국립공주대 박용진 교수 연구팀, 국제학술지 Plant Communications 'Best of 2025' 선정

벼 식미 조절 유전 네트워크와 GLB1 기능 규명 연구 우수성 인정
유전체·전사체 통합 분석으로 고품질 벼 정밀육종 기반 제시

왼쪽부터 국립공주대학교 식물자원학과 박용진 교수(교신저자), 추상호 박사(공동 주저자) (사진=국립공주대 제공)

국립공주대학교 식물자원학과 박용진 교수 연구팀의 벼 식미 연구 논문이 국제학술지 「Plant Communications」의 'Best of Plant Communications 2025'에 선정됐다.

이번에 선정된 논문은 2025년 「Plant Communications」 6권 5호에 게재된 'Integrative transcriptogenomic analyses reveal the regulatory network underlying rice eating and cooking quality and identify a role for alpha-globulin in modulating starch and sucrose metabolism'이다. 박용진 교수가 연구를 총괄했으며 국립공주대학교 추상호 박사를 비롯한 국내외 연구진이 공동으로 참여했다.

연구팀은 벼의 밥맛과 취반 특성을 조절하는 유전적 네트워크를 유전체와 전사체 수준에서 분석하고, 핵심 후보 유전자의 기능을 유전자교정으로 검증했다.

벼 유전자원의 전장유전체 재분석 자료와 RNA-seq 기반 전사체, 식미·취반 관련 표현형을 통합한 transcriptogenomics 분석을 통해 전사체전장연관분석(TWAS)으로 6개 주요 식미·취반 형질과 연관된 285개 전사체를 발굴했다. 또 발현양적형질좌위(eQTL) 분석에서 2만 1747개의 local eQTL과 4먼 5158개의 distal eQTL 등 모두 6만 6905개의 유전자 발현 조절 영역을 확인했다.

특히 유전자 공발현 네트워크 분석에서는 벼 종자 저장단백질인 alpha-globulin1(GLB1)이 전분과 자당 대사에 밀접하게 연결돼 있는 것으로 나타났다. 연구팀은 한국 벼 유전자원에서 GLB1의 26개 하플로타입을 확인하고, CRISPR-Cas9을 이용해 GLB1 기능을 제거한 벼를 분석했다.

그 결과 저장단백질 조성과 아밀로스 함량, 전분립 구조 및 점도 특성에 변화가 나타나는 것을 확인했다. 이를 바탕으로 GLB1이 전분 생합성과 단백질 축적 경로를 연결하면서 벼의 식미 품질을 조절하는 주요 인자임을 제시했다.

이번 연구는 유전체 변이에서 유전자 발현과 유전자 네트워크, 식미 표현형, 후보 유전자 발굴 및 기능 검증까지 연결하는 통합 연구체계를 제시했다는 데 의미가 있다. 연구팀은 이러한 분석 결과가 식미를 비롯해 향, 기능성, 환경적응성 등 다양한 복합형질의 유용 유전자와 우수 하플로타입을 발굴하고 고품질 벼 정밀육종에 활용하는 데 기초자료가 될 것으로 보고 있다.

박용진 교수는 "이번 연구는 벼의 식미를 몇 개의 주요 유전자만으로 설명하는 데서 나아가 유전체와 전사체 정보를 통합해 복잡한 조절 네트워크를 규명했다는 데 의미가 있다"며 "GLB1의 새로운 기능을 실험적으로 검증한 성과를 바탕으로 소비자가 선호하는 고품질 벼 품종 개발에 활용할 수 있는 유용 유전자와 우수 하플로타입을 지속적으로 발굴해 나가겠다"고 밝혔다.


공주=고중선 기자