□ 우리나라 들판에 흔히 자라는 식물 중 하나인 애기장대가 방사선에 민감하게 반응하는 점을 이용, 애기장대의 유전자 분석을 통해 원전 주변 등 열린 공간의 방사선 누출과 농작물 오염 여부를 확인할 수 있는 기술이 개발됐다.

□ 한국원자력연구원(원장 정연호) 첨단방사선연구소 김동섭 박사 팀은 교육과학기술부 방사선기술개발사업의 지원으로 수행한 방사선 지표식물 및 유전자칩 개발 연구를 통해, 쌍떡잎 식물의 일종인 애기장대를 감마선에 노출시켰을 때 특정 유전자 4종의 발현이 현저하게 증가하는 것을 확인하고 애기장대의 RNA 분석을 통해 특정 공간에 자라는 식물의 감마선 노출 여부와 노출 정도를 측정하는 기술을 개발하는 데 성공했다.

 ○ 김 박사 팀은 생장 단계에 있는 애기장대에 방사선의 일종인 감마선을 24시간 동안 10 그레이(Gy)~4 킬로그레이(kGy) 조사한 뒤 2일 후에 RNA를 추출해서 유전자 발현을 분석한 결과, 감마선량 증가에 비례해서 발현이 증가하는 유전자 4종을 찾아내는데 성공했다.

 ○ 연구진은 형질전환을 통해 감마선에 민감하게 반응하는 4개 유전자의 발현을 억제한 ‘유전자 녹다운(knock-down) 식물체’를 만들어, 방사선 노출이 의심되는 지역에 방사선에 노출되지 않은 대조군 식물체와 유전자 발현 정도를 비교 분석함으로써 감마선 노출 여부와 그 정도를 보다 용이하게 확인할 수 있도록 했다.

  ※ 애기장대(학명 Arabidopsis thaliana) : 경기도와 전라남북도 지방 들판에서 흔히 볼 수 있는 두해살이 쌍떡잎식물. 자생력이 높아 한번 심으면 쉽게 군락을 이루고, 발아해서 다음 씨가 자랄 때까지의 1세대 기간이 6주로 비교적 짧으며, 게놈 사이즈가 작아 식물 연구를 위한 모델 식물로 활용되고 있음

  ※ 유전자 녹다운(knock-down) : 유전체 연구에서 특정 유전자의 발현을 인위적으로 억제하는 방법. 특정 유전자를 저발현시킨 개체를 이용하면 해당 유전자가 특정 상황에서 과발현되는지 여부를 보다 용이하게 관찰할 수 있음

□ 개발된 기술은 기존의 방사선 측정 지표식물에 비해 식물 생태계가 방사선에 노출됐는지 여부 뿐 아니라 노출 정도까지 측정할 수 있는 장점이 있다.

 ○ 과거 방사선 지표식물로는 방사선에 노출되면 청색인 꽃이 염색체 변이로 인해 분홍색이나 무색으로 변하는 자주달개비가 활용됐으나, 특정 자주달개비 품종만 변이를 일으킬 뿐 아니라 해당 염색체를 일일이 조사해야하는 번거로움과 방사선 누적 정도를 측정하지 못하는 단점이 있었다.

 ○ 애기장대를 활용하면 상대적으로 간단한 RNA 발현 분석을 통해 방사선 노출 여부를 정확하고 신속하게 판별해낼 수 있어 자주달개비를 대체하는 새로운 방사선 지표식물로 활용될 것으로 기대된다.

□ 한국원자력연구원은 이번 기술을 애기장대와 동일한 유전자를 공유하는 우리나라 대표 작물 벼에도 접목하고, 감마선 뿐 아니라 이온빔, 우주선 등 다양한 방사선 노출을 탐지할 수 있도록 후속 연구를 수행할 계획이다.

 ○ 연구진은 궁극적으로는 다양한 방사선에 공통적으로 변이를 일으키는 유전자를 선별해 냄으로써 식물의 방사선 누출 여부와 정도를 손쉽게 판별할 수 있는 유전자 칩(gene chip)을 개발할 계획이다.

 ○ 김동섭 한국원자력연구원 첨단방사선연구소 선임연구원은 “후쿠시마 사고 이후 방사선이 식물 생태계에 미치는 영향에 대한 국민적 관심이 증가하고 있는 추세에 맞춰 기술을 개발하게 됐다”며 “애기장대를 원전과 방사성 폐기물 처리장 주변 등 방사선 안전성이 요구되는 지역에서 식물생태계 감시자로 활용하면 원자력 이용에 대한 국민들의 신뢰를 높일 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.