농촌진흥청은 글루코시놀레이트 함량이 높은 유지배추와 잎채소 청경채를 교배하고 생명공학 육종 기술인 소포자배양을 적용해 후보 계통을 육성했다. 이후 글루코시놀레이트 함량과 잎 형태 등을 평가해 DH005, DH014, DH026 세 계통을 선발했다. 세 계통은 기능성 성분 생성량과 세포 실험에서 각각 특징을 보였으며, 농촌진흥청은 관련 특허 등록을 마치고 기술을 민간에 이전했다. 기술이전 기업은 2027년 종자 판매를 목표로 품종화와 종자 대량 생산, 농가 보급과 판매를 추진한다. 경기 이천 농가에서는 DH005 시험 재배가 진행됐고, 농촌진흥청은 지난 5월 현장 실증 평가회를 열었다.
교배와 소포자배양으로 세 계통 선발
농촌진흥청은 글루코시놀레이트 함량이 높은 유지배추와 잎채소인 청경채를 교배한 뒤, 소포자배양을 이용해 161개 고정계통을 육성했다. 소포자배양은 성숙한 꽃가루가 되기 전 단계의 소포자를 분리해 배양하고, 배를 거쳐 식물체로 재분화시키는 생명공학 육종 기술이다. 농촌진흥청은 이 과정을 통해 유전적으로 고정된 계통을 확보한 뒤 글루코시놀레이트 함량과 잎의 형태 등을 평가했다. 평가 결과 최종 선발된 계통은 DH005, DH014, DH026이다.
고정계통은 소포자에서 유래한 반수체 딸세포가 배양·재분화되는 과정에서 염색체가 배가돼 유전적으로 고정된 이배체 식물로 발달한 계통을 뜻한다. 농촌진흥청은 이번 연구에서 세 계통의 글루코시놀레이트 함량뿐 아니라 가수분해 뒤 기능성 성분으로 전환되는 비율도 확인했다. 전환율은 최대 99.5%로 나타났다. 연구진은 고글루코시놀레이트 형질을 선발하는 데 활용할 수 있는 유전자 기반 분자표지, 즉 마커 2종도 개발했다. 농촌진흥청은 마커를 육종과 선발 과정에 활용하면 관련 계통을 선발하는 효율을 높일 수 있다고 밝혔다.
계통별로 다른 성분 생성 특성
글루코시놀레이트는 채소를 자르거나 씹을 때 효소 작용으로 분해되며 설포라판 등 이소티오시아네이트 계열 성분으로 전환된다. 농촌진흥청은 이들 성분과 관련해 항산화·항염 활성, 암세포 증식 억제 등 생리활성이 보고돼 있다고 설명했다. 다만 이번 자료에 제시된 항암·항염 결과는 사람을 대상으로 한 임상시험이 아니라 세포를 이용한 실험 결과다.
세 계통은 성분 생성량에서 차이를 보였다. DH005는 설포라판 생성량이 가장 높았고, DH014는 주요 이소티오시아네이트계 기능성 성분의 총 생성량이 가장 많았다. DH026은 총 글루코시놀레이트 함량이 세 계통 가운데 가장 높았다. 특히 DH005의 설포라판 생성량은 같은 조건에서 분석한 시판 청경채보다 약 35배 높았다고 농촌진흥청은 밝혔다.
| 분석 항목 | DH005 | 시판 청경채 |
|---|---|---|
| 설포라판 생성량 | 20.24 g/g DW | 0.57 g/g DW |
농촌진흥청은 세 계통이 글루코시놀레이트 함량이 높고 분해 후 기능성 성분으로 전환되는 비율도 높게 나타났다고 밝혔다. 계통마다 총량과 특정 성분 생성량에서 차이가 있는 만큼, 연구에서는 세 계통을 각각 확보해 특성을 구분했다. 관련 특허 3건은 한국농업기술진흥원의 기술 가치평가에서 2억9200만원의 가치를 인정받았다. 등록 특허는 신품종 배추 및 이의 종자에 관한 것으로, 특허 번호는 10-2675197호, 10-2675198호, 10-2675194호다.
세포 실험에서 확인한 항암·항염 활성
농촌진흥청은 2022년 사람 대장암 세포에 세 계통의 추출물을 각각 처리하는 실험을 했다. 그 결과 세 계통 모두 시판 청경채보다 암세포 증식을 강하게 억제하고 세포자살을 증가시켰다. DH014에서는 암세포 집락 형성이 최대 90% 감소했고, 세포자살 유도는 300% 증가했다. 이 결과는 사람 대장암 세포를 대상으로 한 실험에서 관찰된 것으로, 사람에게서 같은 효과가 확인됐다는 뜻은 아니다.
2023년에는 염증을 유도한 대식세포를 이용해 항염 관련 반응을 분석했다. DH005는 산화질소와 활성산소 생성 억제 활성이 시판 청경채보다 각각 약 47%, 84% 높게 나타났다. 항산화 관련 유전자 발현은 최대 240% 증가했다. 농촌진흥청은 앞선 대장암 세포 실험과 대식세포 실험 결과를 통해 계통별 생리활성을 확인했다고 설명했다.
실험 결과는 계통마다 두드러진 특성이 달랐다. 암세포 실험에서는 DH014의 집락 형성 감소와 세포자살 유도가 제시됐고, 대식세포 실험에서는 DH005의 산화질소·활성산소 생성 억제와 항산화 관련 유전자 발현 결과가 보고됐다. 농촌진흥청이 제시한 수치는 각각의 세포 실험에서 확인한 결과이며, 자료에는 사람을 대상으로 한 효능 평가 결과가 포함돼 있지 않다. 산업화 단계에서는 이들 계통의 종자 생산과 농가 재배를 추진할 계획이다.
기술이전 뒤 품종화·농가 보급 추진
농촌진흥청은 연구 성과가 산업으로 이어지도록 관련 기술을 민간 종자 기업에 이전했다. 기술이전 기업은 대표 계통인 DH005를 포함해 DH005, DH014, DH026 세 계통을 품종화하고 종자를 대량 생산할 계획이다. 이후 농가 보급과 판매를 추진하며, 종자 판매 목표 시점은 2027년이다. 농촌진흥청은 종자 생산에서 품종화, 농가 재배, 유통으로 이어지는 산업화 과정을 지원하겠다고 밝혔다.
농촌진흥청은 실제 농업 현장에서 DH005를 재배할 수 있는지 확인하기 위해 경기 이천 농가에서 시험 재배를 진행했다. 지난 5월에는 현장 실증 평가회를 열었다. 현장에서는 “좋은 성분이 풍부하고 아삭한 식감이 장점”, “안정적인 생산 유통 체계가 마련된다면 새로운 쌈채소로 시장 경쟁력이 있을 것”이라는 평가가 나왔다. 이는 평가회에서 제시된 재배·식감 관련 의견이며, 자료에는 생산량이나 판매 실적이 공개되지 않았다.
농촌진흥청 디지털육종지원과 권수진 과장은 “앞으로 종자 생산 - 품종화 - 농가 재배 - 유통으로 이어지는 산업화 과정을 지원하는 데 힘을 쏟을 것”이라며 “이를 통해 연구 성과가 농업 현장에서 활용되고, 이를 농업인과 국민이 체감할 수 있도록 현장 보급, 산업화에 노력하겠다.”라고 말했다. 기술이전 기업은 2027년 종자 판매를 목표로 품종화와 대량 생산, 농가 보급 및 판매를 추진하고, 농촌진흥청은 현장 보급과 산업화 지원을 이어갈 계획이다.
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