목차
황기 효능 이소플라본 생합성 유전자 242종 발굴
농촌진흥청은 국내 주요 약용작물인 황기에서 항암, 항염증과 관련된 물질 이소플라본의 생합성을 증진하는 유전자 242종을 발굴했다. 황기 효능과 약용작물의 디지털육종 기반 고부가 작물개발 기간 단축
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황기 효능
- 만성피로 해소
- 알레르기 증상 완화
- 생리활성 증가
- 신경염증 완화
- 면역질환 개선
황기는 우리나라, 중국 등 동아시아 지역에서 널리 재배되는 약용작물로, 만성피로 해소, 알레르기 증상 완화 등 생리활성을 증가시키는 약재로 널리 활용되고 있다. 최근 동물, 세포 실험으로 신경염증 완화, 면역질환 개선 등에도 효과가 있는 것으로 보고됐다.
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이소플라본 효능
- 갱년기 완화
- 혈중 콜레스테롤 개선
- 골다공증 감소
- 심혈관 질병 완화
- 항암, 항염증
이소플라본은 갱년기 완화, 혈중 콜레스테롤 개선, 골다공증 감소 및 심혈관 질병 완화 등 약리효과로 건강기능식품의 주요성분으로 활용된다.
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이소플라본 생합성 연관 유전자 242종 발굴
▶ 연구성과 : 황기 참조전사체 분석 및 이소플라본 생합성 연관 유전자 242종 발굴, 완전장 유전자 확보
▶ 생명정보가 부족한 황기의 기능성분 생합성 유전자 발굴을 위한 신기술 개발
▶ 유전자 발굴기술 고도화에 기여하는 신기술 개발 성과 국제학술지 게재
1. 연구 배경
황기는 효능이 알려진 2차 대사산물이 풍부한 약용작물로 우리나라, 중국 등 동아시아 지역에서 한약재로 많이 사용되나, 기능성분 고함량 신품종 개발 및 산업적 활용을 위한 유전자 및 생명 정보는 부족했다.
기능성분 고생산 신품종 개발 및 기능성분의 산업적 활용을 위해서는 생산 대사와 관련된 유전자 및 생명정보의 확충을 통한 디지털 육종기술로의 전환이 필요하다.
2. 연구성과
연구진은 황기의 참조전사체를 분석해 이소플라본 생합성과 관련된 유전자 242종을 발굴하고, 황기에서 이소플라본 생합성 효소를 생산하는 완전장 유전자를 확보했다.
※ 참조전사체 : 생물의 필수 기능을 수행하는 단백질 (효소)을 지정하는 리보핵산 (RNA) 서열의 총 집합체. 유전체 정보가 적은 약용작물에서도 유용 유전자를 탐색할 수 있는 필수 생명정보
완전장 유전자는 황기에서 이소플라본 생합성에 관여하는 효소들을 만드는 유전체 서열 전체를 포함하는 유전자다. 이를 이용해 이소플라본 생합성 관련 유전자를 식별하고 유전자들의 다양성과 변이를 발굴해 핵심유전자의 작동 여부를 분석할 수 있다.
기본 전사체 분석기술은 서열을 해독한 뒤 단일 조립기술을 사용해 분석조건에 따라 필수 유전자가 빠질 수 있다. 이에 연구진은 생명정보가 부족한 황기에 다중유전자 분석기술을 적용하고 최적의 분석조건을 설정해 빠진 유전자 없이 대사경로 관련 유전자 242종을 발굴한 것이다.
※ 전사체 : 일정한 시간과 상황에서 한 세포에 존재하는 모든 리보핵산 (RNA) 분자의 합
※ 생명정보 : 생명체가 가지는 유전정보
이번 연구로 황기 이소플라본 생합성에 관여하는 핵심유전자와 생명정보 등 빅데이터를 확보해 디지털육종 기술을 활용한 고기능성 황기 신품종 개발의 기반 기술을 마련할 수 있었다.
이번 연구 결과는 국제학술지 Frontiers in Plant Science (IF=5.6)에 게재됐으며, 앞으로 핵심유전자 기능을 검증한 후 이소플라본 고함량 신품종 연구에 활용할 계획이다.
3. 활용 계획
황기 이소플라본 생합성에 관여하는 핵심유전자 및 관련 생명정보 확충으로 디지털육종 기반 고부가 작물개발 기간 단축