농촌진흥청(청장 이승돈)은 벼에서 염(염분) 스트레스 내성을 지닌 신규 유전자를 발견해 염해에 강한 작물 육종에 활용 가능성을 확인했다.
식물은 다양한 환경에 적응하기 위해 세포대사부터 발달까지 여러 조절 기작을 작동하며, 특히 비생물적 스트레스*에 대응하는 능력은 환경 적응에 매우 중요하다.
* 비생물적 스트레스(abiotic stress): 식물세포의 항상성을 무너뜨려 식물 성장을 저해하는 기후나 토양 조건. 수분 과잉이나 부족, 독성 이온, 양분 부족, 고온, 저온 등이 있음.
염해*가 발생하면 식물은 물과 양분을 제대로 흡수하지 못하고 세포 안에 과다한 수준의 이온이 쌓여 생육이 저해된다. 이는 수확량 감소로 이어진다.
* 염해(鹽害): 토양이나 관개수에 포함된 염분 때문에 작물의 생육과 수량이 떨어지는 피해. 간척지, 해안 저지대, 관개 농지 등에서 주로 발생함.
연구진은 염해가 발생하는 환경에서도 안정적으로 자라는 작물을 개발하고자 벼 오믹스 빅데이터를 기반으로 스트레스 대응에 관여하는 유전자를 탐색했다. 그 결과, 염 스트레스 내성을 조절하는 신규 유전자(OsWRKY116)를 발견했다.
OsWRKY116의 기능을 확인하기 위해 유전자가위 기술(크리스퍼-카스9)을 활용해 이 유전자를 제거한 뒤 염 처리 조건에서 일반 벼와 비교해 봤다.
염 처리 조건에서 OsWRKY116를 제거한 벼는 일반 벼보다 잎의 백화 현상이 뚜렷하게 줄고 생육 상태는 좋아졌다. 또한, 일반 벼보다 생존율도 높았다.
이를 통해 OsWRKY116 발현을 억제하면 염 스트레스 저항성이 늘어난다는 것을 확인하고, 이 유전자가 벼의 내염성을 조절하는 인자로 작용한다는 점을 밝혔다.
농촌진흥청은 이와 관련해 특허출원*을 완료했다. 앞으로 벼 염 스트레스 저항성 관련 기초 자료로써 내염성 작물 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대한다.
* 벼의 내염성을 조절하는 OsWRKY116 유전자 및 이의 용도(10-2025-0202105)
농촌진흥청 국립농업과학원 이태호 슈퍼컴퓨팅센터장은 “이상기후의 증가로 안정적인 식량 생산이 더욱 중요해지고 있는데, 이에 신속하게 대응하려면 슈퍼컴퓨터를 기반으로 필요한 유전자를 빠르게 탐색‧발굴하고 그 기능을 검증해야 한다.”라며, “앞으로도 빅데이터, 인공지능을 기반으로 한 농생명 연구의 디지털 전환에 속도를 내겠다.”라고 말했다.
