화색 육종의 현재
1. 서 언
'산토리플라워즈(Suntoryflowers)'는 2002년 7월에 '산토리(株)'의 꽃사업부가 분리독립하여 설립되었다. '산토리(株)'는 1980년대부터 주류 및 식품분야에서 축적된 기초연구를 응용, 식물의 연구개발에 착수하여 1989년에는 '경성장미원예'와 공동개발한 '사피니아(Sapinia)'를 발매하였고, 1997년에는 절화분야에도 뛰어 들어 2004년 6월에 개발이 발표된 '청색장미'와 같은 기술로 개발된 청색계카네이션 '문더스트(Moondust)'의 발매도 하고 있다.
화색은 고객의 눈을 끄는 요인은 물론이거니와 마케팅면에서도 아주 중요한 품종의 요소가 된다. 당사는 꽃의 신품종을 개발하기 위해 교잡육종을 중심으로 하고 있다는 것은 말할 필요도 없겠지만, 그 중에서도 종간교잡에 의해 잡종강세가 나와 독자성이 있는 새로운 원예품종을 개발해 나아가는 것을 주전략으로 하고 있다.
개발된 신규품종에는 브랜드명을 붙여서 판매하는데, 우선은 유사한 초형에서 화색의 다양화를 꾀하는 것이 제1목표가 된다. 화색을 추가하여 그 브랜드를 시리즈전개하고, 더하여 초형이나 꽃의 크기 등에서 형태의 폭을 넓혀 브랜드를 강화해 나아가면서 고객의 기대에 맞추어가고 있다.
'산토리플라워즈'에서는 교잡육종을 중심으로 해나가면서 한편으론 새로운 기술에도 역점을 두고 있는데, 여기서는 이러한 기술에 대해서 소개를 할까 한다.
2. 꽃의 색을 결정하는 요인
꽃의 색을 결정하는 요인은 여러 가지가 있겠지만, 가장 중요한 것은 화변에 함유된 색소의 종류(구조)와 그 양이다. 플라보노이드(Flavonoid) 중에서 꽃의 색에 직접 관계하는 유색의 성분은 안토시아닌(A
-nthocyanin)이라 총칭되고 있다.
안토시아닌에서 당을 제한 발색단(發色團)은 안토시아니딘(Anthocyanidin)이라 불려지며, 주된 안토시아니딘으로는 ①펠라고니딘(pelargonidin)형(오 렌지색∼주색의 색소), ②시아니딘(cyanidin)형(적색∼홍색의 색소), ③델피니딘(delphinidin)형(자색∼청색의 색소)으로 대별된다.
①, ②, ③이 어느 정도의 양과 비율로 혼합되어 존재하고 있는가로 화색의 기본적인 운명이 결정되는데, 장미나 카네이션의 경우 ③의 요소가 제로였기 때문에 지금까지 청색계품종이 없었던 것이다.
안토시아닌을 함유한 플라보노이드의 생합성경로(그림-1)는 식물종을 초월하여 잘 보존되고 있으며 모든 식물에서 공통이란 점이 알려져 있다.
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(그림-1) 플라보노이드(Flavonoid)의 생합성경로 |
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그림에 나타낸 효소의 유전자발현을 인위적으로 강하게 하거나 약하게 해줌으로써, 꽃에 축적되는 플라보노이드의 구조와 양을 조절하면 그 색을 변화시킬 수 있다는 것이, 유전자조환(遺傳子組換)에 의한 화색개변(花色改變)에 있어서의 기본적인 사고방식이다.
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'산토리(株)'에서는 여러 가지의 플라보노이드의 합성효소에 관계되는 유전자를 취득하여, 그 유전자가 기능하는지를 조사하기 위해 토레니아(Torenia)의 청색화(델피니딘형, (그림-2)의 좌상)에 도입하여 화색개변을 시험하고 있다.
안토시아니딘합성을 억제함으로서 백색화((그림-2)의 우상)가, 펠라고니딘형으로 변환시켜줌으로서 핑크색화((그림-2)의 좌하)가, 더하여 최근에 성공한 오론(aurone)(황색의 색소, (그림-1))을 축적시켜 황색화((그림-2)의 우하)가 얻어지고 있다.
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(그림-2) 토레니아(Torenia)의 화색개변 |
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이들 유전자조환토레니아는 상업 이용목적이 아닌 유전자조환시험에 적당한 모델식물로 이용되고 있다. |
3. 청색화를 만드는데에는
대부분의 청색화(靑色花)는 델피니딘(delphinidin)을 발색단으로 하는 안토시아닌을 함유하고 있다. 그런데, 소위 3대절화라 불리는 장미, 국화, 카네이션은 불가사이하게도 그 어느 것도 델피니딘을 만드는 능력이 없어서 고운 자색에서 청색까지의 화색을 갖는 품종이 없다.
델피니딘생산의 열쇠가 되는 것은 플라보노이드3'5'수산화효소(F3'5'H)이다. 이 효소를 코드하는 유전자를 우리는 'Blue Gene'(청색유전자)이라 애칭하여 부르고 있다.
원래 델피니딘을 생산하는 청색 꽃에서 Blue Gene을 단리시켜, 이 유전자를 장미나 카네이션에 도입시키면 델피니딘이 합성되어 꽃의 색은 푸르게 될거라는 예상이 성립된다. 단, 이것은 종래의 교배육종에서는 '불가능한 이야기'이므로, 유전자조환을 포함한 바이오테크놀러지, 소위 분자육종(分子育種)이라는 수법을 이용할 필요가 있었다.
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1) 청색카네이션 '문더스트'의 개발과 판매
'산토리(株)'는 오스트랄리아의 '플로리겐(Florigene)'사(현재 산토리의 자회사)와 공동으로 1990년부터 청색 장미를 만드는 프로젝트를 개시했다.
1995년에는 페츄니아 유래의 Blue Gene 등을 발현시켜 델피니딘함유율이 거의 100%인 청자색 카네이션을 작출하는 데에 성공했다.
'문더스트(Moondust)'로 이름 붙여진 이 카네이션은, 일본에서도 1997년 가을에 판매를 개시하여 국내 최초의 유전자조환상품으로 주목을 받았으며, 그 후 개량을 거쳐 현재 일본에서는 5종의 품종을 판매하고 있다.(사진-1)
2) 청색 장미의 개발
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(사진-1) 카네이션 '문더스트' |
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(사진-2) 세계 최초의 '청색장미' |
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우선은, 장미라는 식물은 유전자를 넣는 것 자체가 아주 어렵고, 또한 간신히 장미에 유전자를 넣는 것이 가능하게 되어 조속히 페츄니아의 Blue Gene을 도입시켰지만, 델피니딘을 전혀 생산하지 못했다.
다음으로, 여러 가지 청화에서 Blue Gene를 채취하여 장미에 도입시킨 결과, 이 중에서 팬지(Pansy) 유래의 유전자만이 장미에서 양호하게 기능을 하여 안토시아니딘의 70% 정도가 델피니딘으로 되었다.
그러나, 이 시점에서는 아직 푸른기는 없어서, 연1만계통 이상의 조환(組換)장미를 꽃피운 것 중에서 최후로 델피니딘의 함유율이 거의 100%인 장미를 취득할 수 있었다.
그 꽃의 색은 크게 변화하고 있으며, 종래의 장미품종에는 없는 청색기를 띠고 있었다.(사진-2) | |
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2004년 6월에 드디어 14년간의 개발기간을 거쳐 세계에서 처음으로 델피니딘을 지닌 '청색 장미'의 개발에 성공하게 되었다.
색에 관해서는, 물론 현재의 수준(청자색)에 만족하지 않고 장미를 더욱 더 푸르게 하기 위한 노력을 계속하여, '청색 장미'의 판매를 목표로 삼고 있다.
4. 이온빔에 의한 신화색육종
지금까지 유전자조환기술을 중심으로 새로운 화색을 육종하는 것에 대해서 기술했는데, 마지막으로 돌연변이육종(突然變異育種)에 대해서 짧게 소개하고자 한다.
돌연변이육종은 품종자체가 가지고 있는 다양한 우수한 특징을 그대로 인계유지하면서 화색만의 변화를 바라는, 스피드를 원하는 상품개발의 경우에는 아주 유효한 기술이다.
최근 일본의 독자적인 신기술로 개발된 이온빔(Ion-beam)육종은 변이체 취득의 효율이 좋기 때문에 이용하는 이용자가 증가하고 있으며, 얻어진 변이체 중에서 많은 것이 실용화되는 품종도 나오고 있다.
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본래 물리학의 연구에 이용되고 있는 사이클로트론(Cyclotron:이온가속장치)에서 발생되는 고에너지의 이온빔을 식물돌연변이육종에 이용할 수 없을까 라는 발상에서 출발했다.
당사도 처음부터 '(獨)이화학연구소'와의 공동연구에 참가하고 있었으므로, 효율적으로 돌연변이체를 취득하는 기술을 확립해 왔었다.
2002년에는 불임화(不稔化)에 의해 화수향상(花數向上)시킨 '버어베나 코랄핑크(Verbena)'를 개발하여, 세계에서 처음으로 이온빔육종기술로 상품화를 이뤄냈다.
다음 해 2003년에는 신화색변이체 '사피니아로즈(Sapinia Rose)'
(사진-3)도 개발하여, 바야흐로 이온빔육종은 새로운 육종기술로서 세계의 관심을 모으고 있다.
5. 맺음말 | |
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(사진-3) '사피니아 로즈' |
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각 시대에 따라 고객이 원하는 화색을 작출하여 제공해 나가는 데에는 기본이 교잡육종이다. '산토리플라워즈'에서는 고객의 소리를 들어가면서 새로운 품목이나 신화색품종개발을 교잡육종을 베이스로 적극적으로 수행하고 있다.
또한, 교잡육종으로 작출이 곤란한 목표에는 유전자조합육종이나 이온빔육종 등의 새로운 기술도 개발해가면서 새로운 꽃의 제안을 이어왔다고 생각하고 있다.
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자료 근거 : Suntory flowers(株) 生産品質一部長
鈴木 賢一
2006. 10
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