새로운 품종의 벼를 만드는 그 시작
중매쟁이의 보람 - 새로운 종자가 영글다
지난주에 새로운 식물 품종을 만들기 위해, 벼에서 아빠 꽃과 엄마 꽃을 선택하고, 그것을 만드는 것을 이야기했습니다. - 이 브런치, "식물의 사랑"편을 보세요.
벼는 여러 가지 식물 중에서, 우리가 원하는 식물을 만드는 '육종'이라는 기술이 가장 많이 연구되고 발달된 식물이기도 합니다. 따라서, 벼의 육종법을 배우다 보면, 최소한 종자를 이용하는 다른 식물의 육종을 하는 것도 가능해서, 많은 식물 연구자들이 벼에 대해서 연구합니다.
벼는 한 꽃 안에 엄마 역할을 하는 '암술'과 '자방', 아빠 역할을 하는 '수술'과 '약실'이 있다는 이야기를 했습니다. 한쪽 벼의 좋은 면을 다른 쪽 벼에 추가하고 싶으면, 그 좋은 면에 관계된 유전자를 자연스럽게 옮겨주면 좋을 것입니다.
자연에서는 이러한 일이 늘 일어나고 있습니다. 동물의 암수가 만나고, 식물의 꽃가루가 바람이나 곤충, 물을 따라 다른 꽃에 옮겨 가고, 우리 사람도 만나서 사랑하고, 그렇게 하면, 한 생물체의 유전자가 다른 생물체 안에 들어가, 새로운 생명이 잉태될 때, 그 유전자들이 공존하며, 새로운 형질을 '발현'하게 됩니다.
'육종가'란 식물, 동물, (그리고 곰팡이)에 대하여, 그런 유용한 생물을 개발하는 사람들이기 때문에, 꾸준히 생물을 관찰하고 연구하여, 우리에게 유용한 형질을 발견하고, 그것에 관계된 유전자를 발굴하거나 추적하여, 좋은 형질이 한 개의 식물체에서 합쳐져, 우리에게 복이 되도록 노력합니다.
엄마 꽃을 만드는 과정은, 한 몸에 있던 아빠 역할을 하는 '수술'의 '약실'을 떼어내는 것이고, 이것을 '제웅'이라고 한다고 했습니다. 보통은 전날 빛이 약한 곳에서 수행하지만, 사실 아침 일찍 해도 가능합니다. 해가 좋을 때, 아빠 꽃이 있는 이삭을 가져다가 엄마 꽃에 꽃가루를 털어주면 수정이 되는데, 봉투로 씌워서 그것을 보호해 줍니다.
일주일이 지난 것 같습니다. 그럼 어떻게 되었을까요?
오른쪽 사진을 볼까요?
위가 잘린 '영화(벼의 꽃은 이렇게 부릅니다, 꽃잎이 없기 때문입니다)' 속에 파랗게 어린 벼 종자가 보이기 시작합니다.
쌀알의 모양은 영화의 모양대로 생기는 것이라고 한다면, 영화의 모양은 쌀알 모양을 만드는 일종의 '틀'이라고 볼 수 있습니다.
그런데, 이상한 점이 없나요?
영화의 윗부분이 없는데도, 벼 종자의 모양은 쌀알의 모양을 닮아갑니다. 모양을 담을 그 틀이 없는데도 말이죠. 벼 종자는 영화 안에서 그렇게 여전히 쌀알을 닮아 갑니다.
수정된 종자의 맨 위에는 아직 퇴화하여 떨어지지 않은 엄마의 흔적이 있습니다. 심지어 암술머리도 보입니다 (가장 아래쪽 영화를 보시면 잘 보입니다).
같은 식물체의 이삭을 볼까요? 오른쪽 그림에서 왼쪽의 이삭은 자연스럽게 자라고 있는 이삭이죠. 당연히 자기의 꽃가루로 수정되었고, 유전적으로도 원래 식물체 그대로일 것입니다.
오른쪽의 이삭은 교배 작업을 한 이후 종자가 생기고 있는 이삭입니다. 영화의 색이 좀 다르죠? 가위로 잘라진 면은 암갈색으로 변질되었고, 영화가 더 노화된 것 같습니다.
그리고, 원래 이삭은 거의다 종자가 채워질 것이지만, 교배한 것은 꽃가루를 다른 벼에서 가져다가 사람이 뿌려준 것이라서, 종자가 듬성듬성 보입니다.
이렇게 교배라는 과정을 통해서, 식물의 유전자를 한 식물체에서 다른 식물체로 인위적으로 보낼 수 있습니다.
물론 아직도 완전히 종자가 익을 때까지는 봉투를 씌워줘야 합니다. 속이 드러나 있어서 쉽게 마르기 때문이죠. 나중에 종자를 수확해 보면, 원래 쌀보다 보통 작거나 모양이 일그러져 있는 경우가 많습니다.
그리고 종자가 밖에 노출되어 있었기 때문에, 종자의 껍질 (현미를 생각해 보세요)이 두터워집니다. 그러다 보니, 이렇게 만들어진 교배종자는 발아시킬 때, 일반적인 벼 종자 발아와 다를 수 있습니다. 새로운 벼를 만드는 한 단계 한 단계, 쉬워 보여도 그 안에 사연이 많습니다.
그리고 저 종자 중에는, 약실을 제거하는 과정에서 실수하여, 혹시라도 원래 꽃가루가 그대로 암술머리(주두)에 닿아 수정되었을 수도 있습니다. 그렇게 '자식(selfing)'된 종자는 버려질 수밖에 없죠. 그럼 그것을 어떻게 알 수 있을까요?
예전에는 그것을 일일이 논밭에 심어서 외형의 차이, 특성의 차이를 통계적으로 분석할 수밖에 없었습니다. 그러나, 요즘은 DNA 표지라는 것을 이용하여, 어떤 특성에 연관된 DNA 표지를 활용하여, 잡종이 되었는지를 쉽게 확인할 수 있습니다.
DNA 정보를 활용한다고 GMO가 아닙니다. 이 경우, 그냥 원래 벼의 생리대로 사는 원리를 그냥 활용할 뿐이고, 각 식물체의 DNA를 잎에서 추출하여, 그 정보를 확인할 뿐입니다.
복잡하다고요? 여러분, 혹시 코로나바이러스에 걸린 사람을 어떻게 구분하죠? 몸에서 검체를 꺼내어 그 안에 있는 병균의 DNA, RNA 등을 검토합니다. 그렇다고 하여 검체나 그 사람이 GMO는 아니죠? 그것과 같은 원리입니다.
