실되거나 예측하지 못한 변화가 발생되기 때문에 정상적인 식물체에 비하여 잎모양, 분지수, 화기모양 등의 형태적 변이, 종자색, 잎색, 경색, 부선색 등 식물체 색의 변이, 저온, 한발, 병해충 등 재해저항성의 변이 및 기타 생화학적 기능의 변화가 나타날 수 있어(Park et al. 2009) 그러한 변화를 잘 관측해 낸다면 대량으로 유전자를 발굴할 수 있고 이를 정상 식물체(wild type)와 기능을 비교 분석함으로써 미지 유전자의 기능을 밝힐 수가 있는 것이다.</p> <p>DNA 삽입돌연변이체의 육성에서 DNA가 삽입된 부위의 유전자에 기인하는 변이만 발생한다면 삽입돌연변이체에 의한 유전자의 기능연구는 매우 효율적일 것이다. 그러나, 육성된 삽입변이체들에서 표현형적으로 변이를 구분하여 관련 유전자의 기능을 밝히는 것은 한계를 드러내고 있다. T-DNA tagging 계통의 분석의 경우를 보면 Jeon (2000) 등은 대부분의 삽입돌연변이체에서 단간 (7%) 및 잎 색소변이 (9.5%)가 빈번히 발견되고 식물체 발달과 정의 변이체가 많이 발견되었다고 하였다. 벼 전체 염기 서열에서 추정되는 유전자는 32,000 개에 이르는데 반해 우리가 육안으로 관찰할 수 있는 표현형변이는 한계가 있으며 또한 표현형 변이를 보인다 해도 그것이 DNA 삽입에 의한 변이인지 구분하기 위해서는 후대 분석이 필요하다. 즉, 발견된 변이가 Ac/Ds나 T-DNA의 삽입에 의한 것인지를 결정해야 한다. 또한, DNA 삽입에 의한 변이 이외에도 형질전환을 위하여 조직배양을 하는 과정에는 체세포변이가 발생하기도 하고 Tos17과 같은 retro-transposon이나 MITEs(miniature inverted-repeat transposable elements) 등에 의하여 돌연변이체가 빈번히 발생하므로 유전자의 기능연구에 제한 요인으로 지적되고 있다. 그럼에도 불구하고 삽입돌연변이체를 이용하여 유전자 삽입위치 및 다양한 표현형 변이분석을 통한 미지 유전자들의 기능을 밝히는 것은 매우 효율적인 방법이다. 다양한 방 법으로 변이체가 만들어졌는데, 우리나라는 농촌진흥청을 중심으로 Ac/Ds를 이용하여 동진벼에서 약 123,000점의 변이체를 육성하였고 (Lee et al. 2010), 경희대에서는 T-DNA를 이용하여 약 100,000 점의 변이체를 확보하는 결과로 이어졌는데 (Ryu et al. 2010), 이는 세계 최대의 벼 변이체 pool을 확보하는 성과로 평가받고 있다. 또한, 일본의 농업생물과학연구소에서는 47,196 계통의 Tos17 돌연변이 벼 계통을 육성하여 (Miyao et al. 2003) 유전자의 기능 연구를 수행하고 있다.</p>