유전자 재조합과 형질 전환

핵심 정리

작물의 유전적 특성을 바꾸는 기술을 이해할 때는 유전자를 다루는 방법과 그 결과 만들어진 개체를 구분해야 한다. 유전자 재조합은 목적 유전자를 삽입하거나 유전자를 제거하여 새로운 유전적 구성을 만드는 기술이다. 다른 생물의 유전자를 도입해 작물에 특정 형질을 주는 일은 유전자 재조합에 해당한다. 재조합은 유전자를 바꾸는 조작을 가리키고, 형질 전환은 그 조작으로 목적 형질을 갖게 된 식물 세포나 개체를 얻는 것에 초점을 둔다. 목적 유전자를 특정하여 삽입하면 형질 전환 개체를 만들 수 있다.

도입하는 유전자와 그 유전자가 나타내는 형질을 연결해 판단해야 한다. Bt 유전자를 식물에 도입하면 해충에 저항성을 가진 형질 전환체를 얻을 수 있다. 해충 저항성 유전자를 삽입하는 육종은 유전자 재조합과 형질 전환에 의한 육종이다. 유용 유전자를 넣어 형질 전환체를 만들고 제초제 저항성 품종을 개발할 수도 있다. 제초제 저항성 작물의 개발은 유전자 재조합의 활용 사례다.유전자 재조합으로 제초제 저항성 작물을 개발할 수 있다.

이 기술을 판별할 때는 유전자 삽입·제거에 따른 형질 변화인지, DNA 수준의 품종 판별인지 구별한다. 분자 마커는 DNA 수준에서 품종을 판별하는 데 쓰이며, 그 이용 자체가 유전자를 삽입하는 유전자 재조합은 아니다. 아그로박테리움을 이용해 목적 유전자를 식물 세포에 도입하면 형질 전환체를 만들 수 있다. 세포에 목적 유전자를 도입한 뒤에는 그 세포에서 식물체를 얻는 절차가 이어질 수 있지만, 유전자 도입과 조직배양은 같은 기술을 뜻하지 않는다.

자세히

유전자 재조합 기술의 출발점은 원하는 형질을 정하고, 그 형질을 나타내는 유용 유전자를 선택하는 것이다. 작물에 어떤 특성을 더하려는지 먼저 정한 뒤 그 특성과 관련된 유전자를 목적 유전자로 삼는다. 그 다음 목적 유전자를 식물 세포에 도입한다. 이때 유전자를 넣어 유전적 구성을 바꾸는 조작이 유전자 재조합이며, 도입된 유전자가 작물에서 의도한 형질로 나타나는 개체를 얻는 과정이 형질 전환이다. 따라서 문제에서 유전자를 삽입하거나 제거했다고 하면 조작의 종류를 묻는지, 그 결과 만들어진 개체를 묻는지 문맥을 확인한다. 외래 유전자를 넣어 새로운 형질을 갖게 하는 사례는 이 두 개념이 연속해서 쓰이는 경우다. 외래 유전자 도입은 재조합 기술의 조작이고, 새 형질을 가진 식물체는 형질 전환체다.

목적 유전자를 식물 세포에 전달하는 방법은 여러 가지가 있다. 아그로박테리움을 이용하는 방법은 목적 유전자를 식물 세포에 도입하는 수단으로 제시된다. 세포에 유전자를 넣었다고 해서 식물체를 얻는 과정이 모두 끝나는 것은 아니다. 필요한 경우 도입된 세포를 바탕으로 식물체를 얻는 과정이 이어진다. 이때 유전자 전달 방법, 유전적 조작, 세포나 식물체의 배양은 서로 관련되지만 각각 다른 단계와 개념이다. 문제의 보기에서 아그로박테리움을 제시하면 목적 유전자의 전달과 형질 전환체 획득을 연결해 생각하되, 그 자체를 조직배양과 동일시하지 않는다.

유전자 재조합을 이용한 육종의 핵심은 원하는 유전자를 도입해 기존 작물에 없거나 부족한 형질을 부여하는 데 있다. 예를 들어 Bt 유전자를 식물에 도입하면 해충 저항성 형질을 가진 작물을 얻을 수 있다. 이는 단순히 해충을 관찰하거나 DNA로 품종을 알아내는 것이 아니라 유전자를 넣어 식물의 형질을 바꾸는 사례다. 내충성 유전자를 도입해 만든 식물도 유전자 재조합에 의한 형질 전환체로 분류한다. 마찬가지로 제초제 저항성 유전자를 활용하면 제초제 저항성 작물의 개발로 이어질 수 있다. 이 경우에도 저항성이라는 이름만 보고 기술을 판단하지 않는다. 목적 유전자를 삽입해 저항성을 부여했는지 확인해야 한다.