영하 196도에서 얼린 후 재생까지 가능
재생률 국제기준 40%보다 40% 높아져
농촌진흥청 국립농업과학원은 병충해나 기상재해 등으로 소실 우려가 있는 배나무 유전자원을 안전하게 장기 보존하는 초저온동결보존기술을 개발했다.
초저온동결보존은 생물학적 반응이 정지되는 영하 196도 극저온의 액체질소에서 유전자원을 보존하고 재생하는 일련의 기술이다. 종자 보존이 어려운 영양번식 식물이나 저장이 힘든 종자를 장기 보존하는 유일한 기술로 평가받고 있다.
배는 다른 개체와 수정하는 타가 수정 작물이다. 따라서 배 유전자원은 씨앗이 아닌 영양번식체, 즉 나무 상태로 밭에서 보존하는 것이 일반적이다. 그러나 이 보존 방법은 외부 요인에 의해 유전자원 소실 위험이 크고, 넓은 밭과 관리 인력이 필요해 큰 비용이 든다.
농진청은 배 겨울눈을 그대로 보존하기 어려워 그동안 캡슐화 건조법, 작은방울-유리화법 등 다양한 방법을 활용해 장기 보존 기술을 개발하고자 했으나 초저온동결 후 재생률이 매우 낮아 실용화하지 못했다. 이번 연구는 국립농업과학원과 국립원예특작과학원이 역할을 나눠 협업으로 진행했다. 국립원예특작과학원에서는‘서양배’,‘배연3호’,‘대원홍’등 주요 배 3품종을 대상으로 대량 증식연구를 수행했다. 농업유전자원센터에서는 초저온동결보존연구를 맡았다.
초저온동결보존기술은 여러 단계의 동결 보호 처리를 통해 배 식물체를 안전하게 얼렸다가 재생시키는 기술이다. 체세포 변이를 일으킬 수 있는 물질이 함유되지 않은 안전한 동결보호제를 사용했다는 특징이 있다. 재생률은 국제기준 40%보다 높은 60~80%이다.
연구진은 초저온동결보존 후에 재생시킨 식물을 온실에 심을 수 있도록 기내 뿌리내림 기술도 함께 개발했다. 이 기술을 이용하면 배나무속 자원의 낮은 발근율을 효과적으로 개선해 기술 적용 전인 0~30%보다 최대 87%까지 발근율을 높일 수 있다. 또한, 3개월 이상 걸리던 뿌리내림 기간을 최대 2주 정도로 단축할 수 있다.