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[동문이야기] 식물 지켜주는 '보디가드 미생물' 최초 발견 - 김지현 시스템생물학과 교수
등록일: 2018-12-05  |  조회수: 270

해로운 농약 없는 세상이 올 것인가? 김지현 모교 시스템생물학과 교수(사진 가운데) 연구팀이 식물을 병으로부터 지켜주는 토양 미생물 ‘보디가드 미생물’을 최초로 발견했다. 흙 속에 있는 토양미생물이 토마토 등 가지과 식물에서 흔히 발생하는 풋마름병에 대한 저항성을 높여준다는 사실을 처음으로 밝혀냈다. 앞으로 토양 미생물을 활용해 친환경 생물 농약을 개발할 수 있을 것으로 기대된다. 연구 결과는 생명공학 분야에서 가장 권위 있는 세계적인 학술지 <네이처 바이오테크놀로지>에 매우 중요하고 독창적인 연구내용을 발표하는 ‘아티클 논문’으로 10월 8일자 온라인 게재됐으며, 국내외 특허도 출원됐다. 김지현 교수는 “장기적이고 체계적인 R&D사업 추진을 통해 우수한 대형 성과가 도출된 것을 기쁘게 생각하며, 여러 부처에서 추진된 유관 사업 간의 연계와 협력을 통해 이루어진 성과”라며 “불철주야 매진해온 학생과 연구원 및 연구교수의 노고가 모여 이루어진 이 결과가 조기 사업화에도 성공하여 신산업 창출과 바이오경제 활성화에도 기여하기를 희망한다”고 밝혔다.

2011년 연구 시작, 장기간의 전투

그간 고비도 많았다. 남이 안가는 길을 간다는 것은 기술적으로도 도전이고, 될지 안될지 모르는 상황에 대한 스트레스는 이루 말할 수가 없다. 공동 제1저자 5명 중 송주연 박사는 이 연구를 시작할 즈음 결혼해서 이 연구를 하는 동안 아이 2명을 출산했다. “무엇보다, 가장 힘들었던 점은 메타유전체 서열 정보를 새로운 방법으로 분석하여 발굴한 미생물 TRM1이 유전체 서열은 확보하였는데, 분리 배양이 되지 않아 그 실체를 확인할 수 없는 것이었습니다.” 농작물을 키울 때 가장 큰 문제는 병해충과 잡초이다. 식물 병은 벼 도열병이나 흰잎마름병처럼 주요 작물에 심각한 경제적 손실을 입히기도 하고, 아일랜드에 대기근과 대규모 해외이주를 불러온 감자 역병과 같이 커다란 사회문화적 파장을 야기하기도 한다. 김지현 교수 연구팀은 2011년 초 동아대 이선우 교수팀과 공동연구를 시작했다. 하지만 발병을 억제하는 미생물을 분리·배양하는 것은 순탄하지 않았다. 토양 1g 속에는 수만 종의 미생물 수억~수십억 마리가 살고 있는데 문제는 대부분이 실험실에서 배양하기 어렵다. 그러던 중 논문의 제1저자인 생명시스템연구원 곽민정 박사가 새로운 방법으로 근권 미생물의 메타유전체 서열을 분석하여 TRM1이라고 명명한 신종 플라보박테리아가 저항성 토마토의 근권에 훨씬 더 많은 것을 발견했다. 이렇게 확보된 TRM1의 유전체 정보를 이용해 시스템생물학과 이지담 학생과 함께 여러 시도 끝에 배양이 까다로운 TRM1 세균의 순수분리에 성공할 수 있었다. 이후, 연구실의 인력과 자원이 대규모로 투입되어 진행된 다양한 조건 실험과 토마토 근권 내 TRM1과 풋마름병균의 군집변화 모니터링을 통해 이 미생물이 풋마름병의 발병 및 진전을 감소시키는 것을 최종적으로 증명했다. 실험을 위해 동아대 농장에서 토마토를 대규모로 특정 시기에 재배하였는데, 갑작스러운 폭우나 기상 변동 등으로 인해 토마토 재배가 망쳐지는 경우도 있었다. 이럴 경우에는 몇 개월 혹은 해당 연도의 실험을 진행할 수 없어 추가 실험을 위한 종자확보에만 몇 개월을 기약해야 하는 등의 어려움이 있었다. 김 교수는 “이 기술이 실제 농업 분야에서 적극 활용되어 농작물의 병 발생 억제를 통해 손실을 줄이는데 기여함으로써, 실험실에서의 연구 결과가 실제 산업 적용까지 연결되는 좋은 사례가 되었으면 좋겠습니다”라고 말했다.

대학교의 본질을 가장 잘 구현한 연세대

김지현 교수는 서울대 농생물학 전공 후, 코넬대에서 박사를 받고, 한국생명공학연구원으로 미생물 유전체 연구를 시작했다. “연세는 선망의 학교였고, 이제는 뼈를 묻을 연세인의 한 사람으로서 더욱 연구에 몰입해 연구성과로 연세를 빛내고 싶습니다.” 그는 ‘밖에서 연세대를 봤을 때보다 교수로 와서 보니, 연세대가 더 좋더라’며 ‘주인없는 학교’라는 말도 있지만, ‘대학교의 본질을 가장 잘 구현하는 곳이 바로 연세대’라 생각한다고 말한다. 연세의 발전을 위해선 학부생, 대학원생 그리고 박사후연구원들이 연구에 집중할 수 있는 처우가 마련되어야 한다고 강조했다. “좀 더 개방적이고, 박사급 연구전문인력에게 기숙사를 제공해준다던지 연금 대상에 포함시켜주는 등 연구몰입 환경이 마련되어 연구성과에 꽃을 피울 수 있기를 희망합니다. 최근 외부 평가 결과 등에서 아쉬움이 큰데, 결국 연구실적이 가장 큰 부분을 차지하고 있습니다. 타 대학에 비해 우리 학교 바이오 관련 교수의 수 자체가 절반 밖에 안됩니다. 적은 인원으로 잘 맞서고 있는 실정입니다.” 최근 포스텍과의 협력에 박수를 보낸다며, 이것이야말로 윈윈이고, 파급효과가 큰 연구성과를 기대할 수 있을 것이라는 김 교수는 앞으로 TRM1의 병저항성 관여 기작을 더 밝혀내는 것, 이를 응용하여 식물 프로바이오틱스를 만들고 이 기술을 사람에게도 적용해 인류를 이롭게 만드는데 일조하겠다는 포부를 밝혔다.    

김지혜 기자

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