식물 육종 및 생명공학

작물 재배는 인간 문명에서 오랜 역사를 가지고 있으며 기원전 8000년경부터 곡물의 재배가 시작했다고 보여주는 기록이 있습니다. 이 초기의 식물 육종은 주로 식량을 안정적으로 공급하기 위해 개발되었습니다.

유전학에 대한 인간의 이해도가 높아짐에 따라, 향상된 농작물 품종은 더 빨리 개발될 수 있었습니다. 인위선택(artificial selection)은 더 직접적이어서, 더 좋고, 더 튼튼하고, 또 더 입맛에 맞는 식물을 생산하기 위해 작물 품종을 개량할 수 있었습니다.

그러나 인위선택같이 식물을 육종하는 전통적인 기술들은 느리고 항상 원하는 농작물 품종을 생산하는 것은 아닙니다. 나중에 개발된 생명공학 도구들이 전통적인 방법으로 육종하기 어려운 식물에서 원하는 형질을 더 쉽게 만들 수 있게 했습니다. 예를 들어 식물의 영양 결핍을 개선하는 것은 인위선택을 통해 이루기 어렵습니다 (특히 비타민 A와 철분함유를 향상하는 것은 어렵습니다). 쌀은 비타민 A 전구체인 베타카로틴(beta carotene)에 대한 유전자를 가지고 있지 않습니다. 대신 제라닐제라닐 파이로인산(geranylgeranyl pyrophosphate) 복합체에 대한 유전자를 가지고 있는데, 이 복합체는 4개의 효소를 순차적으로 사용해 베타카로틴으로 변환할 수 있습니다. 이점을 이용해 수선화에서 파생된 두 효소에 대한 유전자와 Erwinia uredovora 박테리아에서 파생된 두 효소에 대한 유전자를 사용하여 황금쌀로 알려진 새로운 쌀 품종이 만들어졌습니다. 쌀은 전 세계 절반 이상의 주요 식품이기 때문에, 이처럼 생체공학을 이용해 만든 품종은 비타민 A 결핍으로 인한 실명을 예방하거나 쌀에 의존하는 나라의 건강수준을 향상시킬 수 있습니다.

일반적으로 재배되는 많은 농작물은 현재 생명공학을 사용하여 도입된 어느 정도의 유전자 변이를 가지고 있습니다. 예를 들어 옥수수, 파파야, 여러 감자 품종이 제초제, 질병 또는 해충 저항성을 위해 변형되었습니다. 콩의 경우 알러젠(allergen; 알레르겐) 생성을 줄이기 위해 유전자 변형을 적용할 수 있습니다.