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연구

연구성과

연구성과

농생대 권형욱 교수팀, 세계 첫 토종벌 유전자 해독 성공

2015.01.21

연구진

  • -서울대학교
    · 농업생명과학대학 권형욱 연구교수 연구진·양태진 교수 연구진, 나경주 박사
    · 농생명공학공동기기원(NICEM) 유전체 분석센터 연구진
  • -농촌진흥청 국립농업과학원 이명렬, 최용수 박사
  • -미국 Kansas 주립대학 박윤성 교수, 호주 연방과학산업연구소(CSIRO) Owain R. Edwards 박사

내용 및 의의

  • 1)토종벌은 우리나라와 아시아에서 수천년 동안 양봉 및 화분수정 등에 중요하게 이용되어 왔으나, 현재까지 유전체 정보에 대한 연구와 이에 따른 체계적인 육종이 이뤄지지 않고 있다. 잠재적인 경제적 가치 및 고유 생물자원으로서의 중요성을 고려할 때 유전체 연구는 필수불가결한 연구이며, 2006년 서양벌의 유전체 해독(2006년 Nature 게재)에 이어 세계 최초로 토종벌의 유전체 해독이 이뤄졌음.
  • 2)현재까지 토종벌이 낭충봉아부패병(sacbrood virus)이라는 바이러스병에 의해 95% 정도 감소를 보여, 토종벌의 보전과 우리나라 고유 생물자원으로서의 가치 창출을 위해서 유전체 연구는 필수적인 연구임.
  • 3)본 연구는 서울대 연구진을 중심으로 국제공동연구를 통하여, 세계 최초로 수천년 역사와 함께하며 가축으로 사용되어 왔던 우리나라 고유 토종벌(Apis cerana)의 유전체 서열 해독하였으며, 꿀벌속(Apis)에 속하는 꿀벌 중에서 세번째로 전장 유전체 염기서열(whole genome information)을 완성하였고, 약 10,600여개의 유전자를 규명하였음.
  • 4)한국 토종벌의 향후 질병 발병원인을 분석하는데 중요한 면역관련유전자 160개를 규명하였고, 및 꽃향기와 여러 냄새 감각을 담당하는 후각수용체를 119개, 당이나 여러 맛감각을 담당하는 미각수용체 10종, 신맛을 주로 담당하는 이온수용체 10종을 규명하였다. 이를 통해 사회성을 가지는 토종벌이 다른 곤충에 비해 화학감각능력이 뛰어나다는 것을 알 수 있으며, 이러한 유전자의 기능을 향후 연구함으로써 토종벌의 사회성행동, 유전육종 및 여러 질병원인에 대한 면역관련 작용 메커니즘 연구를 할 수 있는 길이 열렸다고 할 수 있다.
  • 5)한국 토종벌은 국내 토착종으로 종 가치적인 측면에서 생물학적 보전을 위한 학문적 연구가 필요함. 경제적 측면에서 잠재적 가치가 매우 높음에도 불구하고 전염성 질병으로 인해 개체수가 급격히 감소하면서 양봉농가에 막대한 피해가 발생하고 있음. 본 연구는 토종벌의 유전체를 해독을 통하여 유전체 정보가 활용됨에 따라 이를 이용한 질병 저항성에 대한 연구와 가축화유전자 연구를 현장에 적용함으로서 유전육종의 가능성을 만드는데 큰 의의가 있고, 향후 세계 생물자원화의 중요성에 입각하여, 우리나라 고유 토종생물을 자원화할 수 있는 첫걸음이 됨.
  • 6)본 연구결과는 국제저명학술지인 BMC Genomics 2015년 1월 2일(금)자로 게재되었음 (BMC Genomics 2015, 16:1 doi:10.1186/1471-2164-16-1).

연구진 소개

  • -본 연구는 서울대학교 농생대 권형욱 교수(서울대 농생대 농생명공학부 WCU바이오모듈레이션 전공)의 분자신경생물학 및 바이오모델링 연구실의 주도 아래 이룬 성과물로서, 본 연구진은 모델 곤충을 이용한 동물의 감각 신경행동학 및 유전체 비교연구, 화학감각 수용체의 기능 및 생체세포항상성유지와 분화 및 진화학적 연구 등의 분야를 다루고 있음.
  • -현재 농업생명과학대학 내 연구실로 자리잡고 있으며, 인간의 질병이나 여러 화학감각능력, 뇌과학관련 연구를 꿀벌, 모기, 초파리 등의 곤충모델을 이용하여 모사 연구를 수행하고 있으며, 여러 농생명 관련 연구 및 산업화 연구에 관련한 여러 국채과제를 수행하고 있다. 현재 중요한 연구로서, 기후변화에 의한 꿀벌의 행동이상현상의 대한 분자신경생물학적 요인, 초음파에 의한 모기 기피 현상에 대한 분자신경행동학적인 메커니즘 연구 등을 수행하고 있음.
  • -이번 토종벌 유전체해독 연구는, 본 연구진, 서울대학교 NICEM 연구진, 미국 캔사스주립대학 연구팀 및 호주 CSIRO 연구진과의 국제공동연구를 지난 2년여간 긴밀한 상호연구관계를 통하여 이루어졌으며, 또한 세계 최초로 현재 토종벌 유전체 서버를 구축하여 전세계에서 사용할 수 있도록 할 예정으로, 앞으로 국제공동연구의 확립과 이 분야에 있어서 서울대학교의 위상을 더 높일 수 있는 계기를 마련하였다. 가장 중요한 것은, 이번 토종벌 유전체 해독을 통하여 많은 육종관련 연구뿐만 아니라, 토종벌 고유의 기능유전체 발굴 및 기능 분석을 통해 국가생물산업에서 매우 중요한 생물자원으로서의 가치 향상 및 보존에 관한 연구의 발판이 될 것으로 확신한다.

연구비 지원 프로그램
농촌진흥청 농업과학기술개발 사업에 따라 수행 중인 연구사업인 ‘기후변화가 꿀벌 집단 이상 현상에 미치는 요인 분석 및 적응 대책 (PJ010487)’, '서울대학교 세계적수준의 연구중심대학(WCU) 바이오모듈레이션 사업단' 로 연구지원되고 있음.

관련사진(연구책임자) 연구책임자: 서울대학교 권형욱 교수

권형욱 교수
서울대학교 권형욱 교수

담당부서/연구지원과 (02) 880-5659