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생명공학육종기술의 식물육종 역사상 의의, 성과, 한계 및 도전
박효근/서울대학교 농업생명과학대학 명예교수
hgpark0722@hanmail.net
Ⅰ. 의의: 생명공학육종기술은 크게 두 가지로 나뉘는데 첫째는 유전자재조합과 형질전환 기술을 이용한 유전자변형품종(GMO) 개발 기술이고, 둘째는 분자표지(molecular marker) 기술이다. 여기에서는 유전자변형품종 개발 기술에 한하여 논하고자 한다. 식물육종의 역사는 만년 전 신석기인들이 수렵에서 농경으로 전환한 것으로부터 시작된다. 그 이후 우리 조상들은 주로 선발육종법을 통해 작물의 생산성과 품질 향상을, 교배육종법을 통해 유전적 변이를 획기적으로 확대시켜왔다. 이러한 기술의 개발로 식물 육종을 전문으로 하는 종자회사가 생기게 되었다. 약 60년 전에는 미국의 옥수수 품종 개발 육종 회사들이 잡종강세육종법을 개발, 수량성을 2-3배 이상 급증시키게 되었다. 지금까지 소개한 모든 육종 방법들은 종내 유전적 변이만을 활용할 수밖에 없다는 한계점이 있었다. 그러나 1983년 식물육종 역사상 획기적인 사건이 발생하였다. 박테리아의 유전자를 식물로 이전(형질전환)하여 그 특성을 식물에서 발현하게 한 것이다. 이것이 GMO개발의 시작이다.
Ⅱ. 성과: 이 유전자변형품종개발 기술을 활용한 첫 상업적 품종은 1993년 개발된 토마토의 ‘Flavr Savr’이었으나 대량재배에는 실패하였다. 1997년부터 GMO 품종의 농가 대량재배가 시작(약 60만 ha)되었는데 불과 16년만인 2012년에는 28개국에서 1천730만 농민들이 1억7천30만 ha(전세계 농경지 면적의 11%에 해당)에 GMO 품종을 심게 되었다. 이는 식물육종 역사상 전무후무한 초단기간에 이룩된 성과이다.
Ⅲ. 한계: 식물육종 역사상 가장 획기적이라 할 수 있는 이 GMO 품종 개발 기술의 한계는 다음과 같다. 첫째, 이런 놀라운 성과가 매우 한정된 작물에서만 이루어졌다는 것이다. 현재 농가에서 100만 ha 이상 재배되고 있는 작물은 대두, 그리고 케놀라(유채의 일종) 정도이다. 실험실에서 형질전환에 성공한 식물은 거의 150종이나 되지만 대부분 상용화되지 못하고 있다. 둘째, GMO 품종 개량에 사용되고 있는 외래 유전자는 현재 2가지, 제초제 내성 박테리아와 유해 곤충 저항성 박테리아 유전자에 국한되어 있다. 형질전환에 성공한 외래 유전자는 수백 종이 넘지만 거의 다 상용화되지 못하고 있다. 셋째, GMO 품종에 대한 일반 시민들의 부정적인 인식이다. GMO 개발자들은 이 기술을 인류를 기아로부터 구원할 구세주라 생각하고 있지만, GMO를 반대하는 사람들은 이를 인류를 종국적으로 파멸시킬 기술로 보고 있어, 지난 20여년간 평행선을 이루고 있다. 넷째, 이 GMO 품종 기술 실용화에 막대한 비용이 든다는 것이다. 미국의 경우 한 개의 GMO 품종 개발에 무려 1억3천6백만 달러가 소요된다고 한다. 다섯째, 현재 이 GMO 기술을 상용화할 수 있는 국가나 종자회사는 극단적으로 제한되고 있다는 것이다.
Ⅳ. 도전: 앞으로 우리 인류가 도전해서 해결해야 할 여러 문제 중 식량문제가 가장 중요하다고 생각한다. 인구 증가(21억명), 현재의 기근 인구(약 10억명), 중국 등 신흥 급성장 국가들의 축산 식품 증가 등으로 2050년에는 지금보다 약 50%의 식량 증산이 필요하다. 그러나 2050년까지 지구상의 경작지 면적 증가는 최대 7,000만 ha뿐이라고 한다. 우리는 2007~2008년에 주요 국제 곡물가격이 2-4배 폭등하면서 이미 전 세계적 식량 위기를 경험하였다. 폭증하는 식량 수요에 공급 증가를 이루기 위해 가장 크게 기여할 기술은 식물육종, 그 중에서 GMO 품종 개발 기술이다. 현재는 단 2개의 박테리아 유전자만을 활용하고 있으나, 앞으로는 더 많은 외래 유전자를 활용하여야 할 것이다. 이를 위한 기초 연구-실험은 많이 이루어져 있으나 앞서 언급된 제한 요인들 중 대중의 부정적 인식, 엄청난 개발 비용, 그리고 극소수 개발자에 한해서 GMO 기술이 활용되고 있는 문제점을 해결해야 할 것이다. 우리 모두의 지혜, 인내, 대화, 노력 들이 필요하다. 우리는 어떤 난관이 있더라도 Malthus가 300년 전에 예고했던 대기근만은 사전에 방지해야 할 것이다.