네덜란드 바헤닝언대학 연구진이 광범위한 해충을 격퇴시킬만큼 강한 야생 토마토를 발견했다. 이 야생 토마토는 갈라파고스 제도에서 발견된 종으로, 일반적으로 재배되는 토마토 품종과 밀접한 관련이 있다. 즉 일반 토마토와 이 야생 토마토의 교잡종을 만들면 해충 및 질병에 강한 토마토를 재배할 수 있다.

연구진은 여태까지 다양한 야생 토마토를 연구하고 번식시켜 일반적인 토마토의 해충 저항성을 증가시키고자 노력했다. 하지만 문제는 대다수의 야생 토마토가 일반 토마토와 매우 먼 친척관계였다는 점이다. 그런데 이 갈라파고스 제도의 야생 토마토는 일반 토마토와 유전적으로 매우 유사하다. 또 해충 저항성과 관련된 유전자가 단일 염색체로 코딩돼 있기 때문에 일반 토마토와 교잡종을 만들었을 때 그 형질이 더 쉽게 유전된다.

야생 토마토와 재배 토마토의 교배

바헤닝언대학의 벤 보스만과 연구진은 2010년부터 야생 토마토 품종을 조사해 유전자 은행에 샘플을 저장했다. 보스만은 갈라파고스 제도의 야생 토마토 종이 흰파리, 진딧물, 사슴벌레 등 많은 곤충에 저항성이 높다는 사실을 발견했다.

일반적인 재배 토마토는 이런 해충에 감염되기 쉽고 해충은 식물을 죽이는 전염성 바이러스를 퍼뜨린다. 많은 농부들이 살충제를 사용해 해충과 싸우고 있지만 만약 애초부터 해충 저항성이 높은 토마토를 재배하게 된다면 환경에도 도움이 될 것이다. 토마토를 비닐하우스 내에서 재배한다면 해충 문제가 어느 정도 해결되겠지만, 대부분의 토마토는 야외에서 자라며 들판에서는 해충에 감염될 위험이 높다.

모든 식물은 자연적으로 다양한 병원균 및 해충에 노출되며 저항성을 가지고 있지 않은 식물도 많다. 연구진은 숙주와 병원균이 상호 적응하고 공존할 수 있는 방법을 만들기 위해 노력해왔다. 야생 토마토는 일반 재배 토마토에 중요한 질병 저항 성분과 유전체를 가지고 있는 귀중한 원천이다. 많은 야생 토마토 종이 일부 병원체에 어느 정도 저항성을 가지고 있다.

세계적으로 중요한 재배 토마토 종인 솔라눔 리코퍼시쿰(Solanum Lycopersicum)의 특성을 향상시키기 위해 과학자들이 다양한 방법을 시도했지만, 이를 위해 토마토가 잠재적인 유전자 변이 식품이 될 위험도 높아졌다. 식물은 다양한 생물학적, 환경적 스트레스에 대처하기 때문이다. 그래서 과학자들은 재배 토마토의 근본적인 저항력을 증가시키려고 시도했다.

그 중에서도 야생 식물의 유전자를 상업용 식물로 번식시키는 교차 교배는 해충, 스트레스 및 질병에 대한 식물의 저항성을 높이는 중요한 단계다. 지난 몇 년 동안 야생 작물은 해충 저항성이나 유전자 공학 이외에도 많은 교차 교배 프로그램에 사용돼 왔다.

예를 들어 과학자들은 이런 교차 교배 프로그램을 통해 고구마 등의 다른 작물에서 흰파리를 퇴치하는 데 성공했다. 연구진은 재배 토마토와 야생 토마토의 첫 번째 교차 교배가 1970년대 중반에 시도됐지만 실패했다고 말했다.

야생 토마토의 저항성 격리

코넬대학 마타 머츨러는 페루의 야생 토마토 품종에서 곤충 저항성을 발견하고 그 저항성을 먼저 분리한 뒤 그것이 당에스터(sugar ester)에 의해 매개되고 식물에 붙어있는 털인 트리콤(trichome)에서 보여진다는 사실을 발견했다. 즉 식물의 털에 붙은 당에스터가 곤충을 죽이지는 않지만 곤충이 식물에 알을 낳는 것을 방해한다. 머츨러의 연구 결과에 따르면 이것은 유전자 조작이 필요하지 않기 때문에 재배 토마토에 적용해도 안전하다.

그녀는 새로운 계통의 토마토로 저항성을 옮기고 재배 토마토 품종에 이 저항성을 삽입했다. 연구진은 토스포 바이러스(TOSPO viruses)에 저항하는 것으로 알려진 두 개의 유전자 중 하나 또는 둘을 토마토에 넣었다. 머츨러가 발견한 내용은 각기 다른 생태 지역의 새로운 품종을 실험하는 데 도움이 되며 새로운 내성 토마토를 개발하는 데 필수적인 기술이다.

[researchpaper 리서치페이퍼=강민경 기자]