서 언

콩의 원산과 인류의 활용, 그 중요성

콩(Glycine max L.)은 인류가 가장 오래전부터 재배한 두 류 작물 중 하나로, 그 기원은 약 3000년 전 동아시아로 거 슬러 올라간다(Hymowitz, 2004). 중국, 한반도, 일본 등지에 서 재배되기 시작한 콩은 이후 무역과 문화 교류를 통해 아 시아 전역으로 확산되었고, 20세기 이후에는 북미, 남미, 아 프리카 등 세계 각지로 널리 퍼져 인류 식생활의 중요한 부 분을 차지하게 되었다(Burton and Miranda, 2003). 전통적으 로 아시아 지역에서는 두부, 된장, 간장 등 발효식품과 가정 식 단백질 공급원으로서 중요한 역할을 담당했으며, 현대에 이르러서는 두유, 콩 단백질 가공식품, 식용유 및 바이오디젤 원료, 사료 등 다양한 산업적 활용처가 확대되면서 농업과 식품, 에너지 산업에 동시에 기여하는 다목적 작물로 부상하 였다(Hartman et al., 2011). 특히 콩 단백질은 필수아미노산 을 고르게 함유한 완전 단백질로서 영양학적 가치가 매우 높 고, 이소플라본과 같은 기능성 성분은 항산화 효과와 호르몬 조절 기능이 보고되면서 제약과 건강식품 산업에서 부가가치 를 창출하는 소재로도 주목받고 있다(Messina, 1999). 이런 측면에서 콩은 앞으로도 식량 자원은 물론 다양한 고부가가 치 식품, 영양, 기능성, 산업용 소재로서 활용이 더욱 확대될 것으로 보인다.

콩 세계시장 무역 현황과 전망

2024년 전 세계 콩 재배면적은 약 1억 3,700만 ha에 달하 며, 총 생산량은 약 3억 9,900만 톤으로 보고되었으며, 세계적 으로 콩은 미국, 브라질, 아르헨티나가 전체 생산량의 80% 이 상을 차지하는 주요 생산국으로 자리매김하고 있다(FAO, 2023). 또한 2023년 전 세계 유전자 변형(genetically modified, GM) 콩 재배면적은 약 9,100만 ha로 전체 콩 재배면적의 약 66%를 차지하며, 총 생산량은 약 2억 6,000만 톤으로 보고되 었다(ISAAA 2024). 국가별 GM콩 재배 비중은 브라질 4,126 만 ha(45%), 미국 2,750만 ha(30%), 아르헨티나 1,650만 ha(18%), 파라과이 350만 ha(4%), 캐나다 202만 ha(2%)로,우 루과이 3만 ha(0.5%), 파라과이 3만 ha(0.5%)로 이들 7개국 이 전 세계 GM콩 재배면적의 대부분을 차지한다(Figure 1). 소비 측면에서는 중국이 단연 세계 최대 소비국으로 전 세계 수입량의 절반 이상을 점유하고 있다(Brown-Lima et al., 2010). 이어 미국, 브라질, 인도 등도 주요 소비국으로서 국제 곡물 시장에서 콩의 전략적 가치와 중요성을 높이고 있으며, 향후 세계 인구 증가와 생활 수준 향상, 단백질 수요 확대, 그 리고 대체육 및 친환경 에너지 산업 발전에 따라 콩 소비는 지속적으로 증가할 것으로 전망된다(Hernandez-Segundo et al., 2021). 이러한 배경은 콩이 단순한 식량 작물이 아니라 세계 농업과 식량 안보, 나아가 산업 경제 전반에 걸쳐 필수 적인 위치를 점하고 있음을 보여준다.

환경적 및 생물학적 요인에 대한 피해

이러한 중요성에도 불구하고 콩 생산은 다양한 환경적 및 생물학적 요인으로부터 심각한 위협을 받고 있다. 우선 병해 충 문제를 살펴보면, 콩좀벌레(Callosobruchus chinensis), 파 밤나방(Helicoverpa armigera)과 같은 해충은 저장과 생육 과 정에서 큰 피해를 유발하며, 바이러스, 세균, 곰팡이에 의한 병해 또한 수량과 품질을 동시에 저하시킨다(Hartman et al., 2015). 또한 토양 산성화, 염류 집적, 양분 불균형 등으로 인 한 내재해성 부족은 특정 지역에서의 안정적인 콩 생산을 어 렵게 하고 있다(Zhang et al., 2017). 기후 변화로 인한 고온 스트레스는 개화 및 착립률을 감소시켜 수확량 감소로 이어 지며, 전 세계적으로 점차 빈번해지고 있는 이상 고온 현상 은 장기적으로 콩 재배 지역의 축소와 생산 불안정을 초래할 수 있다(Kim et al., 2020). 이 중에서도 가뭄 스트레스는 콩 생산을 위협하는 가장 심각한 요인으로 꼽힌다. 콩은 개화기 와 착립기 등 주요 생육 단계에서 수분 결핍에 매우 민감하 게 반응하며, 뿌리 발달과 수분 흡수 능력이 제한적이기 때 문에 가뭄 조건에서 생산성이 급격히 저하된다(Sinclair, 2011). 실제로 최근 10년간 주요 생산국에서 발생한 가뭄 피해 사례 는 수확량 감소뿐 아니라 국제 곡물 가격의 급등을 유발하며 세계 식량 안보에 직접적인 영향을 주었다(Lobell et al., 2014). 이러한 위협 요인들은 콩을 포함한 주요 작물의 안정적 생산 을 저해하고 있으며, 따라서 기후 변화와 같은 환경적 스트 레스에 대응하기 위한 새로운 품종 개발이 절실히 요구되고 있다.

가뭄저항성 GM 작물

새로운 콩 품종을 개발하는 과정에서 생명공학 기술은 중 요한 역할을 담당한다. 전통적인 교배육종이나 분자 마커를 활용한 품종 개량을 넘어, 유전자 변형 및 전사인자 조절 기술 을 통해 가뭄저항성을 부여한 다양한 작물들이 실제로 개발 및 보급되고 있다(Mittler and Blumwald, 2010). 대표적인 사 례로는 미국 기업인 몬산토(Monsanto)와 독일 기업인 바스프 (BASF)에서 공동 개발한 옥수수인 드라우트가드(DroughtGard) 가 있으며, 이는 가뭄 조건에서도 안정적인 생산성을 유지하여 상업적으로 성공을 거둔 최초의 가뭄저항성 GM 작물로 평가된 다(Castiglioni et al., 2008). 또한 국제 옥수수 및 밀 개량센터 (Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo, CIMMYT) 는 아프리카와 남아시아 지역을 중심으로 가뭄에 강한 밀 품 종을 개발하여 식량 안보 강화에 기여하고 있으며(Cairns et al., 2013), 국제미작연구소(International Rice Research Institute, IRRI)는 인도와 방글라데시에서 사브하기 단(Sahbhagi dhan)과 같은 가뭄저항성 벼 품종을 보급하여 현지 농업에 실질적인 도 움을 주고 있다(Serraj et al., 2009). 콩의 경우에도 가뭄저항성 품종 개발 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 특히 건조 스트레스 반응 전사인자 (Dehydration-Responsive Element-Binding protein, DREB), NAM, ATAF1/2, CUC2 도메인 함유 단백질 유전자 (NAM, ATAF1/2, and CUC2 domain-containing protein, NAC) 등 전사인자 유전자군과 뿌리 구조 형성에 관여하는 유전자 들의 발현을 조절하여 수분 흡수와 유지 능력을 향상시키려는 시도가 있었다(Kidokoro et al., 2015). 최근에는 CRISPR/Cas9 과 같은 유전자 교정 기술이 적용되어 보다 정밀한 유전자 편집을 통해 가뭄저항성을 부여하는 연구가 가속화되고 있으 며(Chilcoat et al., 2017), 이는 미래 콩 육종의 핵심 방향 중 하나로 부상하고 있다. 2025년 기준 전통 육종과 GM 품종을 포함한 전 세계 가뭄 저항성 콩의 재배면적은 약 220만∼270 만 헥타르로 추정되며 이 중 아르헨티나와 브라질은 HB4 콩 을 중심으로 약 70만 헥타르 이상을 재배하고 나머지는 대부 분 전통육종 기반 품종이 차지하고 있다(Figure 2). 따라서 콩은 오랜 역사와 다양한 활용 가치, 그리고 세계 농업과 식 량 안보에서의 전략적 위치로 인해 앞으로도 그 중요성이 더 욱 커질 것으로 예상되지만, 병해충과 기후변화로 인한 고온 및 가뭄 스트레스는 생산성에 심각한 위협이 되고 있으며, 이에 대응하기 위한 가뭄저항성 품종 개발이 더욱 필요하다. 특히 생명공학적 접근은 기존의 전통 육종이 가진 한계를 보 완하고, 콩의 안정적인 생산을 가능하게 할 잠재력을 가지고 있다. 이에 본 리뷰에서는 가뭄 스트레스에 대응한 콩 품종 개발의 최근 연구 동향을 종합적으로 정리하고, 전통 육종과 분자육종, 유전자 변형 및 유전자 교정 기술을 활용한 가뭄 저항성 계통 개발 사례와 재배 현황을 검토하며, 생산성 향 상을 저해하는 주요 환경⋅생물적 요인과 이를 극복하기 위 한 전략적 접근법을 분석하는 것을 목적으로 한다.

본 문

콩 연구 개발의 주요 성과

콩은 인류의 식량 역사 속에서 오랜 기간 동안 중요한 위 치를 차지해온 작물로, 단백질과 유지의 주요 공급원이라는 점에서 국제 농업 연구의 핵심 대상이 되어왔다. 콩 연구는 크게 전통 재배 연구에서 출발하여 현대 분자생물학적 연구 와 생명공학 응용 연구에 이르기까지 단계적으로 발전해왔으 며, 각 단계에서 이루어진 주요 업적들은 콩 산업 발전에 결 정적인 기여를 하였다. 20세기 초반까지의 콩 연구는 주로 재배 현장에서의 관찰과 경험적 품종 선발에 의존하였다. 중 국, 한국, 일본 등 아시아 지역에서 수천 년간 전통적으로 재 배되어 온 재래종들은 다양한 생리적 특성과 환경 적응성을 보여주었고, 이는 후대의 육종 자원으로서 중요한 품종 육성 의 기반이 되었다. 미국에서는 20세기 중반에 들어서면서 클 라크(Clark), 하로소이(Harosoy), 윌리엄스(Williams)와 같은 품 종이 개발되어 대규모 산업적 재배의 기틀을 마련하였다. 이 시기 연구는 주로 생산량 증대, 성숙기 조절, 병해충 저항성 확 보에 집중되었다.

1980년대 이후에는 유전학적 도구가 도입되면서 콩 연구 의 패러다임이 크게 전환되었다. DNA 마커 기술은 품종 동 정과 유전다양성 분석에 활용되었고, 이를 기반으로 한 양 적형질좌위(Quantitative Trait Locus, QTL) 분석은 수량성, 내병성, 가뭄 저항성 등 복잡한 양적 형질의 유전적 기초를 규 명하는 데 중요한 성과를 가져왔다. 예를 들어 Kaler et al. (2018)은 전유전체 연관 분석(Genome-Wide Association Study, GWAS)를 통해 콩 유전자원에서 수관밀도와 관련된 유전자 위치를 밝혀내어 가뭄 저항성 형질의 분자적 기반을 제시하 였다. Ren et al.(2020)은 특이 길이 반복 단편 시퀀싱(specificlocus amplified fragment sequencing, SLAF-seq) 기반 QTL 맵핑을 통해 가뭄 저항성 관련 유전자를 규명하였으며, 이는 콩의 가뭄저항성 관련 유전자 자원 확보에 기여하였다.

2000년대에 접어들면서 콩 연구는 또 다른 전환점을 맞이 하게 되었다. 미국 DOE-JGI가 주도하여 2010년에 발표한 콩 의 참조 게놈 해독은 전 세계 연구자들에게 방대한 분자정보 를 제공하였다(Schmutz et al., 2010). 이후 RNA-seq을 활용 한 전사체 연구, 메틸화 지도 작성, 단백질체 및 대사체 연구 가 활발히 이루어지면서 콩의 생리적 반응 메커니즘이 정교 하게 해명되기 시작했다. 특히 스트레스 반응 관련 유전자들 의 발현 패턴을 대규모 데이터로 비교할 수 있게 되면서, 콩 의 가뭄 적응 전략이 보다 구체적으로 설명되었다(Yang et al., 2023). 이러한 연구는 가뭄뿐 아니라 염 스트레스, 병해 충 스트레스 대응 연구로도 확대되어 콩 산업의 안정적인 생 산성 확보에 크게 기여하였고. 전세계적으로 GM콩의 생산량 은 2015년부터 현재까지 꾸준하게 증가하고 있다(Figure 3). 생명공학 기술의 도입은 콩 연구의 새로운 지평을 열었다. 1990년대 후반 형질전환 기술이 상용화되면서 제초제 저항 성 및 해충 저항성을 갖춘 GM 콩이 상업적으로 보급되기 시 작하였다. 대표적으로 글리포세이트 저항성 콩은 전 세계적 으로 빠르게 확산되었고, 이는 농업 생산성 향상에 기여했다. 이후 연구는 가뭄저항성, 병저항성, 품질 향상 등으로 다변화 되었으며, 최근에는 CRISPR/Cas9 기반 유전자 편집이 도입 되어 GM보다 더욱 정밀한 형태의 개량이 가능해지고 있다. 결국 콩 연구에서의 주요 업적은 재래종 수집과 선발에서 시 작하여, 전통육종과 분자마커 활용을 거쳐 게놈 해독, GM 기술, GE(gene editing, 유전자 편집) 기술로 발전해온 과정 속에 집약되어 있다. 이는 콩 산업의 안정적인 생산과 국제 적 식량 안보를 위해 필수적인 기반을 마련한 성과라 할 수 있으며, 앞으로의 기후 변화와 식량 위기 속에서도 여전히 중요한 역할을 할 것이다.

콩 품종개발을 위한 육종 기술 발전 역사와 현황

콩 품종 개발은 인간이 지속적으로 추구해온 식량 자원의 안정적 공급이라는 목표와 직결되어 있으며, 이는 전통 육종 법에서 시작하여 오늘날의 첨단 생명공학 기술까지 이어지는 긴 역사적 궤적을 가진다. 전통 육종은 유전적 다양성을 기 반으로 한 자연적 변이 활용에 초점을 두었고, 이후 분자마 커 기반의 정확한 선발로 발전하였다. 또한 GM과 GE의 도 입은 콩 품종개발을 한 차원 더 높여주었다.

전통 육종은 수천 년 동안 가장 널리 사용된 품종 개량 방 법으로, 자연 상태에서 변이를 지닌 콩을 선발하거나 교배하 여 원하는 형질을 확보하는 방식으로 진행되었다. 미국에서 잭슨(Jackson), 윌리엄스(Williams)과 같은 품종이 대표적이 었고, 아시아 지역에서는 베트남의 DT2008, 중국의 허펑 55호 (Hefeng 55), 일본의 엔레이(Enrei) 등이 대표적인 성과물이었 다(Ha et al., 2013;Oya et al., 2004). 이러한 품종들은 뿌리 발달, 세포막 안정성, 시들음 지연과 같은 가뭄 적응 특성을 기반으로 안정적인 생산성을 제공하였다. 그러나 전통 육종은 긴 기간이 필요하고, 원하는 형질을 얻기 위한 반복 교배와 선 발 과정에서 많은 노동과 시간이 소요된다는 단점이 있었다.

이러한 한계를 보완하기 위해 도입된 것이 분자마커 기반 육종이다. SSR, AFLP, SNP 등의 마커 기술은 품종 간의 유전 적 차이를 정밀하게 검출할 수 있었고, QTL 분석과 GWAS를 통해 복잡한 형질의 유전적 기초가 규명되었다. 분자마커 기 반 육종의 대표적 예로 Ren et al.(2020)은 SLAF-seq 분석을 활용하여 가뭄 저항성과 관련된 QTL 영역을 제시하였고, 이 를 분자표지(마커) 선발 (marker-assisted selection, MAS)에 적용하였다. 이 과정은 육종 효율을 크게 높이고 품종 개발 기간을 단축시키는 중요한 진전이었다. 1990년대 이후 등장 한 GM 콩은 품종 개발의 새로운 국면을 열었다. AtDREB1A, codA, BiP 등의 유전자를 콩에 도입하여 가뭄 저항성을 강화 하는 연구가 진행되었고, 실제 상업화된 GM 콩은 주로 글리 포세이트 저항성과 해충 저항성을 중심으로 보급되었다 (Smallwood et al., 2024). 그러나 특히 우리나라에서 GM 기 술은 사회적 수용성 문제와 규제의 벽에 직면했으며, 안전성 논란이 지속적으로 제기되었다. 최근에는 GE 기술, 특히 CRISPR/Cas9 기반의 편집 기술이 도입되면서 GM의 한계를 보완하고 있다. GE는 특정 유전자의 발현을 정밀하게 조절 할 수 있으며, 오프타깃 효과를 최소화할 수 있는 장점이 있 다. 예컨대 GmNAC, GmDREB 계열 유전자의 발현 조절은 가뭄저항성 강화에 직접적으로 기여하였다(Cui et al., 2024). 또한 GE는 GMO와 달리 외래 유전자를 도입하지 않고도 원 하는 형질을 개량할 수 있어 규제와 사회적 수용성 측면에서 도 장점을 가진다(Table 1). 최근 전 세계의 콩 품종 개발은 전통 육종, 분자마커 기반 선발, GM, GE가 혼합적으로 적용 되는 추세이다. 특히 기후변화로 인한 가뭄과 같은 환경 스 트레스가 심화됨에 따라, 내건성과 병저항성을 동시에 갖춘 복합형 품종 개발이 필수적으로 요구되고 있다. 또한 품종 개발 연구는 단순히 실험실 수준에 머무르지 않고 실제 농업 현장과 연결되면서 점적 관개, 식물생리활성제 활용 등 재배 기술과 통합적으로 발전하고 있다. 따라서 콩 품종개발의 현 황은 기술적 진보와 현장 적용의 융합으로 요약될 수 있으 며, 이는 앞으로의 식량 안보와 농업 지속가능성 확보에 중 요한 역할을 할 것이다.

가뭄저항성 콩 품종개발을 위한 주요 형질과 유전자 개발 역사와 현황

가뭄은 콩 생산성을 제한하는 가장 큰 환경 스트레스 중 하나로, 이에 대한 저항성 형질을 확보하는 것은 연구자와 육종가에게 오랫동안 중요한 과제로 인식되어 왔다. 가뭄저 항성은 단일 형질이 아니라 여러 생리적, 분자적, 유전적 요 인이 복합적으로 작용하는 다면적 특성이기 때문에 그 연구 와 품종개발은 특히 어렵다.

가뭄저항성을 결정짓는 주요 형질로는 수분 이용 효율, 뿌 리 발달, 세포막 안정성, 광합성 유지 능력이 있다. 수분 이 용 효율은 상대수분함량, 엽온, 기공 전도도 등의 지표로 평가 되며, 이는 식물이 물을 얼마나 효율적으로 사용하여 생존하 는지를 반영한다(Jumrani et al., 2019). 뿌리 발달은 깊고 강건 한 뿌리를 가진 품종이 가뭄 조건에서 더 높은 적응성을 보인 다는 점에서 핵심 형질로 인식된다. 세포막 안정성은 전기전 도도 측정을 통해 평가되며, 스트레스 하에서 세포막 손상을 줄이는 능력은 가뭄저항성과 직결된다. 또한 광합성 유지 능 력은 엽록소 지수(soil plant analysis development, SPAD) 값 과 광계Ⅱ 최대 광화학 효율(Maximum quantum efficiency of photosystemⅡ, Fv/Fm) 측정을 통해 파악되며, 이는 생산 성과 밀접한 관련이 있다.

이러한 생리적 형질은 분자적 메커니즘과 연계된다. DREB, NAC, 칼모듈린 결합 전사인자 유전자(Calmodulin-binding Transcription Activator, CAMTA)와 같은 전사인자 계열 유전 자는 가뭄 스트레스 반응 경로를 활성화하는 핵심 요소로 밝 혀졌다. 예컨대 AtDREB1A 유전자를 rd29A 프로모터 하에 삽입한 형질전환 콩은 가뭄 스트레스 하에서도 높은 생존율 과 광합성 능력을 유지하였다(Thu et al., 2014). NAC 전사인 자는 세포막 안정성과 뿌리 발달에 중요한 역할을 하며, 최 근 보고된 GmNAC19은 가뭄 조건에서 발현이 증가하여 생 존율 향상과 직접적인 상관성을 보였다(Cui et al., 2024). 또 한 CAMTA12는 칼슘 신호전달을 매개하여 기공 반응을 조절 함으로써 수분 이용 효율 개선에 기여하였다. QTL 분석과 GWAS 연구는 이러한 형질의 유전적 기반을 규명하는 데 필 수적이었다. Ren et al.(2020)은 SLAF-seq 기반 QTL 맵핑을 통해 가뭄저항성과 관련된 주요 유전자를 지도화하였으며, Dhungana et al.(2021)은 재조합 고정계통(RIL) 집단을 이용 해 유전자 기여도를 정량화하였다. 최근 Jia et al.(2024)은 경 쟁적 대립유전자 특이적 PCR(Kompetitive allele-specific PCR, KASP) 마커를 활용하여 전통 육종과 분자 선발을 접 목시켜 보다 정확한 품종 개발을 가능하게 하였다. 실제 개 발된 품종 사례로는 미국의 TN16-520R1, 베트남의 DT2008, 중국의 허펑 55호(Hefeng 55), 미국의 잭슨(Jackson) 등이 있 다. TN16-520R1은 가뭄저항성과 글리포세이트 저항성을 동 시에 갖춘 복합형 품종으로 남부 건조 지역에서 유용하게 적 용되고 있으며(Smallwood et al., 2024), DT2008은 동남아시 아 지역에 적합한 내건성 품종으로 보고되었다(Ha et al., 2013). 이러한 품종들은 공통적으로 안정적인 수분 함량 유 지, 강건한 뿌리 시스템, 높은 수확 지수를 특징으로 한다 (Table 2). 가뭄저항성 검정 방법은 실내, 온실, 필드 조건에 서 다양하게 이루어져 왔다(Table 3). 실내에서는 상대수분함 량, 엽록소 함량, 세포막 안정성을 중심으로 한 빠른 선발이 가능하며, 온실에서는 인위적 수분 스트레스 처리와 분자적 발현 분석이 수행된다(Nguyen et al., 1997). 필드에서는 실제 농업 환경과 유사한 조건에서 수량성, 생존율, 수분 이용 효 율이 종합적으로 검정된다. 이러한 다층적 검정은 상호 보완 적으로 활용될 때 가장 높은 정확도를 보인다. 결론적으로 콩의 가뭄저항성 형질과 관련 유전자 연구는 전통 육종과 현 대 분자기술이 융합되어 발전해왔으며, 다양한 검정 방법을 통해 그 정확성이 점차 높아지고 있다. 이는 기후 변화로 가 뭄 피해가 심화되는 시대에 콩 생산성을 유지하고 향상시키 기 위한 핵심 전략으로 자리 잡고 있다.

미래 과제

콩 육종 기술은 지난 수십 년 동안 전통 육종, 분자마커 기반 선발, GM, GE 등 다양한 방식으로 발전해 왔으며, 이 러한 기술적 진보는 분명히 가뭄과 같은 환경 스트레스 저항 성을 향상시키는 데 기여해 왔다. 그러나 여전히 많은 한계 와 문제점이 존재하며, 이는 현재까지의 성과가 농업 현장에 서 기대만큼의 효과로 연결되지 못하는 중요한 이유로 지적 된다. 먼저 전통 육종의 문제점을 살펴보면, 전통적인 교배와 선발 과정은 유전적 다양성을 활용하여 새로운 품종을 개발 하는 데 효과적이지만, 긴 개발 기간, 낮은 예측 가능성, 환 경 의존성이라는 구조적 한계를 안고 있다. 동일한 품종이라 도 재배 지역의 강우량, 토양 조건, 온도 분포에 따라 생리적 반응과 수량성이 달라지는 경우가 많아 재현성이 떨어지며, 이러한 점은 농민들이 실제로 새로운 품종을 선택할 때의 불 확실성을 높이는 요인이 된다. 따라서 단순히 전통적 방법만 으로는 급격히 변화하는 기후와 지역 특이성을 동시에 반영 하기 어렵다는 문제가 있다. 이 문제를 해결하기 위한 접근 으로 MAS와 genomic selection(GS) 같은 분자육종 기법이 도입되었으나, 이들 또한 다유전자 조절 양상을 충분히 설명 하지 못하는 경우가 많고, 유전자-환경 상호작용을 정밀하게 반영하지 못한다는 한계를 가진다. 향후 이러한 문제를 보완 하기 위해서는 대규모 집단과 빅데이터 분석을 활용한 정밀 예측 모델이 필요하며, 특히 머신러닝 및 인공지능 기반의 예측 도구를 접목하여 복잡 형질의 발현 패턴을 환경 조건과 함께 예측할 수 있는 새로운 전략이 요구된다.

내재해성 육종기술은 가뭄뿐만 아니라 병해, 고온 스트레 스 등 다양한 요인을 동시에 고려해야 하는 복잡성을 가진 다. 병해 저항성의 경우 특정 R 유전자의 도입을 통해 초기 에는 저항성을 확보할 수 있었으나, 병원체의 빠른 변이에 의해 곧 무력화되는 사례가 빈번하게 발생하였다. 이로 인해 단일 유전자 기반의 저항성은 장기적 해결책이 될 수 없으 며, 내재해성 확보를 위해서는 유전자군(gene family) 차원의 연구와 다유전자 복합 조절 네트워크 해석이 필요하다. 가뭄 저항성 육종은 비교적 많은 연구가 진행되었지만 여전히 단 일 형질만으로 저항성을 설명하기 어렵다. 뿌리 구조, 수분 이용 효율, 기공 전도도, 광합성 유지 능력, 세포막 안정성 등이 서로 복합적으로 작용하여 저항성을 결정하기 때문에 전통적 교배나 단일 유전자 변형으로는 한계가 있다. 고온 저항성 역시 온도에 따른 발아율, 꽃의 착과율, 광합성 효율 등 다양한 특성과 연결되지만, 이를 선발할 수 있는 분자마 커는 아직 부족하다. 해결 방안으로는 전사체, 대사체, 단백 체를 통합한 멀티오믹스 접근을 통해 다양한 스트레스 조건 에서의 유전자 발현과 대사 경로를 규명하고, 이를 통해 핵 심 조절자를 선발하는 방식이 요구된다. 미래의 숙제로는 이 러한 멀티오믹스 데이터를 실질적으로 활용하여 복합 스트레 스 저항성을 구현할 수 있는 품종을 개발하는 것이며, 이는 단순히 연구 단계에 머무르는 것이 아니라 농업 현장에서 효 과적으로 적용될 수 있어야 한다. 이를 위해 필수적인 것은 기능 검정이다. 특정 유전자가 실험실에서는 내성을 보였더 라도 필드 조건에서는 동일한 효과를 발휘하지 못하는 경우 가 많다. 따라서 내재해성 육종의 미래 과제는 유전자 기능 검정을 필드 조건과 연결하여 실제 환경에서의 성능을 정량 화하는 것이다.

가뭄 검정 방법 또한 기술적, 구조적 문제점을 내포하고 있다. 실내 검정은 제어된 조건에서 콩의 가뭄 반응을 빠르 게 분석할 수 있다는 장점이 있지만, 실제 필드의 환경 변동 성을 반영하지 못한다. 온실 검정은 상대적으로 더 복잡한 환경을 설정할 수 있고 특정 유전자의 반응을 보다 정밀하게 측정할 수 있으나, 규모가 제한적이고 비용이 높아 대규모 집단을 대상으로 적용하기 어렵다. 필드 검정은 가장 실제적 인 조건에서 평가를 할 수 있다는 장점이 있지만, 지역별 기 후와 토양의 불균일성이 크기 때문에 동일한 품종이라도 해 마다 상이한 반응을 보일 수 있고, 이는 재현성 부족으로 이 어진다. 해결 방안으로는 이러한 검정 방법을 단계적으로 연 결한 다층적 검정 체계를 확립하는 것이다. 즉, 초기 단계에 서는 실내와 온실 검정을 통해 후보 유전자와 유망 계통을 선별하고, 이후 다지역 필드 검정을 통해 환경 상호작용을 확인하는 절차를 구축해야 한다. 또한 최근에는 UAV, 드론, 열적외선 카메라, 근적외선 센서 등을 활용한 고처리량 표현 형 분석 기술이 주목받고 있으며, 이를 통해 대규모 집단을 효율적으로 검정하고, 동일 조건하에서 정밀 데이터를 축적 할 수 있다. 미래 숙제로는 이러한 첨단 기술을 활용한 데이 터 수집과, 이를 빅데이터 분석과 연결하는 통합형 검정 시 스템을 구축하는 것이 있다.

육종 방법과 기술 전반에서의 문제점도 분명하다. 전통 육 종은 여전히 기초 집단 확보와 유전적 다양성 유지 측면에서 중요하지만, 개발 속도가 기후 위기의 속도를 따라가기 어렵 다. GM 작물은 특정 유전자를 도입하여 저항성을 부여하는 데 강력한 도구가 될 수 있지만, 일부 국가에서의 규제와 소 비자 거부감으로 인해 상용화가 제한된다. GE 기술은 GM에 비해 사회적 수용성이 높고 정밀한 조절이 가능하다는 장점 이 있으나, 특정 형질의 개량에만 집중되기 때문에 복합 스 트레스 저항성을 구현하는 데에는 추가적인 연구가 필요하 다. 해결 방안으로는 이들 기술을 상호 보완적으로 결합하는 것이다. 전통 육종으로 기본 집단을 확보하고, GM과 GE 기 술을 통해 특정 저항성 유전자를 조절한 후, MAS와 GS로 선발 효율성을 높이는 전략은 장기적으로 가장 합리적인 접 근이 될 것이다. 미래 숙제로는 이러한 전략이 실제 농업 현 장에서 적용될 수 있도록 제도적 기반을 마련하고, 농민들이 쉽게 접근할 수 있는 기술 패키지를 제공하는 것이 있다. 특 히 사회적 수용성을 확보하기 위해서는 안전성 검증, 투명한 데이터 공개, 이해관계자 간 협력이 필요하며, 이러한 과정을 통해 과학기술적 성과가 실질적인 농업 생산성 향상으로 이 어질 수 있다.

결 론

콩 품종개발을 위해 새롭게 개발해야 할 과제와 그 해결방안

콩 품종 개발에서 가뭄 저항성과 같은 주요 형질을 확보하 기 위한 연구는 꾸준히 진행되어 왔으나 여전히 해결해야 할 과제가 산적해 있다. 우선 육종 기술적 측면에서 전통 육종의 한계를 극복하기 위해 보다 정밀하고 효율적인 접근법이 요 구된다. GE 기술은 이러한 요구를 충족시킬 수 있는 강력한 수단으로, 특정 유전자의 기능을 직접적으로 검정하고 조절할 수 있기 때문에 향후 품종 개발 과정에서 적극적으로 활용되 어야 한다. 특히 CRISPR/Cas9 시스템과 같은 최신 GE 도구 를 활용하면 오프타깃 효과를 최소화하면서도 표적 유전자에 대한 조절을 정밀하게 수행할 수 있으며, 이는 가뭄 저항성과 같은 복잡 형질의 개량에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.

가뭄 저항성 형질과 유전자 발굴 측면에서는 보다 포괄적 인 전략이 필요하다. 전통적인 QTL 분석이나 GWAS를 통한 후보 유전자 발굴에서 나아가 멀티오믹스 데이터를 통합적으 로 분석하고, 이를 통해 복합 형질의 분자 네트워크를 규명 하는 것이 중요하다. 또한 기능 검정을 통해 발굴된 유전자 가 실제 포장 조건에서 동일한 효과를 발휘하는지를 검증하 는 과정이 반드시 뒤따라야 한다. 이는 단순한 분자 수준의 연구를 넘어 농업 현장 적용을 위한 실질적 단계로 연결되 며, 향후 유전자 발굴 연구의 중심 과제가 될 것이다.

내재해성 측면에서는 병해, 가뭄, 고온 등 서로 다른 스트 레스 요인을 동시에 고려한 복합 저항성 품종 개발이 핵심 목표로 설정되어야 한다. 이를 위해서는 개별 스트레스 인자 에 대한 유전자 기능 검정을 강화하고, 나아가 다중 스트레 스 조건에서의 상호작용 효과를 평가할 수 있는 연구 설계가 필요하다. 특히 유전자군(gene family) 차원의 분석을 통해 공통적으로 작용하는 조절 네트워크를 발굴하는 것이 효과적 일 것이며, 이를 기반으로 GE 기술을 활용하면 복합 스트레 스에 대한 광범위한 저항성을 구현할 수 있다.

가뭄 검정 방법의 경우 미래에는 기존의 실내⋅온실⋅필드 검정을 통합한 다층적 검정 시스템을 확립하는 방향으로 발 전해야 한다. 특히 실험실 단계에서 발굴된 마커나 지표가 필 드 조건에서도 일관되게 발현되는지를 검증하는 것이 중요하 며, 이를 위해서는 개발된 검정법을 실제 포장 조건에서 반복 적으로 평가하고 표준화하는 노력이 요구된다. UAV 및 고처 리량 표현형 분석 기술을 필드 검정에 적극적으로 도입하면 평가 효율성과 정확성을 동시에 확보할 수 있을 것이다.

결론적으로 콩 품종개발의 미래는 GE를 중심으로 한 정밀 한 유전자 조절 기술과, 내재해성 형질 발굴 및 검정 시스템 의 고도화를 통해 달성될 것이다. 전통 육종과 GM 기술은 여전히 중요한 기반이지만, 향후에는 GE가 보다 효율적이고 사회적으로도 수용 가능한 대안으로 자리매김할 가능성이 크 다. 따라서 앞으로의 연구는 GE를 활용한 유전자 발굴 및 기 능 검정을 중심으로 진행되며, 검정 방법은 개발된 지표를 필드 환경에서 표준화하는 방향으로 전환되어야 한다. 이러 한 해결방안을 통해 가뭄을 포함한 다양한 스트레스에 강한 콩 품종을 개발하고, 이를 통해 안정적인 수량성과 식량 안 보를 동시에 확보하는 것이 장기적 목표로 설정되어야 한다.

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