저자들은 기능성 사료첨가제인 레반, 생장 촉진과 인 방출 저감 효과가 있는 phytase, 돼지 설사병 항원단백질을 생산하는 고구마를 개발하고 있다. 이는 중국에서 약 50%의 고구마가 가축 사료로 활용되는 실제에 기반하여 진행되었다. 특히, Zymomonas mobilis로부터 추출한 levansucrase 유전자 도입을 통해 형질전환 고구마를 제조하고 있다.
<h2>기능성 사료용 고구마 개발</h2> <p>개발도상국의 소득증대로 인해 증가하는 동물성단백질 요구는 세계적인 식량문제를 야기시키고 있다. 이런 관점에서 조건 불리지역에서 재배한 고구마는 가축 특히 돼지의 사료로 이용될 수 있다. 중국은 고구마 생산의 약 \( 50 \% \) 를 가축의 사료로 이용하고 있다. 저장뿌리와 함께 엽병, 잎등 지상부도 가축의 매우 좋은 영양원으로 이용될 수 있다. 저자들은 기능성 사료첨가제로 이용되는 레반 (levan), 가축의 생장을 좋게하고 축산분뇨에서 인(phosphate) 발생을 경감시키는 phytase, 돼지설사병 항원단백질 등을 생산하는 고구마를 개발하고 있다. 레반은 발효다당류 프락탄의 일종으로 기능성 사료뿐만 아니라 식물체에서 가뭄에 대한 내삼투압 (osmoprotectant) 및 추위에 대한 내한성 증진에 효과가 있다. 저자들은 Zymomonas mobilis로부터 분리한 levansucrase 유전자를 도입한 형질전환 고구마를 제조하고 있다. Phytase는 사료내의 이용되기 어려운 phytate를 분해하여 인의 흡수 이용을 증가시키고 가축 분뇨에 배설되는 인의 양을 감소시켜 환경오염을 경감시킬 수 있다. 세균(Bacillus am-yloliquefaciens DS11)에서 분리한 phytase를 발현하는 고구마를 제조하여 증식하고 있다. 코로나비라계 바이러스에 의해 발생되는 돼지 유행성 설사병 (porcine epidemic diarrhea, PED)는 감염 후 \( 3 \sim 4 \) 일에 폐사되는 중요 질병이다. PED virus의 스파이크 단백질을 코딩하는 유전자를 고구마에 발현시켜 항원단백질을 생산하는 고구마를 제조하였다. 고구마 수확 후 잎에도 높은 항산화활 성을 가지고 있어 수확 후 부산물인 지상부도 좋은 기능 성 사료가 될 수 있음이 확인되었다. 향 후 이들 형질전환체의 기능성을 조사할 예정이다.</p> <h2>항산화물질 생산용 고구마 개발</h2> <p>고구마는 비타민C, 베타카로틴, 안토시아닌 등 항산화 물질을 고함유하고 있어 척박한 땅에도 비교적 잘라고 건강식품으로 평가되고 있다. 고구마 유래 항산화물질 특히 베타카로틴과 안토시아닌을 많이 생산하는 고구마는 조건 불리지역에 적합한 산업용 고구마로 이용이 기대된다. 저자들은 베타카로틴 생산을 최대화하기 위하여 베타카로틴의 생합성과 대사를 조절하여 베타카로틴을 축적하는 고구마를 제조하고 있다. 한편 꽃양배추에서 분리한 orange 유전자의 alternative splicing variant가 카로티노이드 함량을 축적시키는데 관여하는 것이 보고되었다. 저자들은 베타카로틴 고함유 고구마에서 Iborange 유전자를 분리하여 베타카로틴 고함유 고구마를 제조하고 있다. Mano 등은 자색고구마에서 안토시아닌 생합성 전자조절인자인 IbMYB1 유전자를 분리하여 형질전환 배양세포에서 안토시아닌을 축적하는 것을 보고하였다. 저자들도 자색고구마에서 IbMYB1 유전자를 분리하여 형질전환 담배와 애기장대에서 안토시아닌을 생산하는것을 확인하였다.</p> <h2>고구마 유전체 및 단백질체 연구</h2> <p>고구마는 세계 7대 작물임에도 불구하고 유전체 연구가 매우 미흡한 실정이다. 고구마의 유전체 길이가 사람과 비슷한 \( 3,000 \mathrm { Mb } \) 으로 추정되며 현재 약 \( 22,371 \mathrm { ESTs } \) 가 NCBI에 등록되어 있는 정도이다. 감자는 \( 236,000 \mathrm { ESTs } \) 가등록되어 있다. 고구마 단백질체 연구에 관한 보고는 없으며, 최근 Lee 등이 고구마 저장부리의 단백질체 에 대한 보고가 있다. 이와 같이 고구마 유전체와 단백질체 해석이 부족한 이유는 고구마의 염색체가 6 배체 \( (2 \mathrm { n } = \) \( 6 \mathrm { x } =90 \) )이며 유전체 사이즈가 큰 이우도 있지만, 고구마가 최근까지 못사는 사람들의 구황작물로서 선진국의 연구자에게 큰 주목을 받지 못한 것이 큰 이유로 생각된다. 최근 고구마가 친환경 산업용 소재로 급부상하고 있어고구마 유전체 및 단백질체에 대한 연구가 크게 증가할 것으로 기대된다.</p>