농촌진흥청이 귀리 유전자원의 주요 영양·기능성 성분을 종자를 파괴하지 않고 빠르게 확인하는 기술을 구축했다. 근적외선 분광 분석법(NIR)을 활용해 조단백, 조지방, 조섬유, 식이섬유, 베타글루칸 5개 성분을 동시에 예측하는 모형을 만든 것이다. 그동안은 종자를 분쇄하고 약품을 처리하는 화학 분석을 거쳐야 해 종자가 소모되고 시간과 비용도 많이 들었다. 농촌진흥청은 약 400자원의 실제 성분 분석값과 근적외선 측정 정보를 바탕으로 평가 체계를 세웠고, 이를 적용하면 400자원의 5개 성분을 기존 약 260일에서 약 10일로 줄여 확인할 수 있다고 밝혔다. 농촌진흥청은 또 약 2,000점의 귀리 유전자원에 이 모형을 적용해 성분이 높은 유용 자원 후보도 찾았다.
종자 훼손 없이 성분 확인하는 방식
이번 기술의 핵심은 귀리 종자를 갈아 없애지 않고도 성분을 읽어내는 데 있다. 근적외선 분광 분석법은 근적외선 영역, 즉 약 400~2,500nm를 이용해 물질의 물리적·화학적 성질을 분석하는 방법이다. 농촌진흥청은 귀리 유전자원 약 400자원을 대상으로 실제 화학 분석값과 근적외선 측정 정보를 결합해 조단백, 조지방, 조섬유, 식이섬유, 베타글루칸 5개 성분의 예측 모형을 구축했다.
기존 방식은 성분별로 화학 분석을 진행해야 해 시간이 오래 걸렸다. 특히 종자를 분쇄한 뒤 약품을 처리하는 과정에서 종자 자체가 소모된다. 농촌진흥청은 이번 모형을 적용하면 5개 성분을 한 번에 측정할 수 있어 유전자원 평가 효율을 높일 수 있다고 설명했다. 400자원의 5개 성분을 화학 방식으로 분석할 경우 약 260일이 걸리지만, 모형을 쓰면 약 10일로 단축된다고 밝혔다. 하루 기준으로는 40자원을 분석할 수 있는 수준이다.
| 구분 | 기존 화학 분석 | 근적외선 분광 분석 모형 |
|---|---|---|
| 400자원 5개 성분 분석 | 260일 | 10일 |
| 평가 자원 수 | 400자원 | 400자원 |
| 측정 성분 수 | 5개 | 5개 |
2,049자원에서 우수 후보 찾아
농촌진흥청 연구진은 구축한 예측 모형을 활용해 귀리 유전자원 약 2,000점을 평가하고, 영양·기능성 성분 함량이 높은 유용 자원 후보도 탐색했다. 탐색 결과 조단백, 조지방, 베타글루칸 등 주요 성분의 함량이 전체 평균보다 70% 이상 높은 자원을 선발했다. 원문에 따르면 전체 평균 함량은 2,049자원 기준 조단백 10.72%, 조지방 4.67%, 베타글루칸 2.87%였다.
선발된 유용 자원 후보 가운데 조단백은 IT126859에서 18.32%로 나타났고, 조지방은 IT127624에서 7.95%, 베타글루칸은 IT119927에서 5.04%로 확인됐다. 농촌진흥청은 이들 수치가 전체 평균보다 70% 이상 높은 수준이라고 밝혔다. 귀리 유전자원의 대량 평가 과정에서 어떤 자원이 상대적으로 높은 성분을 보이는지 빠르게 가려낼 수 있게 됐다는 설명이다.
이번 평가에서는 종자 소모 없이 다수 자원의 성분을 동시에 확인할 수 있는 체계를 만든 점이 포함됐다. 농촌진흥청은 약 2,000점 규모의 유전자원에 기술을 적용해 유용 자원 후보를 찾았다고 밝혔고, 그 결과를 바탕으로 향후 활용 가능성을 검토할 수 있는 기반을 마련했다고 설명했다.
화학 분석과의 비교에서 정확도 확인
농촌진흥청은 구축한 예측 모형의 정확도도 따로 확인했다. 5개 성분을 화학적 분석법으로 다시 평가해 실제 분석값과 예측값을 비교한 결과, 5개 성분 모두에서 높은 상관성을 보였다. 원문에 따르면 상관계수(r)는 0.719~0.927 수준이었다. 이는 대량 신속 평가에 활용할 수 있음을 입증한 결과라고 농촌진흥청은 설명했다.
비교 검증은 기술이 실제 현장에서 활용될 수 있는지 확인하는 절차로 이어졌다. 농촌진흥청은 이번 기술이 귀리 유전자원의 주요 영양 기능성 성분을 빠르게 평가하는 데 쓸 수 있다고 보고 있다. 기존에는 종자를 분쇄하고 약품을 처리해야 했지만, 이번 모형은 종자 파괴 없이 동시에 여러 성분을 보는 방식이다. 성분별로 따로 분석하지 않아도 된다는 점에서 평가 절차 자체가 달라졌다.
농촌진흥청 농업유전자원센터 최학순 센터장은 "이번 연구는 귀리 유전자원의 5개 주요 성분을 비파괴 방식으로 동시에 신속하게 평가해 효율적으로 유용 자원 후보를 발굴할 기반을 마련했다는 데 그 의미가 있다"고 말했다. 이어 "이를 통해 유용 자원의 활용을 촉진하고 농업유전자원의 산업적 가치를 높일 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다.
보리·조·기장으로 확대 계획
농촌진흥청은 이번 기술을 귀리에만 두지 않고 다른 맥류와 잡곡류로 넓혀갈 계획이다. 원문에 따르면 앞으로 보리, 조, 기장 등 주요 맥류·잡곡류로 기술 적용을 확대할 예정이다. 또한 구축한 예측 모형을 필요로 하는 대학과 연구기관 등에 제공할 계획도 밝혔다. 연구 성과를 유전자원 평가와 품종 개발에 활용할 수 있도록 확장하겠다는 취지다.
기술 적용 대상이 넓어지면 유전자원 평가 방식도 함께 달라질 수 있다. 농촌진흥청은 귀리에서 만든 예측 모형을 바탕으로 다른 작목에서도 비파괴·신속 평가가 가능하도록 추진하겠다고 했다. 아울러 대학과 연구기관에 모형을 제공해 연구 현장에서 활용할 수 있도록 하겠다고 밝혔다. 귀리 유전자원 2,049점 평가와 400자원 성분 분석, 그리고 5개 성분의 상관성 검증까지 마친 만큼, 이후 다른 작목 적용이 다음 단계로 제시됐다.
정리하면 농촌진흥청은 귀리 유전자원의 주요 성분을 종자 손상 없이 확인하는 체계를 마련했고, 성분 분석 기간을 약 260일에서 약 10일로 줄이는 모형을 구축했다. 또한 약 2,000점 규모의 유전자원에서 우수 후보를 찾아냈고, 화학 분석과의 비교를 통해 정확도도 확인했다. 향후 보리·조·기장 등으로 확대 적용하고 대학·연구기관에 모형을 제공할 계획이라고 밝혔다.
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