세종대학교(총장 엄종화) 바이오산업자원공학과 김현욱(사진) 교수팀이 동아대 허재복 교수팀과 공동연구를 통해 들깨 기름에 오메가3 지방산인 알파 리놀렌산이 60%로 많은 이유를 분자 수준에서 규명했다.
이번 연구결과는 식물 분야 저명 국제학술지인 Plant & Cell Physiology에 온라인으로 발표됐다. 학술지의 영향력을 평가하는 ‘JCR Impact Factor’는 3.9로, 식물분야 상위 17.9%에 속한다.
들깨는 우리나라의 고유 유지작물로 우리나라에서 2번째로 가장 많이 재배되는 밭작물이다. 예로부터 들깨의 기름은 식용뿐만 아니라 온돌방의 장판 마감에 사용하는 등 우리 생활 곳곳에서 사용돼왔다. 식물의 기름에는 포화지방산과 불포화지방산 등 다양한 종류의 지방산이 혼재돼 있는데, 들깨 기름은 불포화지방산인 알파 리놀렌산(오메가3 지방산)이 60% 이상을 차지해 오메가3 지방산 함량이 매우 높은 작물로 알려져 있다. 하지만 들깨 기름이 다른 식물 기름에 비해 오메가3 지방산 함량이 높은 이유에 대해서는 밝혀지지 않았다.
김현욱 교수 연구팀은 들깨를 감마선으로 처리해 돌연변이를 선발하는 과정에서 오메가3 지방산 함량이 감소한 계통들을 선발했다. 그 과정에서 현재 재배종인 들깨는 4배체로 오메가3 지방산을 합성하는 다중불포화지방산 합성 유전자인 FAD3가 유전체에 2개 존재함을 알 수 있었다. 또한, 유전자 교정 기술인 크리스퍼-캐스9(CRISPR/Cas9)을 활용해 2개의 FAD3 유전자의 기능을 없애 오메가3 지방산이 없는 들깨를 만들었다.
현재 재배되고 있는 들깨는 오래전에 야생형 2배체 들깨 간의 교배를 통해 4배체로 만들어졌다. 들깨의 조상인 2배체 들깨(P.citriodora)는 유전체에 FAD3가 1개만 있었으며 이로 인해 들깨 기름의 오메가3 지방산 함량이 높지 않았다. 이번 연구는 들깨가 진화과정에서 4배체로 되면서 오메가3 지방산 합성 유전자인 FAD3가 2개로 증가했기 때문에, 현재 재배종 들깨 기름의 오메가3 지방산 함량이 증가했음을 밝혔다.
김현욱 교수는 “이번 연구는 들깨 기름에 건강 기능성 오메가3 지방산이 많은 이유를 분자 수준에서 처음으로 밝혀냈다는 점에서 기술적 성과를 이뤄냈으며, 방사선 및 유전자 교정 기술을 활용해 다양한 종류의 지방산을 생산하는 들깨를 개발할 수 있음을 제시했다는데 그 의의가 있다”고 말했다.
이번 연구는 농촌진흥청 신육종기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.
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