생명과학과 윤환수 교수, 양식미역이 자연산보다 유전적 다양성 높다는 연구 발표

- 미역 진화과정 규명하여 국제 학술지 게재, 미역 육종 연구 및 신품종 개발 박차 -

우리 나라의 대표적인 해조류인 미역(Undria pinnatifida)의 유전체를 해독하여 미역의 유전적 다양성과 분포 역사를 파악한 논문이 ‘Nature Ecology and Evolution (IF=12.541)’에 2021년 2월 게재되었다.

본 논문은 우리 대학 생명과학과 윤환수 교수와 해당 연구실 소속의 Louis Graf 박사(제1저자), 신윤희 박사, 양지현 박사, 최지원 대학원생 등이 참여하였다. 논문 제목은 ‘A genome-wide investigation of the effect of farming and human-mediated introduction on the ubiquitous seaweed Undaria pinnatifida’다.

미역은 동북 아시아의 고유종으로 1950년대부터 양식이 시작되었으며, 1970년대부터 무역을 통해 유럽과 뉴질랜드/호주, 미국 서부, 남미 아르헨티나 등으로 도입되어 현재는 전 세계에 분포하지만, 정확한 확산 경로는 알지 못하였다. 인간의 활동으로 인한 생물종의 작물화(domestication)나 새로운 환경으로의 도입은 생태적으로 매우 중요한 일이지만, 유전체 수준의 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구는 2014년부터 해양수산부가 추진하는 ‘포스트게놈 다부처 유전체 사업’을 통해 자연산, 양식산, 그리고 최근 유럽과 뉴질랜드에 도입된 미역을 포함하여 총 41개체의 유전체를 해독하여 해외 도입 미역의 기원 및 우리나라 양식 미역의 높은 유전적 다양성을 확인했다고 밝혔다.  

연구팀은 먼저 완도 양식미역의 표준유전체를 제작한 뒤 이를 기준으로 유럽과 뉴질랜드에 도입된 자연미역 집단과의 유전적 다양성을 비교·분석한 결과, 유럽과 뉴질랜드에 도입된 미역이 우리나라 미역집단에서 기원하였음을 규명하였다. 또한, 유럽과 뉴질랜드의 미역이 우리나라 자연산이나 양식 미역에 비해 유전적 다양성이 낮게 나타났는데, 이는 소수 개체만 도입되어 정착했기 때문인 것으로 분석하였다.

아울러, 완도 양식미역의 표준유전체와 강원 고성, 경남 통영 자연미역의 유전적 다양성을 비교한 결과, 양식미역 집단의 유전적 다양성이 자연미역 집단보다 높은 것으로 나타났다. 일반적으로 양식품종이 자연산보다 유전적 다양성이 낮을 것이라 생각하는 기존 통념을 뒤집은 것이다. 이는 1970년대부터 시작된 우리나라 미역양식의 역사가 오래되었음에도 불구하고 육종 과정에서 유전적 다양성을 잘 보존해 왔다는 것을 나타내며, 높은 유전적 다양성으로 인해 기후변화 및 질병 등 외부환경에 더욱 잘 적응할 수 있다는 것을 의미한다.  

이번 연구 결과는 우리나라 대표적인 해조류인 미역 유전체를 직접 해독에 성공했다는 데 의의가 있으며, 연구팀은 미역의 고품질 유전체 정보가 속성장, 수온내성 등 미역 신품종 개발을 위한 분자육종이나 진화경로 파악 등 학계와 산업계의 기초 및 응용연구에 표준으로 활용될 만큼 높은 가치가 있는 것으로 평가하고 있다. 또한, 앞으로 전 세계에 최근 도입된 미역을 대상으로 유전적 다양성을 분석하여 미역의 기원을 규명하고, 분포 특성 및 이동 경로 등을 파악하는 등 추가 연구를 지속할 계획이다.

그림 설명

완도의 양식미역(왼쪽)과 통영의 자연산 미역(오른쪽)

미역의 유전체 지도(초록색)과 갈조류 참솜털(갈색) 비교