호기심과 열정으로 세계 최초의 성공을 거두다
ReSEAT 전문연구위원 이영일
방으로 일제의 수탈에서 벗어나기는 했으나 우리 국민의 배 고픈 설움은 계속 됐다. 전기는 없어도 간솔 불로 대체할 수 있었지만 굶주림은 달리 어찌할 방법이 없었다. 대한민국 수립 이후 식량증산은 이승만 초대 대통령이 가장 고심했던 과제였다. 농 업기술 발전을 위해 농학연구를 최우선으로 하였고, 농업 단과대학 설립을 서둘렀다. 그 농과대학들이 모체가 되어 지금은 종합대학교 로 승격한 대학이 많다. 미국대사관은 ‘원자 씨앗’을 기증하면서 원 자력을 이용하면 좋은 종자를 만들 수 있다고 당시 이승만 대통령에 게 소개하였다고 한다. 그래서인지 정부 관료들은 쌀알을 콩알만큼 크게 만들 것이라 기대하고 있었으니 참으로 어려운 상황이었다.
1959년 원자력원의 설립과 동시에 방사선 및 방사선동위원소의 농학적 이용연구를 위해 대학에 연구비를 지원하기 시작하였다. 1960년 에는 지금의 국립식량과학원과 국립원예과학원의 전신인 농업시험장과 원예시험장에서 P32, X-선, 감마선을 이용한 종자개량 연구가 시작되 었다. 그러나 시설이 없어 미국 오크릿지국립연구소의 도움을 받아 시험에 착수했지만 장비, 전문 인력, 동위원소 안전 등의 문제로 연구가 활성화 되지 못하였다.
1963년 원자력연구소의 생물학연구실에서 방사선농학에 관한 연구가 TRIGA Mark-∐ 원자로 시설을 중심으로 처음 시작되었다. 1965년 방사선농학연구실로 분리해 독립하면서 방사선동위원소를 이용한 벼, 보리, 콩의 종자개량 연구와 토양·비료시비방법 개선연구, 식품보존 연구 등 3개 과제가 수행되었다. 이 시기는 오로지 기아문제를 해결 하기 위해 식량생산을 늘리는 연구에만 총력을 기울였다. 1966년 11월 30일, 방사선농학연구소가 출범하였다. 연구에 유전육종학연구실, 생리 영양학연구실, 작물가축보호연구실, 식품공학연구실 등 4개 연구실을 두고 본격적인 원자력농학연구에 돌입하였다.
필자는 유전육종학연구실에 근무하면서 돌연변이 연구에 참여하였다.
이 시기는 통행금지제도가 있어 밤 12시부터 새벽 4시까지는 외출이 금지되었기 때문에 실험과정이 종료될 때까지 밤 12시를 넘게 되면 퇴근을 못하고 연구실에 비치된 침낭 속에 밤을 보내야 했다. 일주일에 2〜3일은 이러한 생활이 지속되었다.
농작물 품종개량에서 육종기간을 단축시키는 것은 매우 필수적이다.
일간지에는 ‘도라지의 약배양 세계 최초 성공’이라는 기사가 대서특필 되었다.
이로부터 1년 반의 시간이 흐르고, 약배양 효율을 높이는 실험방법 중 하나로 저온처리가 주목을 받기 시작했으니, 본인이 이 분야의 실질적 최초의 연구자가 된 셈이다. 그러나 논문작성에서 실험방법을 사실대로 기록하지 못하였으니 공인받지 못한 불운의 연구자가 되었다. 그 후 약배양에 반드시 저온처리 과정을 통상적으로 적용하게 되었다. 물론 그 당시는 저온처리가 약배양 효율을 높인다는 이론은 알지 못했으니 당연한 일이다.
저자는 이와 관련해서 약배양에 방사선 자극을 주면 어떻게 될 것인가?
하는 호기심이 솟구쳤고 즉시 실험에 착수했다. 벼의 약이 분화할 시기에 감마선을 처리하여 벼에서 반수성 식물체를 얻었는데 성공하였고, 이 연구의 논문은 Congress on Cell and Tissue Culture, Anaheim, CA, USA, June 16-20(1991)에 발표한 바 있다. 총 600여 편의 논문이 발표되었는데 그 중 Agri Cell Report가 하이라이트로 선정한 15편 중 저자의 논문이 포함되어 있다.
그 당시 실험실 장비는 참으로 보잘 것 없는 시설이었다. 조직배양 에서 가장 필수적으로 갖추어야 하는 시설은 무균실인데, 지금처럼 헤파필터가 없었기 때문에 무균실에 갖춰진 장비라고는 UV램프 몇 개와 알코올램프가 고작이었다. 그래서 실험을 할 때마다 심한 오염이 발생해, 동일한 실험을 몇 번이나 반복하는 일이 비일비재했다. UV
램프는 작업하기 1시간 전에 켜두었다가 무균작업 할 때는 소등하고
염기서열 분석기술(next generation sequencing, NGS)이 발전하면서 반수체 혹은 DH 육종은 더욱 중요해졌다. 전 세계적으로 주요 작물의 유전체가 경쟁적으로 해독되었으나 반복서열이 많고, 염색체가 이형접 합성을 보이는 식물은 구조유전체의 해독이 여전히 어려운 실정이다.
게놈(Genome) 프로젝트를 성공적으로 이끌기 위해서는 유전체 순계 를 확보하는 것이 필수라고 생각한다.