최근 지구온난화로 인해 발생하고 있는 기상이변인 태풍, 폭우, 폭염 들은 식량안보의 측면에서도 커다란 위협으로 자리잡고 있다. 이에 최근 일본 국립유전학연구소에서는 야생벼의 유전자개량을 통해 기후변화 영향을 견디는 작물로 빠르게 품종 개량 시도를 하고 있다고 한다.

■ 염해 등 기후변화에 강한 벼

 일본 국립유전학연구소와 도쿄도립대 등은 기존 재배에 적합하지 않은 야생벼를 활용한 유전자 편집으로 새로운 품종을 만드는 연구를 올해 4월부터 본격적으로 시작했다고 한다. 일반 재배용 벼보다 염분에 수십 배 강한 인도산 야생벼를 기본으로 하고 있다.

 벼가 열매를 맺고 3년 후에도 땅에 잘 안 떨어질만큼 재배에 적합한 특징을 갖게 하는 것을 우선 목표로 삼고 있으며 그 후에 벼를 크게 하는 등의 개량에 임한다고 한다.

   
 일본 국립유전학연구소의 사토 유타카 교수는 “이는 인류가 1만년에 걸쳐 만든 품종을 10년만에 만들어내는 시도다”라고 강조했으며, 동남아시아와 아프리카 등지에서 1,700여개 계통의 야생벼를 모으고 있어 다양한 환경에 대응하는 벼 개발에 활용한다고 한다.

 지구온난화에 따른 재배환경의 악화는 식량위기로 이어지는 심각한 과제로 특히 염해는 작물에 미치는 영향이 큰데, 대형 태풍으로 인한 해일 등으로 농지에 염분이 들어가 작물 수확량이 크게 줄어들기 때문이다. 2050년까지 세계 경작 가능지의 약 절반이 염해에 노출될 것이라는 의견도 있기에 이는 더욱 크게 다가온다.

 사토 교수는 기후변화가 주는 환경의 변화는 다양하다며 땅과 환경에 맞는 새로운 작물을 만들어 인류가 살아남을 수 있도록 하겠다고 밝혔다.

   
 인류가 농경을 시작한 이후 지구의 기후는 비교적 안정되어 있었다. 게다가 관개(灌漑) 인류는 농경을 통해 ‘먹을 수 있는 부분이 크다’ ‘씨가 땅에 떨어지지 않고 수확하기 쉽다’ 등 재배하기 쉽고 먹기 좋은 품종을 골라 교배하여 개량을 거듭해 왔다. 이 과정에서 염해나 건조에 강한 야생종 본래의 특징은 약화된 것으로 여겨지고 있다.

농업으로 작물이 자라기 쉬운 환경을 통해 결과적으로, 작물이 가혹한 환경에 견딜 필요성이 희박해졌다. 그렇기에 기존 품종들은 향후 환경 악화를 견디지 못할 우려가 있어 오히려 주목받는 것이 가혹한 환경을 견디는 특징을 가진 야생 식물이다.

 중국과학원대학 등도 야생 벼를 활용해 벼가 잘 떨어지지 않게 할 수 있다고 보고하였으며, 이는 염색체가 보통 개체의 2n의 배수인 배수체를 지니고 있는 벼들이다.

 배수체는 일반적으로 열매가 크고 환경 스트레스에 강한 것으로 여겨지며 감자 등은 배수체이다. 한편 배수체의 벼는 연구가 진행되지 않아 새로운 품종을 만들어낼 수 있을 가능성이 있다. 이외에도 토마토와 같은 속 야생종을 재배에 적합하도록 개량하는 연구도 진행되고 있다.

 유전자편집은 특수 효소를 사용해 DNA 내에 원하는 위치를 한 번 절단하고 이후 DNA가 복구될 때 변이가 일어나 기존의 기능이 상실되거나 변화한다. 그렇기에 식물이나 동물의 품종 개량에 활용하면, 노린 특징을 단기간에 도출하는 것이 쉽다. 

 유전자편집에 의한 농산물의 품종 개량은 2가지 형태가 있다. 하나는 일본 국립유전자연구소의 벼처럼 생산이나 유통 쪽의 장점이 큰 것이다. 일본 츠쿠바대학과 농업·식품산업기술종합연구기구 등은 오래가는 머스크 멜론의 품종을 만들었다. 멜론 성숙에 영향을 주는 에틸렌을 합성하는데에 관련한 효소의 유전자를 편집해 에틸렌을 만들지 않도록 했다.

 기존 멜론의 상당수는 수확 1~2주에 다 익지만, 유전자편집 품종은 2주 후에도 익지 않고 단단하다. 익기까지의 기간이 길면 멀리 떨어진 소비지로 비행기가 아닌 배 등으로 싸게 옮길 수 있다. 이미 이 멜론의 판매에 의욕을 보이는 기업이 있어 츠쿠바대의 에즈라 히로시(江面浩) 교수는 “2, 3년 후에라도 당장 시장에 내놓고 싶다”라고 의욕을 보였다.

유전자편집에 의한 품종개량연구의 예

 또 다른 유형은 소비단계의 장점이 큰 것이다. 홋카이도대학과 국립연구개발법인 농업・식품산업기술종합연구기구 등은 3월 알레르기를 일으키는 물질을 줄인 콩을 유전자편집으로 만들었다고 일본육종학회에서 보고했다.

 채소맛을 바꿔 먹기 좋게 만든 것은 미국 벤처기업 페어와이즈(Pairwise)다. 5월 유전자편집으로 매운맛을 억제한 겨자의 일종을 출시하겠다고 발표했다. 겨자는 양상추 등보다 영양이 풍부하지만 매운맛으로 먹기 힘든 사람도 있어 이 단점을 개선했다. 이 회사에 의하면 품종 개량에 소요된 기간은 종래의 육종법에 소요되는 시간의 4분의 1만 소요해연구 구상으로부터 4년 이내로 시장에 투입할 수 있었다고 한다.

■ 유전자 변형에 대한 소비자 이해도 필요

 이러한 유전자편집은 식량문제의 개선에 공헌할 가능성이 있지만, 기술의 보급에는 소비자 등 사회적인 합의를 얻는 과제는 여전히 상존해있다. 유전자 편집을 통한 품종개량은 미국에서는 일정 범위 내라면 규제 대상에서 제외되고, 일본도 미국과 비슷한 규제 구조를 취하고 있다. 일본에서는 토마토 등 4종류의 유전자 편집 품종이 유통에 필요한 신고를 마쳤다.

 반면 유전자 조작은 다른 생물의 유전자를 인위적으로 넣기 때문에 생태계에 미치는 영향이나 안전성 측면에서 규제가 심한편인데, 예를 들어 제초제 내성을 가진 콩 등이 개발되었을때 생산자의 이점은 컸지만 소비자가 느끼는 이점은 적었고 안전성에 대한 우려를 불식시키지 못해 소비자들로부터 모면받는 일이 있었다.

 이러한 유전자편집도 소비자들로 부터의 이해는 아직 어려운 상황이다. 일본 바이텍정보보급회에 의한 2021년의 조사에서는, 유전자편집 식품을 “전혀 모르거나 알고 있지만 내용은 별로 모른다”라고 하는 사람이 전체의 90%였다.

“무섭거나 나쁜 이미지가 있다”는 33%였고 “이유는 잘 몰라서”가 48%로 가장 많았다. 소비자들의 이해가 더욱 필요한 상황이다.

■ 시사점

 최근 지구온난화로 인한 기후 변화는 인간에게 뿐만 새로운 병충해의 발생, 생육 저하 등 농산물에 있어서 크나큰 영향을 주고 있다. 그렇기에 식량작물의 품종개량 및 농가들의 관심과 소비자들로부터 이해로 식량안보의 지속성을 확보해 나갈 필요가 있음과 동시에 한국산 농식품이 꾸준한 인기를 지속해나가기 위해서는 현재 세계에서 인정받고 있는 한국산 농산물들도 지속적인 품종의 개발 및 육종 기술에 대한 이해도를 확대할 필요가 있다.

<자료 및 사진출처>

· 기후변동에 강한 벼, 야생종을 고속개량　국립유전연구소, 일본경제신문, 2023.07.06

· 게놈편집 야채 샐러드가 식탁으로 왔다, WIRED, 2023.05.22

· 동경대학, 적은 비료로 수확30% 많은 벼 게놈편집으로, 일본경제신문, 2023.06.08

· 알레르기 물질 줄인 달걀 히로시마대학과 큐피가 개발, 일본경제신문, 2023.04.26.

문의처: 도쿄지사 김현규과장 (at@atcenter.or.jp)