대사체 연구는 대사과정이나 대사경로를 총체적 입장에서 이해하고 해석하는 것을 목표로 한다. 식물 대사체 연구 또한 대사경로를 규명하는 방향으로 발전하고 있다. 특히 식물의 품종이나, 야생종과 GM 작물 사이의 조기 식별 및 판별 분야에서 대사산물 패턴 분석 기술은 식물종 및 품종을 쉽게 판별 및 예측 가능하게 한다. 또한 대사산물 패턴 분석 기술은 품종의 육성과정에서 부계 및 모계의 유전자형을 신속하게 판별함으로써 식물의 계통이나 품종의 식별에도 활용이 가능하다.
<p>대사체 연구의 궁극적인 목표는 대사과정 또는 대사경로를 총체적 입장에서 이해하고 해석하는 것이다. 따라서 식물 대사체 연구 역시 대사경로 규명을 목적으로 시스템 생물학 입장에서 대사경로를 이해하는 방향으로 발전하고 있다. 본 보고에서는 식물 대사체 연구의 현황 및 다양한 응용 분야를 소개함으로써 향후 식물 대사체 연구의 활용 전망을 고찰하고자 한다.</p> <h2>식물종, 품종 및 GM 작물의 판별</h2> <p>식물대사체 연구의 가장 활발한 응용 분야 중 하나는 식물의 종, 품종 더 나아가 야생종과 GM 작물 사이의 조기 식별 및 판별 분야이다. 현재까지 식물의 종, 품종, 변종 등의 식별은 주로 분자분류 기술이나 식물의 형태적 특성에 따른 분류 구분이 주로 이루어지고 있다. 이에 반하여 대사산물의 패턴 분석 기법에 의한 식물종 및 품종 식별 기술은 각 시료의 복잡한 대사산물 패턴을 다변량통계분석 기법으로 쉽게 판별 및 예측이 가능하여 매우 신속하게 진행 될 수 있다. 하나의 예로 애기장대 메탄올 추출물의 \( { } ^ { 1 } \mathrm { H } \mathrm { ~NMR } \) 조사로 각 ecotype간의 판별이 가능하며 ecotype간에 sugar 및 fumaric acid 함량이 차이가 커서 이들 대사산물이 각 ecotype를 구분하는 대사체 마커로 활용이 가능함을 보고한 바 있다. 이후 FT-IR 스페트럼 분석에 의한 식물 종 구분, \( { } ^ { 1 } \mathrm { H } \mathrm { ~NMR } \) 스페트럼 분석에 의한 Ephedra 속 식물의 구분, GC/LC-MS 분석을 통한 식물종 구분, GC-MS 분석을 통한 Echinacea purpurea 식물종 구분 등 다양한 식물체로부터 대사산물 패턴분석을 통한 식물의 종 구분이 가능하다는 연구결과들이 보고되고 있다.</p> <p>식량 자원이나 원예 식물종에서 품종의 조기 식별은 우량 품종의 상업화 과정에서 매우 중요하다. 대사산물 패턴분석 기술은 식물의 종 이하 분류체계인 변종이나 품종의 식별에 활용이 가능하다. 본 연구 팀에서 8개의 Catharanthus roseus cultivar로부터 \( { } ^ { 1 } \mathrm { H } \mathrm { ~NMR } \) 스펙트럼 분석 결과와 대표적인 분자분류기술인 RAPD나 AFLP 분석 결과와 상호 비교한 결과 대사산물 패턴 분석을 통해서 분자분류기술과 거의 대등한 수준에서 cultivar 식별이 가능함을 보고한 바 있다. 식물 대사체 연구를 통해 품종의 신속한 식별 및 판별은 감자에서도 보고된 바 있다. 원예적 가치가 높은 상업용 품종의 경우, 딸기의 품종의 식별이 가능하며, 브로콜리의 품종 식별도 가능하다. 그러나 아직 대사산물의 패턴차이와 이들의 유전자형의 차이와 직접적인 연관을 규정하지는 못하고 있는 상황이다. 따라서 이들의 상관관계를 찾는 연구가 수반되고 대사산물의 차이에 기여하는 유전자 규명이 이루어지면 보다 명확한 품종 식별 기술로 활용이 가능할 것이다. 즉, 대사산물 패턴분석에 의한 신속한 품종 식별 기술은 품종의 육성과정에서 부계 및 모계의 유전자형을 신속히 판별함으로써 관행육종에서 품종의 고정에 요구되는 시간을 단축하여 조속한 품종 및 계통 확립에 기여 할 수 있을 것으로 예상된다.</p>