한빛사 인터뷰
- 등록2025-03-04
- 조회317
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
동부콩 (Cowpea)는 우리나라를 포함하여 세계 60개국 이상에서 재배되는 중요한 콩과 작물입니다. 특히 가뭄과 낮은 토양 비옥도 같은 열악한 환경에서도 비교적 잘 자라기 때문에, 사하라 이남 아프리카 지역에서는 주요 작물로 자리 잡고 있습니다. 동부콩은 인간과 가축에게 필수적인 영양소 공급원이자 소규모 농가의 중요한 소득원 역할을 합니다. 하지만 문제는 동부콩의 평균 수확량이 이론적인 최대 수확량의 50%에도 미치지 못한다는 점입니다. 그 원인으로는 병해충 및 이상 기후 등 다양한 요소가 영향을 미치고 있습니다. 이러한 여러 문제를 보다 빠르고 효율적으로 해결하기 위해 최근에는 형질전환 기술을 활용한 동부콩의 개량 연구가 시도되고 있습니다. 하지만 동부콩은 아그로박테리아를 통한 형질전환에 대한 저항성이 높아서 안정적인 형질전환체를 개발하는 데에 많은 시간과 비용이 소모됩니다. 게다가 외래 유전자가 동부콩 내에서 어떻게 작용할지 예측하기 어려운 문제가 있기 때문에 유전자 기능을 신속하고 효율적으로 평가할 수 있는 도구가 필요하다는 점이 더욱 강조되고 있습니다. 그래서 이번 연구에서는 동부콩의 비절단 잎을 이용하여 in planta agroinfiltration 시스템을 확립하였습니다. 특히 우리는 아그로박테리아 균주 및 접종 농도의 최적화하여 보다 효율적인 일시적 형질전환 방법을 확립하였으며, RUBY 리포터 시스템을 활용하여 형질전환 효율을 저렴하고 비파괴적인 방식으로 평가할 수 있었습니다. 이렇게 확립된 시스템이 실제로 식물의 생리적 반응을 정확하게 평가할 수 있는지 확인하기 위해, 가뭄 스트레스에 반응하는 프로모터 선별 실험에 적용해 보았습니다. 또한 RNA-Seq 데이터를 바탕으로 다양한 발단단계 및 잎 위치에서 항상 발현하는 프로모터들을 확보한 후, 이 프로모터들의 활성도를 평가하는데도 활용하였습니다. 이번 연구를 통해, 우리는 동부콩에서 유전자 발현 및 조절 요소의 기능을 보다 신속하게 평가할 수 있는 플랫폼을 구축할 수 있었습니다. 또한, RNA-Seq 데이터를 활용하여 동부콩의 서로 다른 캐노피 위치와 발달 단계에서의 유전자 발현 정보를 분석했고, 이 데이터를 누구나 쉽게 활용할 수 있도록 CowPEAsy라는 R Shiny 애플리케이션을 통해 공개하습니다.
개인적으로는 이번 연구가 동부콩 뿐만 아니라 다른 콩과 작물의 유전자 조절 및 기능 연구에도 활용되기를 기대하고 있습니다. 궁극적으로 기후변화 대응 및 생산성 향상을 위한 유전자 개량 연구에도 기여할 수 있을 것으로 생각합니다. 특히 제가 연구비를 지원받고 있는 RIPE 프로젝트에서는 광합성 개선을 통해 작물 생산성을 높이고, 이를 소규모 농가에게 제공하여 전 세계 식량난을 해결하는 것을 목표로 하고 있습니다. 그런 점에서, 이번 연구에서 확립된 플랫폼이 광합성 향상을 위한 유전자 개량에 활용되고, 실제적인 작물 생산성 향상에도 기여할 수 있기를 기대합니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
저는 University of Illinois Urbana Champaign (UIUC) 산하 Carl R. Woese Institute for Genomic Biology (IGB)에서 연구를 수행하고 있습니다. IGB는 생물학 및 생명공학 연구에서 다양한 연구를 진행하는 다학제 연구소로, 여러 분야의 연구자들이 협력하여 혁신적인 연구를 수행하는 곳입니다. 특히, IGB에서는 Bill & Melinda Gates Foundation이 최초로 후원한 주요 프로젝트 중 하나인 Realizing Increased Photosynthetic Efficiency (RIPE) 프로젝트를 비롯한 다양한 연구 과제를 운영하고 있습니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
저는 저의 지도 교수님인 Donald Ort 교수님을 포함하여 RIPE 프로젝트에 소속된 전세계의 저명한 광합성 전문가들과 함께 연구를 수행하고 교류한다는 것에 큰 자부심과 보람을 느끼고 있습니다. 더불어서 UIUC는 농업 분야에서 뛰어난 명성을 가진 학교인 만큼, 우수한 교수진과 학생들과 함께 일할 수 있어서 매우 보람을 느낍니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
개인적으로는 한국에서 박사학위를 막 취득했을 당시, 해외로 나가는 것이 쉽지 않아 보였는데, 막상나오니 생각보다 다양한 기회가 많다는 것을 느꼈습니다. 또한, 포닥 과정에서 박사 학위 때 연구했던 분야와는 조금 다른 분야로 오게 되어 새롭게 배워야 할 것들이 많아 어려움을 겪기도 했지만, 그만큼 연구의 폭을 넓힐 수 있었기 때문에 돌아보면 좋은 선택이었다고 생각합니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
저의 또다른 연구 주제는 작물에서 광호흡 우회 경로를 개발하는 것입니다. 식물이 엽록체 내에 광호흡 우회 경로를 갖게 되면, 본래 하던 광호흡의 양이 줄어들어 그로 인한 에너지 소비를 줄일 수 있습니다. 뿐만 아니라, 대체 경로에 의해 엽록체 내의 이산화탄소의 농도가 높아져 전반적인 광합성 효율의 증가를 유도할 수 있습니다. 올해 여름에 일리노이 필드에서 이 연구와 관련된 형질전환체를 이용하여 현장 실험을 수행할 예정입니다. 매우 기대가 됩니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
박사과정 지도 교수님인 한양대학교 진언선 교수님께 감사하다는 말씀을 전하고 싶습니다. 더불어서 한국에 계신 가족들에게 늘 사랑한다는 말을 전하고 싶습니다.
#동부콩 (Cowpea)
#식물 내 아그로박테리움 침투법 (In planta agroinfiltration)
#CowPEAsy
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