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 생물다양성협약(CBD)과 식량농업식물유전자원국제조약(ITPGRFA)이 발효됨에 따라 세계 각국은 유전자원을 무한한 가능성이 내재된 생물자원으로 인식하여 유전자원의 확보와 자국의 자원보호에 주력하고 있다. 이는 유전자원이 국가 신성장동력 창출의 기본소재이며 식량안보의 핵심으로 부각되고 있기 때문이다.

 현재 세계 각국은 국제신품종보호연맹(UPOV, International Union of the Protection of New Varieties of Plants), 세계지적재산권기구(WIPO, World Intellectual Property Organization)등을 통해 유전자원에 대한 자국의 지적재산권 보호를 주장하고 있으며, 다국적 기업들은 분자육종기술의 지적재산권 확보를 통하여 우수 품종을 독점하고 있을 뿐 아니라 외국정부에서도 종자산업 발전을 위한 정책적, 행정적, 재정적 지원 및 혜택을 주고 장려하고 있다(Kim et al., 2009). 또한 세계 193개국이 가입한 유엔 생물다양성협약(Convention on Biological Diversity, CBD)에서는 8년여 간 논의를 지속해 오던 「유전자원 접근 및 이익공유」에 관한 나고야 의정서를 채택(2010년 10월, 나고야)하게 됨으로써(RDA, 2010), 세계 각국의 유전자원에 대한 자국 이익 대변 목소리가 더욱 한층 높아질 시점에 이르렀다. 특히 나고야 의정서 채택을 계기로 생물자원 부국들의 권리의식이 크게 높아지고 동시에 이들 국가에서 관련 국내입법이 증가하여 생물자원 부국의 협상력이 크게 증가할 것이나, 대상자원에 대한 적용시점, 파생물의 포함 여부, 자원 이익공유 내용 등 향후 핵심조항에 대한 해석상의 대립이 발생할 가능성이 매우 높아 이에 대한 준비가 필요한 상황이다(RDA, 2010).

 이러한 유전자원이 중요시 여겨지는 현 시점에서 농업적으로 이용되어 왔거나 잠재적으로 이용 가능성이 있는 농업유전 자원자원은 인류의 식량난을 해결해 줄 수 있는 유일한 방안으로 인식되고 있으며, 의약품, 의복, 연료, 천연물신소재의 원료로 인류복지에 기여할 뿐만 아니라 최첨단 농업생명공학연구의 기본 소재(Kim et al., 2010, Kim 2006, Kim et al., 2008)로 활용되고 있다.

 농촌진흥청(농업유전자원센터)에서는 농업유전자원의 보다 안전한 보존과 효율적인 관리를 위해 「농수산생명자원의 보존관리 및 이용에 관한 법률(이하 ‘농업생명자원법’이라 한다)」에 따라 종자 및 영양체 유전자원에 대한 국가등록번호(IT)를 지속적으로 부여해 오고 있다. 하지만 유전자원의 국가등록번호(IT) 부여는 영양체 유전자원에 비해 종자 유전자원이 주를 이루었던 것이 사실이다. 종자 유전자원은 농촌진흥청(농업유전자원센터)에서 수집, 증식, 입고, 정선, 저장고 저장(단기, 중기, 장기) 등의 실물자원 관리 절차를 거치는 반면, 영양체 유전자원은 자원 수집 이후 포장 등에서 현지 보존해야 하며, 백합, 마늘 등 일부작물은 조직배양을 통해 중복보존을 병행해야 하는 번거로움이 있다. 이로 인해 영양체 유전자원은 종자유전자원에 비해 소실위험이 높고 국가등록 요건을 충족하기에 어려움이 있어 국가등록번호(IT) 부여에 어려움이 많았다.

 우리나라 영양체 유전자원은 약 28,000여 점(Accession)으로 농촌진흥청 소속기관과 각 도 농업기술원, 대학 등 39개 농업생명자원법에 의해 지정된 농업생명자원관리기관에서 보존관리 하고 있다. 하지만 그간 종자유전자원 관리에 우선을 두고 관리해 오던 탓에 영양체 유전자원에 대한 수집 보존과 수집단의 관리에 대한 가이드라인이 갖춰지지 않은 실정이다.

 본 논문은 영양체 유전자원에 대한 수집 및, 수집단에 대한 보존 방법 등을 분석함으로써 영양체 유전자원 수집, 보존 관리체계 개선을 위한 국가전략을 제시하고자 하였다.

수집 및 보존 방법

 영양체 유전자원은 적절한 수집전략을 수립하여 재래종과 오래된 육성품종을 수집 및 보존하여야 한다. 특별한 형질을 대표하는 유전자원이 수집되어야 하는데, 이들 자원은 환경 또는 미기상 조건의 차이 때문에 하나의 유전자형이 표현형(phenotypic)에 있어서는 포장에 따라 다양할 수 있다. 어떤 작물에서는 유전자형 반응에 미치는 환경효과를 검토하기 위해 몇 년간에 걸친 포장 특성평가가 필요하다. 예컨대, 불규칙적으로 출아되거나 저온 유도 또는 건조한 봄 날씨에 다르게 반응하는 구근작물은 연차적으로 특성평가가 필요하다(Reed et al., 2004).

 수집단 내 자원수는 기관의 임무, 인적자원, 저장용량, 예산 등에 따라 결정되고, 수집과 특성조사가 이루어져야 한다. 영양체가 수집된 경우 포장에서 나란히 재배를 통해 특성조사할 수 있다. 수집 중 농부, 식물원, 작물 재배자, 토착민들로부터 얻은 내력 및 재배 정보가 유용하게 쓰일 수 있다. 영양체의 기원, 병 및 해충저항성 등에 관한 현지 조사는 특성조사 비용을 줄일 수 있다. 특성정보 뿐만 아니라 수집과정에서의 자원에 대한 이런 정보를 적절하게 데이터베이스화 하는 것이 중요하다.

 작물별 현재와 미래에 유전자원으로 활용될 작물은 현재 유전적 관점에서 취약 상황, 그 유전자원의 농업 및 육종프로그램에의 적용 가능성, 다른 목적으로 유전적 다양성을 이용할 가능성, 새로운 자원의 이용 가능성 등이 수요 결정에 중요하다(Reed et al., 2004).

 수집단의 완전성은 그 작물의 유전적 기초에 근거해야 한다. 수집단을 분석하고 수집단의 장기보존을 위해서는 식물육종가, 원예학자, 식물병리학자 및 곤충학자 등으로 구성되는 위원회 설치가 바람직하다. 새로운 자원이 병 저항성, 수량 증가 및 품질향상을 위한 육종에 쓰일 유전적 가치는 물론 소실 위험이 있으면서 다른 곳에 보존되어있지 않거나 높은 경제적 가치를 지닌 분류군은 수집단 작성에 우선되어야 한다(Reed et al., 2004).

 상업화된 작물들은 그 속(genus)이 보유한 전체 유전적 다양성의 10% 이하만 보유한다. 대부분의 유전적 다양성은 야생근연종에서 발견되는데, 완전한 수집단은 세가지 대표집단을 포함해야 한다. 즉, 첫째 자유롭게 교배가 되는 모든 재배품종과 야생종으로 구성된 제1차 유전자원(Primary gene pool), 둘째 제1차 유전자원과 교배되어 최소한 임성을 갖는 제2차 유전자원(Secondary gene pool), 셋째 보통조건에서는 제1차 유전자원과 교배가 되지 않지만 배배양, 염색체 배가 등의 수단을 동원하여 이용이 가능한 근연종이 있는 제3차 유전자원(Tertiary gene pool)을 포함하여야 한다. 사용가능한 유전자원에 나타나는 유전적 다양성의 범위는 물론, 주요 문제점해결을 위해 이 유전자원을 이용하는 이익에 대해서도 고려되어야 한다. 가능한 한 수집단에 있는 보존 유전자원은 활용가치 즉, 비료 및 농약사용 감소, 품질향상, 저장기간 연장, 유통품질 등이 고려되어야 한다. 그 작물에 이미 수집단이 존재한다면, 지역 수집단의 격차가 기술되어야 한다. 또한, 영양체 자원은 알려진 다양성을 대표해야하나 알려진 모든 품종을 대표할 필요는 없다. 국내의 영양체 품종의 경우 국제생물다양성 연구소(Bioversity International)는 원하는 유전적 다양성을 유지하기 위해 각 작물별로 250 ~ 500품종이면 충분하다고 제안하였다. 이것은 타당한 가이드라인으로 보인다. 큐레이터는 얼마나 많은 품종과 대목이 필요한지에 대한 지침을 구하기 위해 적합한 ‘작물 자문 위원회’를 구성해야 한다. 그러나 야생종과 대목에 대해서는 국제생물다양성 연구소(Bioversity International)가 아직 제안을 내놓지 않고 있다. 완전한 유전적 다양성을 달성하기 위해서는 품종들과 더불어 모든 야생종과 같이 있는 아종 또는 식물 변종은 수집되어야 하고, 수집단의 부족분은 수집단 작성기준과 수집 목표의 우선순위에 따라 명확히 적어 놓아야 한다(Reed et al., 2004).

건전성 유지 방법

 수집단에 들어가는 재료들은 곤충, 선충, 세균, 곰팡이 및 바이러스 등이 수집단에 유입되는 것을 피하기 위하여 곤충학자및 식물병리학자들이 검역하여야 한다. 어떤 경우에는 원래의 삽수, 괴경 등으로부터 새로운 재료가 증식되어야 하고 원래의 것을 제거해야 한다. 병원균 동정 및 목록화 작업은 식물병리학자의 기술을 요한다. 병리학자를 고용할 재원이 없는 작은 시설에는 대학연구실과 공동연구를 할 수 있다. 다양한 형태의 영양번식 식물의 재료를 이동시키는데 필요한 일반적인 권장사항은 세계식량농업기구와 국제생물다양성연구소가 공동으로 발간한 유전자원의 안전이동을 위한 기본지침서에서 볼수 있다. Rabinowitch and Orna(1984)는 이스라엘의 Rehovot에서 영양번식하는 단일성 양파속 식물의 시험포장보존소(field gene bank)에서 새로운 자원을 취급하는 절차를 기술하였다. 국제감자연구소(CIP)에서 새 자원을 취급하는 절차는 새로 수집한 감자 괴경 또는 고구마 저장근 또는 줄기를 잘라 검역하고 격리 스크린 하우스의 포트에 심는다. 새로운 생장이 이루어졌을 때 다시 새순을 잘라 심고 원래 식물체는 소각하거나 기질을 이용한 소독 후 폐기한다. 새로운 식물체가 완전히 자랐을 때 바이러스 검정이 필요하다(George 1993, 1996).

 도입 식물의 병해 여부에 따라 포트에 심어 포장에서 재배할지, 격리된 포장에서 재배할지 또는 기내에서 재배할지가 결정되므로 신중히 결정해야 한다. 일반적으로 자원 수집에 있어서 가장 심각한 위협이 되는 것은 바이러스 감염이다. 그러나 바이로드, 식물병원성 미생물(phytoplasma), 박테리아, 곰팡이, 선충류 등도 검정하기가 까다롭다. 식물체로 도입되는 자원의 경우에는 종종 절지류 해충에 감염된 상태로 도입되는데, 진드기나 삽주벌레, 벚나무깍지벌레 등은 검역하기 어려운데 이러한 해충은 바이러스 벡터로 작용한다(Reed et al., 2004).

 병원체 감염에 취약한 자원들은 포장에 재배할 경우 소실될 가능성이 크다. 무균상태의 자원들은 격리된 포장이나 기내 환경에서 무균상태를 갖춘 후 재배해야한다. 액즙을 통해 전염되는 바이러스를 가지고 있는 자원을 포장에서 수집한 경우에는 격리된 포장에서 재배함으로써 해충의 기주가 되는 잡초로부터 분리시키는 방식으로 보호할 수도 있다. 바이러스 검역 시스템이 충분하지 못할 때에는 관리자가 바이러스 감염지역에서 수집한 자원의 이용을 중단해야 한다. 그러나 멸종위기의 원종이나 품종 같은 경우, 더 이상의 바이러스 확산을 완전히 방지 할 수 있다는 전제하에 바이러스에 감염된 상태가 어떠하더라도 자원으로 도입해야 한다. 이 경우에도 그 자원들은 바이러스 검사와 제거 작업이 모두 끝날 때까지 다른 수집자원들과 물리적으로 격리시켜서 보관해야한다(Reed et al., 2004).

 기계적으로 동일하게 번식된 식물체들은 바이러스의 체내집적으로 인해 활력, 강건성, 접목시의 접합정도 등의 형질이 약해 질수 있다. 어떤 바이러스들은 명확한 감염 증상을 나타내는 반면, 다른 바이러스들은 잠복성이거나 증상이 없는 경우도 있다. 식물체의 연구나 특성을 평가 할 때에는 바이러스가 없는 식물체를 이용하여 일관된 결과를 도출해 내는 것이 중요하다. 마늘(Allium sativum)과 관련된 식물의 바이러스 검경방법이 확립되었고(Barg et al.. 1994), Allium속 작물에 나타나는 바이러스도 목록으로 정리되어 있다(Walkey, 1990).

 초기의 바이러스 검사와 제거작업은 식물체를 도입한 직후나 기내 치상 전에 가능하며, 검사와 제거작업을 하는 동안에는 안정적인 보존을 위해서 기내에서 보존할 수 있다. 바이러스 검사와 제거는 시간과 인력이 충분하면 기내 도입 후 언제나 가능하지만, 검사가 끝나지 않은 식물체는 절대로 재식 되어서는 안 된다(Reed et al., 2004).

 포장에서 재배한 식물체의 경우 재배 시기별로 식물체내의 바이러스 감염 정도가 상이한 반면, 온실 내에서 재배하는 경우에는 온실 온도에 의해서 크게 좌우된다. 검사 방식에 따른 신뢰도도 감염된 바이러스의 정도에 따라 달라질 수 있다. 혈청 기술이나 분자 탐침을 이용한 방식은 미세한 검사가 가능하고 전통 방식에 비해 계절의 영향을 덜 받으나, 일부의 바이러스에만 적용되고 있다. 더 많은 바이러스의 검사를 위해서는 액즙의 접종이나 지표 식물의 접목 접종이 필요하다. 접종 시기는 바이러스를 쉽게 발견 할 수 있는 이른 봄이나 생육을 시작하는 시기가 좋다. 실험실의 검사 기술은 기내식물의 검사에 더 적합하게 되어있는데, 일반적으로 기내 식물들은 접종 분석에 사용할 만큼 충분한 접종원을 가지고 있지 않은 경우가 많다. 일부의 바이러스들은 식물체의 외관을 통해 확인할 수 있지만 이러한 방식은 신뢰성이 낮은 경우가 많은데, 특히 기내 식물체에서는 더욱 그렇다. 검사 방식의 예는 INIBAP의 바이러스 검사 센터의 방식을 적용한 Diekmann 과 Putter의 Musa 바이러스에 대한 검사 절차 방식(Diekmann & Putter 1996a, b)과 감자에 같은 방식을 적용한 Salazar의 예가 있다(Salazar, 1996).

 바이러스 제거 방법으로 열 치료는 정단부 치상 후의 열처리를 통해 여러 식물체에서 많은 바이러스를 성공적으로 제거한 방식이 개발되었다(George, 1993). 이 열처리 방식은 기내나 외부 식물 모두에 적용된다. 정단부의 치상만으로도 일부의 바이러스를 성공적으로 제거할 수 있으나, 더 좋은 결과를 위해서 열처리와 병행된다. 100%의 완벽한 바이러스 제거는 어려우므로, 열처리방식을 거친 식물체는 반드시 바이러스 검사를 다시 해야 한다. 다년생식물의 경우에는 휴면이나 겨울철을 거친 후 다시 한 번 검사하는 것이 이상적일 것이다. 일부의 바이러스는 저온 처리를 통해서도 제거가 가능하다. 또한, 화학적인 제거 방식은 그 자체로 또는 다른 방식과 함께 사용되는데, 바이러스 제거 방식으로써의 그 유용성이 증가하고 있는 추세이다(George, 1993). 바이러스 저항성 화학제를 식물체에 직접 분사하거나 조직배양 시에 배지에 첨가하여 사용한다. 정단부 치상 후에 화학제를 사용하는 경우도 많다. 화학제의 농도, 처리 기간, 예상되는 부작용 등은 아직 대부분의 작물에서 밝혀지지 않고 있다(Smith, 1980).

수집단 보존 방법

상보적인 방법의 중요성

 특정한 식물 유전자원에 대한 적절한 보존 전략에는 기내 및 포장보존 기술에 상보적으로 적용 가능한 방식을 통한 전체적인 접근방식이 필요한 것으로 알려져 있다(Engelmann and Engels 2002). 폭넓은 기술을 요구하는 기내, 포장보존방식은 다양한 유전자원 즉, 토종자원과 최근 육성품종 등의 재배 품종, 야생종, 잡초작물 등에 적용이 가능한 방식이다. 적절한 방식의 확립을 위해서는 경제적인 적합성, 안전성뿐만 아니라 적용하려고 하는 품종의 생물적 특성, 실현 가능성, 실용성 등 여러가지 기준을 고려해야 한다. Dulloo 등(2005) 이 상호 보완적인 방식으로 코코넛 보존 시의 고려사항들과 큰 틀을 만든 것이 한 가지 예로 국제감자연구소(CIP)에서 유지되고 있는 유전자원 보존이다(Reed et al., 2004)(Table 1).

Table 1. Comparison of conservation options for coconuts (from Dulloo et al., 2005).

 첫째로, 재래종 유전자원의 보존을 위해서 각 자원의 괴경이나 뿌리의 복재된 자원이 한 장소 이상의 안전한 곳에 보존되어야 한다. 그래서 괴경과 저장근은 페루 라몰리나(La Molina, Peru)의 저온 저장실에 보존될 뿐만 아니라 수집된장소에서도 보존된다. 이러한 자원은 서리, 우박이나 다른 기상재해로 없어져 버릴 수 있는 자원들을 복원할 수 있다.

 둘째로, 대부분의 다양한 유전자원은 무병주 생산과 국제적으로 분양을 위해서 포장보존 자원의 복제본으로서 실험실에서 배양하여 유지되고 있다. 실험실에 있는 소괴경과 작은 뿌리는 중기저장과 분양목적으로 보존한다.

 셋째로, 무병주가 아닌 자원으로부터 얻은 종자는 분양과 장기보존을 위해서 보존된다. 안전한 보존방법으로 기내에서 생산된 감자는 에콰도르 퀴토(Quito, Ecuador) NIIAP(Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias)에 보존된다. 기내보존 고구마는 베네쥬엘라 카라카스(Caracas, Venezuela)에 있는 센트로 IDEA에 중복 보존된다. 더욱이, 유전자원은 소실된 자원을 대치하거나 유전적 다양성을 증가시키거나 유전자원이 수집된 국가에서 복원을 목적으로 보존된다(Reed et al., 2004).

 영양체 유전자원은 수집단 보존의 안전을 강화해야한다. 관리자들이 여러 가지 방식을 통해서 자원의 손실을 최소화 하려고 하겠지만, 다른 형태로 증식 하거나 다른 장소에 보존되지 않은 자원들은 여전히 위험성을 가지고 있다. 수집된 자원들은 현재 분양과 보존의 모두에 사용되고 있으며, 자원의 증식이 불가능해지는 경우가 자주 발생하곤 한다(Jarret & Florkowski, 1990). 1,2년생이나 다년생 식물체의 번식을 위해서 수확을 하고 다시 정식하는 과정들의 반복을 통해 자원의 소실, 훼손, 이름이 바뀌는 경우 등의 피해 가능성이 높아진다. 포장에서의 바이러스 재감염도 문제가 될 수도 있다. 곤충이나 선충을 매개로 하는 바이러스는 무병묘를 포장에서 재배할 때에 빠르게 확산 될 수 있다. 이와 동시에 자원을 기내에서 무병 상태로 보존하는 경우에는 해충과 병해, 유해한 기후 등으로부터 보호 할 수 있고 분양 할 수 있는 가능성도 높아진다(Reed et al., 2004).

중복보존의 수준

 포장에서의 증식의 수준은 포장에서의 자원 소실의 취약성 때문에 굉장히 중요하다(Dulloo et al., 2001). 충분한 양의 자원들을 각각의 보존 방식에 적용하여 소실되지 않게 하기 위해서는 일반적으로 국제적인 유전자원 포장에서 포장보존을 하는 영양체 자원의 개체수는 초본류(GRASSES)는 22개에서 100개체, 카사바는 5 ~ 10개체, 고구마는 10 ~ 12개체, 마늘, 목본류는 2 ~ 3개체, 초본류(herbaceous plants)는 6 ~ 10개체, 바나나는 3 ~ 20개체로 다양하다(Table 2). 보존장소와 전문인력이 제한 요소이다. 식물의 농업적 특성의 평가는 많은 개체가 있을수록 좋다. 종자은행에서 분양을 위해서는 많은 중복개체수를 요구한다. 실험실 수집보존을 위해서 작물에 따라 3 ~ 20 개체로 다양하다. 종종 발생하는 자원의 소실은 다른 보존 방식으로부터의 자원 도입이 용이한 경우에 보완 할 수 있다. 만약 종자은행이 최소한의 조건으로 유지된다면 자원 보존의 안전성을 높일 수 있을 것이다. 보존 자원 전체의 소실은 어떠한 보존 방식에서든 일어날 수 있으므로, 자원의 수집이 활발히 이루어지고 있더라도 중복 보존을 하는 것이 매우 중요하다. 종자은행에서 포장에 보존하고 있는 자원들도 전염병에 의해 피해를 입을 수 있고, 기내에서 보존중인 자원들도 진딧물의 피해나 미생물의 전염 등에 의해 소실 될 수 있다. 중복 보존의 수준도 다른 유전자원 은행들의 동일 자원 보유 정도에 따라 결정 할 수 있다. 다른 종자은행에서 분양 받을 수 있는 자원의 경우에는 특별한 자원에 비해 적은 양을 저장 하는 것도 가능할 것이다(Reed et al., 2004).

Table 2. The Number of replicates in field genebanks around the world(Reed et al., 2004).

안전중복 보존방법

 작은 구획의 포장을 이용한 증식은 따로 떨어져 있는 장소나 주요 보존 장소 외의 곳에서 이행하기 좋다. 자원 증식의 방식과 위치는 작물의 형태와 재배적인 방식에 의해 결정된다. 세곳의 다른 포장에서의 증식은 다른 토성, 병해에의 노출이나 다른 환경적인 유해요소들로부터 자원을 보호 할 수 있을 것이다. 기내 보존 방식은 자원의 중기 보존에 적합하며 일부 종자은행에서 효과적인 보존 방식으로 사용되고 있다. 그것은 포장에서의 자원 증식이나 주요 보존 자원에 부수적인 증식 수단이 될 수도 있으며, 증식된 자원과 함께 포장 증식 자원으로 사용할 수 있다. 기내 증식 방식의 경우에는 자원의 특성 평가에 어려움이 있으므로 해당 자원의 포장 수집 전에 필요한 정보를 저장해야 한다. 일부 빠르게 자라는 자원들의 경우에는 필요한 특성 평가를 위해서 포장에서 짧은 기간에 재배할 수도 있을 것이다. 기내 보존, 포장 보존과 함께 중복자원의 장기 저장을 위해서는 가능한 경우 동결 보존 방식을 사용해야 한다. 종자들은 동결 보존이나 저온 저장을 통해서 보존 기간을 연장 시킬 수 있다. 자원의 증식을 어떻게 할 것인지는 계획 단계에서 최대한 빨리 이루어 져야 한다(Reed et al., 2004).

 가장 효과적인 저장 방식은 자원의 특성이나 유전적인 형질에 따라 다양할 것이다. 특성평가와 분류, 분양을 위해서는 포장에서 자원을 유지하는 것이 중요하다. 바이러스를 통한 병해가 거의 없는 자원의 경우 생장에 적절한 기후의 지역에서 포장 보존이 좋다. 쉽게 변종을 만드는 유전적 형질을 가진 종들의 경우에는 포장보존을 함으로써 구분이 용이하고 솎아내기 유리하므로 기내 저장 방식보다 좋다.

기내 및 초저온 보존

 바이러스 오염이 심한 자원이나 생물, 비생물적 요인에 의해 자원 손실의 위험에 처한 경우에는 기내 저장 방식을 고려해봐야 한다. 바이러스 검정이 어려운 자원들도 기내에서 보존하는 것이 좋다. 다년생이나 목본성 자원을 기내에서 증식하는 경우 포장에서 증식하는 자원의 수를 줄일 수 있고, 그에 따른 재배지에 소요되는 비용도 줄일 수 있다. 장기 저장을 원할 경우에는 초저온 동결 보존을 기본 방식으로 해야 하는데, 특히 멸종 위기에 있거나, 서식지가 파괴된 자원들의 경우에는 필수적이다(Reed et al., 2004).

 초저온 동결 보존 방식에는 유리화(vitrification)법, 캡슐화-탈수(encapsulation-dehydration), 완속동결(slow freezing), 작은 방울동결(droplet freezing)법과 유리화법과 작은방울동결법의 장점을 혼합한 작은방울-유리화(droplet-vitrification)법이 있는데, 이들 동결 방법 중 각 작물별 적합한 프로토콜 개발이 원활히 되어 사용할 수 있는 여건이 된다면 적은 비용으로 안전하게 자원을 보존할 수 있다. 초기 투자비용은 높으나 조직배양 시설과 접목이 용이하며 설치 후에는 노동력 외에는 추가비용이 거의 들지 않는다. 하지만 해당 자원들을 동결 보존에만 의존 하는 것보다는 포장이나 기내 보존에서 예상되는 손실에 대한 보험 정도로만 사용하는 것이 바람직하다. 여러 가지 여건 상 실행 가능한 경우에 동결 보존은 장기 보존의 기본이며 기내 보존이 두 번째, 그리고 마지막으로 포장 보존을 들 수 있다. 연구와 실용적인 목적을 위해서는 포장 보존이 우선되어야 하고, 기내 보존이 그 다음으로 사용된다. 보존의 안전성만을 고려한다면 동결 보존, 기내 보존, 포장 보존, 격리된 시설에 별도의 관리 없이 보존하는 방식 순이 될 것이다(Reed et al., 2004).

수집 및 보존 국가전략

 농업 유전자원은 주로 신품종 개발에 사용되어 왔으나 최근에는 발효식품, 친환경소재 등의 활용 분야가 확대 되고 있고(RDA 2009, NIAB 2004). 그 외에도 교육용, 산림녹화, 동물의 병 예방, 어류방류 등 생태적, 사회적 가치에도 활용되고있다. 그간 우리도 농업유전자원의 보존, 관리를 위한 기반구축에 노력하여 세계 6위 수준의 유전자원을 보유하고 있으나, 다양성확보와 보유자원의 활용 촉진을 위해서는 실제 필요한 자원의 확보, 적정 개체수유지, 기본형질 또는 유용형질에 대한 특성평가 및 정보화 등에 지속적인 연구와 노력이 필요할(Kim, 2008) 뿐만 아니라 우리나라의 식물유전자원 다양성확보를 위해서는 지금까지 수집, 도입된 지역 외의 유용한자원 확보가 무엇보다 필요할 것이다.

 농촌진흥청의 농업유전자원 수집 방향은 식량을 해결하는 자원에서부터 로얄티 대응 작물인 딸기, 장미나 국화 같은 화훼작물, 사과, 배 등 과수자원 등과 신소재 개발 가능 작물인 바이오 에너지작물, 아열대 과수, 채소작물 및 신의약품 소재개발이 가능한 약용작물에 우선순위를 두고 수집에 박차를 가하고 있는 점은 미래 지향적인 유전자원 확보로 생각된다(Fig. 1).

Fig. 1. Current focusing for Collection of Germplasm in RDA.

 우리나라에서 관리하고 있는 영양체 유전자원은 현재까지 사과, 배, 포도, 복숭아, 매실, 자두, 감귤, 감, 참다래, 대추, 모과 등 과수 유전자원 7,941점(Accession), 감자, 고구마, 마늘, 생강 등 서류 및 채소류 영양체유전자원이 3,322점, 국화백합, 장미, 선인장, 신비디움 등 화훼류 자원이 5,176점, 인삼, 작약, 목단, 마 등 약용작물 및 차나무 뽕나무 유전자원이 11,588점 등 총 996종 28,027점이다(Table 3). 이러한 영양체 유전자원은 농촌진흥청에서 직접 관리하는 자원 15,930점과 지방자치단체에서 관리하는 영양체유전자원 12,097점으로 포장에 보존 관리되고 있다(Fig 2). 일부 마늘, 감자, 인삼 등 몇 작물은 기내 보존이나, 액체질소에 보존하는 초저온 동결 보존을 하고 있는데, 인력과 예산이 뒷받침 된다면 작물별 적합한 초저온동결 보존 프로토콜을 개발하여 영양체 자원을 관리하고 있는 기관에 기술 이전하여 상호보완 보존인 초저온 보존하는 것이 소중한 자원이 환경요인이나 기계적인 손상으로 인한 유전자원의 손실을 막는 것이 필요하다고 판단된다.

Table 3. Conservation of Vegetative clone in sub-bank.

Fig. 2. The 39 Local Sub-Banks hold 12,097 accessions of vegetative germplasm.(2012).

 농촌진흥청에서는 포장에 보존되고 있는 영양체 유전자원의 효율적인 보존, 관리를 위해서는 유전자원 수집 증식의 국제협력연구와 세계 각국의 유전자원 관리기관과 협력체계를 구축하여 유전자원의 도입과 교환을 통하여 유전자원 확보에 심혈을 기울이고 있고, 우리나라에 아직까지 수집되지 않는 유용 토종종자 수집을 위한 캠페인과 권역별 유전자원 수집에 적극 나서고 있다. 이러한 유전자원을 안전하게 보존 관리하기위해서 증식과 기초정보를 토대로 국가등록번호(IT)를 부여하고 있는데(Fig. 3) 국가등록자원의 소실방지를 위해서는 체계적인 영양체 관리 가이드라인이 반드시 필요하다. 현재까지 수집단계에서 보존, 분양단계까지 연구자의 손에 의존할 수밖에 없는 영양체 유전자원의 전체적인 관리 방법을 만들기 전에 국제기관이나 외국의 사례를 준용한다면 많은 도움을 얻을 수 있을 것이고, 외국사례를 바탕으로 우리 실정에 맞는 영양체 유전자원의 수집, 관리, 보존의 관리 매뉴얼을 작성한다면 유전자원 소실 방지는 물론 유용한 유전자원의 활용도를 높일 수 있을 것으로 판단된다. 현재 육종에서 소외되고 있거나 활발히 연구가 되지 않는 영양체 유전자원은 소실 위험이 크기때문이다. 다행이도「농수산생명자원의 보존관리 및 이용에 관한 법률」시행으로 유전자원의 보존관리 및 이용이 제도적으로 뒷받침되고 있다.

Fig. 3. PGR Management system at RDA.

결 론

 생물다양성협약(CBD)과 식량농업식물유전자원국제조약(ITPGRFA)이 발효됨에 따라 세계 각국은 유전자원을 무한한 가능성이 내재된 생물자원으로 인식하여 유전자원의 확보와 자국의 자원보호에 주력하고 있다. 최근 농촌진흥청 농업유전 자원센터에서는 영양체 유전자원에 안전한 보존과 효율적인 관리를 위해 국가등록번호(IT)를 부여 하고는 있으나, 종자유전자원에 비해 영양체 유전자원에 대한 수집, 보존 등의 가이드라인이 미비한 실정이다. 이에 다음과 같이 영양체 유전자원 수집 및 보존 국가전략을 제시하고자 한다.

 1. 수집전략은 개별 재래종과 오래된 품종들을 수집 및 보존하고, 환경 또는 미기상 조건의 차이 때문에 하나의 유전자형이 표현형(phenotypic) 반응에 있어서는 포장에 따라 다양할 수 있어서, 특별한 형질을 대표하는 유전자형(genotype)이 선발되어야 하는데 이를 위해서 어떤 작물에서는 유전자형 반응에 미치는 환경효과를 검토하기 위해 몇 년간에 걸친 포장 특성평가 후 선발이 필요하다.

 2. 수집 방향은 식량을 해결하는 자원을 기초로 하여 로얄티 대응 작물인 딸기, 장미나 국화 같은 화훼작물, 사과, 배 등 과수자원 등과 신소재 개발 가능 작물인 바이오 에너지작물, 아열대 과수, 채소작물 및 신의약품 소재 개발이 가능하여부가가치가 높은 약용작물에 우선순위를 두는 수집이 되어야한다.

 3. 건전성에 있어서, 수집단에 들어가는 재료들은 곤충, 선충, 세균, 곰팡이 및 바이러스 등이 수집단에 도입되는 것을 피하기 위하여 곤충학자 및 식물병리학자들이 검역하고, 이병주의 경우에는 원래의 삽수, 괴경 등으로부터 새로운 재료를 증식시킨 후 원래의 것을 제거하여 건전성을 유지해야 한다.

 4. 포장에서의 증식의 수준은 포장에서의 자원 소실의 취약성 때문에 매우 중요하다. 충분한 양의 자원들을 각각의 보존방식에 적용하여 소실되지 않기 위해서 일반적으로 포장보존을 하는 영양체 자원의 개체수는 초본류(GRASSES)는 22개에서 100개체, 카사바는 5 ~ 10개체, 고구마는 10 ~ 12개체, 마늘, 목본류는 2 ~ 3개체, 초본류(herbaceous plants)는 6 ~ 10개체, 바나나는 3 ~ 20개체가 바람직하다.

 5. 연구와 실용적인 목적을 위해서는 포장 보존이 우선되어야 하고, 기내 저장이 그 다음이다. 안전보존은 동결 보존, 기내 보존, 포장 보존, 격리된 시설에 별도의 관리 없이 저장하는 방식 순이 될 것이다. 또한, 영양체 유전자원을 안전하게 보존관리하기 위한 체계적인 관리 가이드라인을 만들기에 앞서 국제기관이나 선진국의 사례를 바탕으로 우리 실정에 맞는 영양체 유전자원의 수집, 관리, 보존의 관리 매뉴얼을 작성한다면 유전자원 소실 방지는 물론 유용한 유전자원의 활용도를 높일 수 있다.

사 사

 본 연구는 농촌진흥청 국립농업과학원 농업과학기술 연구개발사업(과제번호: PJ00857301)의 지원에 의해 이루어진 것임.