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비소 오염지에서 재배된 벼 선발집단의 미네랄 함량 차이
최부웅 ( Buung Choi ),이상범 ( Sang-beom Lee ),김경진 ( Gyeong-jin Kim ),류지혁 ( Ji-hyock Yoo ),오경석 ( Kyeong-seok Oh ),문병철 ( Byeong-churl Moon ),김욱한 ( Wook-han Kim ),정남진 ( Nam-jin Chung ),박상원 ( Sang-won Park ) 한국환경농학회 2017 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2017 No.-
세계 3대 식량작물로 전 세계 인구의 50% 이상이 섭취하고 있는 쌀은 주로 아시아 지역에서 재배되며 미네랄, 비타민 등이 풍부하고 영양적 가치가 높아 우리나라에서도 오래 전부터 주식으로 이용해 왔다. 현재까지 우리나라에서 육성 및 재배된 벼는 95% 이상이 자포니카(japnonica type) 품종으로 이루어져 있다. 최근 급속한 기후변화에 따라 향후 30~50년 뒤에는 대부분의 품종이 인 디카(indica type) 품종으로 대체될 것으로 전망되고 있다. 그런데 인디카 품종은 상대적으로 자포니카 품종 보다 비소 등 중금속뿐만 아니라 다양한 미네랄을 많이 흡수 한다는 연구 결과들이 보고되고 있다. 벼 선발집단 295종을 비소 등 중금속이 오염된 농경지에서 재배한 다음 미네랄 27종을 ICP-MS로 정량분석한 결과 전반적으로 인디카 품종들이 자포니카 품종등 다른 생태형 품종들 보다 비소를 포함한 중금속뿐만 아니라 기능성 미네랄들의 함량이 높은 것으로 나타났다. 향후 정확한 미네랄 흡수·축적에 대한 메카니즘과 미네랄 네트워크 분석이 필요한 것으로 판단된다.
이상범 ( Sang-beom Lee ),김경진 ( Gyeong-jin Kim ),최부웅 ( Buung Choi ),류지혁 ( Ji-hyock Yoo ),오경석 ( Kyeong-seok Oh ),문병철 ( Byeong-churl Moon ),박용진 ( Yong-jin Park ),박상원 ( Sang-won Park ) 한국환경농학회 2017 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2017 No.-
토양 중에 CdS 형태로 존재하는 카드뮴은 토양이 환원상태일 때 Cd<sup>2+</sup>로 전환되어 벼에 흡수된 다. 벼의 카드뮴(Cd) 흡수에 관여하는 유전자는 OsIRT1과 OsNramp5, OsHMA3, OsCDT4 등이 있다. 카드뮴은 OsIRT, OsNramp5, OsHMA family에 의해 뿌리의 외피에서 내피로 이동하며, 물관 부를 거쳐 체관부에 축적된 카드뮴은 다시 OsLCT1 유전자에 의해 종실로 전이 된다. 일반적으로 벼의 형질은 한개의 유전자가 아닌 복수의 유전자가 상호작용을 통해 발현 된다. 벼의 카드뮴흡수 메커니즘에 관여하는 유전자를 탐색하고 궁극적으로 카드뮴 저흡수 품종을 육성하기 위해 본 연구에서는 벼 유전자원 245점을 광산인근 지역에서 재배하여 현미 내 카드뮴 함량을 유도결합플 라즈마질량분석기(ICP-MS, Agilent 7700E)로 정량 분석하였다. 그리고 카드뮴 함량을 표현형 데이터로 하여 벼 품종의 SNP 간 연관성을 찾기 위해 전장유전체연관분석(Genome Wide Association Studies, GWAS)을 하였다. 전장유전체연관분석 결과 염색체 8번의 25299634 위치에서 -log (P) 값 이 5.37로 high peak를 보였고, 염색체 1번의 30402852 위치에서는 -log (P) 값이 5.17로 나타났다. 카드뮴 연관 후보유전자를 ±2Mb 범위에서 탐색한 결과 염색체 8번과 1번에서 각각 51개와 49개의 후보유전자가 확인되었다. 확인된 후보유전자는 반수체(haplotype)의 염기서열과 아미노산의 변화를 분석하여 벼 품종 간의 유전적 다양성을 확인하였다. 카드뮴과 연관된 후보 유전자의 기능을 밝힌 본 연구 결과는 향후 분자육종분야에서 안전한 벼 품종 육성을 위한 기초자료와 식물 환경복원 분야에서 중금속 저감을 위한 자료로 활용되어 질 것으로 기대된다.