혁식적인 농업발전에 큰 기여를 한 다중형질 육종 기술은 게놈 선택(Genomic Selection, GS)입니다. 게놈 선택은 생명공학의 연구기술 발달과 함께 데이터 분석의 영향이 올라가며 등장한 첨단 육종방법으로, 기본적인 유전 정보를 근간으로 해당 작물의 유전적 가치를 확인하여, 목표 특성을 가진 작물을 선발하는 방법입니다.
1. 다중형질 육종이란?
앞서 설명한 바와 같이 여러 가지 목표 형질을 동시에 개선하는데 기술을 둔 것이 다중형질 육종 방법입니다. 예를 들면, 곡물의 경우 수확량, 병충해 저항성, 품질, 성숙 시기 등 다양한 형질을 동시에 개선하려고 합니다. 전통적인 육종방식의 경우 동시에 여러 특징을 개선하는 것이 어려울 뿐만 아니라, 해당 육종과정이 많은 세대에 걸쳐 성과를 볼 수 있기 때문에 다중형질 육종의 도입은 농업 및 축산업 발전에 큰 역할을 하고 있습니다.
2. 게놈 선택의 원리
게놈의 기본적인 원리는 유전자 표지와 통계 모델을 이용하여, 유전체 전체를 분석하는 것이 핵심 원리입니다. 각 유전체의 분석을 통해서 형질에 기여하는 유전자 좌위를 찾고, 이를 토대로 육종 가치를 확인할 수 있습니다. 전통적인 육종방법에서는 특정 표현형이나 단일화된 유전 정보를 사용했다면, 게놈선택의 경우 유전체 전제 분석을 통해 더 정확한 확인이 가능합니다.
3. 게놈 선택의 다중형질 육종 적용 사례
(1) 축산분야의 다중형질 게놈 선택
모든 품종이 그렇지만, 특히 젖소 육종에서 여러 가지 항목과 요소들이 우리에게 적합한 상품을 제공하는데 역할을 합니다. 예를 들면, 우유 생산량, 우유의 지방 및 단백질 함량, 질벙 저항성, 번식력 등 여러 형질을 동시에 상품에 영향을 미칩니다.
과거에는 개별 형질에 대한 각각의 육종 가치를 확인하고 교배하여 후대에 형질을 개선해 왔지만, 게놈선택의 도입으로 인해 그 시간과 노력이 간소화되었습니다.
우리는 게놈선택을 통해 육종속도가 30% 빨라졌으며, 우수한 개체 선발의 정확도가 크게 향상되었습니다.
(2) 농업분야에서의 게놈 선택
우리가 먹는 곡류중 특히 밀과 같은 곡물에서 다중형질 게놈 선택이 이용되고 있습니다. 예를 들어, 수확량, 병충해 저항성, 기후 적응성, 품질을 동시에 고려한 육종 프로그램에서 게놈 선택이 적용되었습니다. 인도 국제미작연구소(IRRI)는 밀의 내열성, 병충해 저항성, 수확량 등 여러 형질을 동시에 개선하기 위한 게놈 선택 기술을 도입하여, 약 10년 정도 걸리는 전통적인 육종 과정을 5년 내로 단축하는 데 성공했습니다.
4. 게놈 선택의 장점
시간 단축: 전통적인 육종 방식은 세대를 거침에 따라 형성된 우수한 개체를 선발하기 때문에 많은 시간과 노력이 소요되지만, 게놈 선택은 유전적 데이터를 활용해 신속하게 개체를 선발할수 있는 장점이 있습니다.
높은 정확도: 유전적 상관관계를 통계적으로 분석하기 때문에, 보다 정확하게 원하는 형질을 획득할수 있습니다.
비용 절감: 전통육종의 경우 재배지 또는 많은 기회비용을 통해 실험실을 구축해야 하지만, 단순히 유전체 분석을 통해서 육종을 진행하기 때문에, 비용을 줄일수 있습니다.
5. 도전 과제 및 미래 전망
게놈 선택에는 몇가지 해결해야할 과제가 있습니다. 첫 번째는 고도의 유전체를 분석하기 위해서는 높은 비용의 장비와 인프라가 필요합니다. 둘째는 단순히 유전적인 상관관계를 파악하는 것은 복작하기 때문에 많은 시행착오와 경험이 필요합니다. 서로 상반된 형질을 동시에 개선하는 것은 쉬운 일은 아니기 때문입니다.
하지만, 현대 육종학의 발전에 따라 이러한 문제들은 점차 해소되고 있으며, 인공지능 기술의 발전과 빅데이터 분석 등의 고도화된 정부기술이 결합하며 이러한 문제를 해결하고 있습니다.
지금 현재 급변하는 기후와 자연재해로 인해 농업과 축산업에 게놈선택을 통한 다중횽질 육종은 앞으로 더욱더 중요해질 것입니다.
6. 결론
빠른 선발, 높은 정확도, 비용 절감 등의 이점을 통해 생산성을 높이고, 환경 변화에도 적응할 수 있는 새로운 품종 개발에 기여하고 있는 게놈선택에 대해서 앞으로 더 발전시켜 우리 농축산업에 기여할수 있도록 해야합니다.