본 연구는 콩 종자의 지방산 조성을 결정하는 FAD2와 FATB 유전자군을 CRISPR/Cas9 기술로 동시에 편집하여, 올레산 함량이 90%를 넘으면서 포화지방산과 다중불포화지방산은 크게 감소한 고품질 콩 계통을 개발한 연구이다. 일반 콩기름은 올레산이 약 20%인 반면 리놀레산과 리놀렌산과 같은 다중불포화지방산의 비율이 높다. 이들 지방산은 영양학적으로 중요한 성분이지만 이중결합이 많아 산화되기 쉽기 때문에, 콩기름의 저장 안정성을 낮추고 가공과 보관 과정에서 산패를 촉진할 수 있다. FAD2 효소는 올레산을 리놀레산으로 전환하는 역할을 하며, FATB 효소는 팔미트산과 스테아르산 같은 포화지방산의 생성과 축적에 관여한다. 따라서 FAD2의 기능을 억제하면 올레산이 리놀레산으로 전환되지 않고 종자에 축적되며, FATB의 기능을 함께 낮추면 포화지방산 함량도 감소시킬 수 있다. 그러나 콩은 과거 유전체 중복을 경험한 작물이기 때문에 기능이 유사한 FAD2와 FATB 유전자가 여러 개 존재하며, 일부 유전자만 제거해서는 원하는 지방산 조성을 충분히 얻기 어렵다. 연구진은 이러한 콩 유전체의 특성을 고려하여 종자에서 주로 발현하는 GmFAD2-1A와 GmFAD2-1B뿐 아니라 GmFAD2-2B, GmFAD2-2C 및 GmFATB1a를 복합적으로 편집하고, 여러 세대에 걸쳐 다양한 유전자 조합을 가진 계통을 육성하였다. 그 결과, GmFAD2-1A와 GmFAD2-1B만 완전히 제거한 계통에서는 올레산이 약 83%까지 증가했으며, 여기에 추가적인 FAD2-2 및 FATB1a 유전자 편집을 조합하자 올레산 함량이 최고 90.2%까지 높아졌다. 반면 일반 콩에서 높은 비율을 차지하는 리놀레산과 리놀렌산은 각각 1% 이하로 감소했고, FATB가 편집된 계통에서는 포화지방산도 야생형보다 40% 이상 줄었다. 이는 초고올레산 형질을 얻기 위해서는 기존에 널리 이용된 주요 FAD2 유전자뿐 아니라 보조적으로 작용하는 FAD2-2와 FATB 유전자까지 함께 조절해야 한다는 것을 보여준다. 또한 FAD2만 편집한 계통에서도 포화지방산, 특히 팔미트산이 감소했는데, 이는 FAD2 편집에 따라 FATB 유전자들의 발현이 약 40~70% 감소한 현상과 관련될 가능성이 있다. 즉, 하나의 지방산 전환 경로를 차단한 결과가 다른 지방산 합성 경로의 유전자 발현에도 영향을 미칠 수 있음을 보여주는 흥미로운 결과이다. 특히 Williams82 품종을 배경으로 개발한 고올레산 계통에서는 종자 단위 무게당 및 종자 한 알당 전체 지방산 함량이 야생형보다 약 7~24% 증가하였다. 805개 종자의 지방산 자료를 분석한 결과에서도 올레산 함량과 전체 지방산 함량 사이에 양의 상관관계가 확인되었다. 유전자 발현 분석에서는 지방 합성을 직접 담당하는 DGAT와 PDAT 유전자들의 발현이 일관되게 증가하지 않았기 때문에, 전체 지방산 증가는 단순히 지방 합성이 촉진된 결과로 보기 어려웠다. 대신 종자 성숙기에 저장지방을 분해하는 지질분해효소 SDP1의 발현이 고올레산 계통에서 감소했고, 포스파티드산(PA)의 생성과 대사에 관여하는 LPAT, PLD 및 DGK 유전자들의 발현도 변화하였다. 이를 바탕으로 연구진은 지방산 조성 변화와 PA 대사의 변화가 SDP1의 발현 및 지방 분해를 억제하여 종자에 더 많은 지방이 남게 했을 가능성을 제시하였다. 다만 PA 함량과 실제 지방 분해 속도를 직접 측정한 것은 아니므로, 이 조절 기작은 앞으로 추가 검증이 필요하다. 종합하면, 이 연구는 산화 안정성이 높고 포화지방이 적은 콩기름 생산에 필요한 최적의 복합 유전자 편집 조합을 제시했을 뿐 아니라, 지방산의 불포화도 변화가 종자의 지방 합성·분해 균형과 전체 지방 축적까지 변화시킬 수 있다는 새로운 과학적 가능성을 보여주었다. 따라서 본 연구 결과는 저장성과 가공성이 우수한 식용유용 콩 품종 개발뿐 아니라, 식물 종자의 지방 함량을 높이기 위한 대사공학 및 정밀육종 전략을 수립하는 데 중요한 기반을 제공한다.

• 형식Research article
• 게재일2026년 09월 (BRIC 등록일 2026-09-16)
• 연구진국내 연구진
• 분야 생명과학 > 식물학