## 배경 잡초 관리는 원예 작물 재배에서 가장 많은 노동력과 비용이 소요되는 작업이다. 특히 덩굴성 식물인 수박(Citrullus lanatus)은 기계 제초가 어렵다. 이로 인해 수작업에 의존하는 농가는 막대한 인력 부담을 떠안는다. 광범위 제초제인 글리포세이트(glyphosate)를 살포하면 잡초를 손쉽게 방제할 수 있지만, 제초제 저항성이 없는 수박까지 함께 말라 죽는 치명적인 한계가 뒤따랐다. 이를 극복하고자 유전자 조작 기술을 접목한 저항성 품종 개발 연구가 진행되기도 했다. 하지만 외래 유전자를 주입하는 형질전환(transgenic) 방식은 유전자변형생물체(Genetically Modified Organism, GMO) 규제 장벽과 소비자의 심리적 반발을 불러일으켰다. 최근에는 크리스퍼(CRISPR/Cas9) 유전자 가위를 응용한 염기편집(Base Editing, BE) 기술로 아세토락테이트 합성효소(Acetolactate Synthase, ALS) 유전자를 교정하려는 시도가 주목을 받았다. 그렇지만 글리포세이트의 표적인 5-에놀피루빌시키메이트-3-인산 합성효소(5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase, EPSPS) 유전자를 정밀 교정하기에는 기술적 제약이 컸다. 기존 유전자 가위는 무작위 변이를 유발하거나 교정 효율이 낮아 실제 육종으로 이어지는 개체를 선별하기가 대단히 까다로웠기 때문이다. ## 핵심 발견 중국 베이징 농림과학원(Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences) 공동 연구진은 차세대 유전자 교정 기술인 프라임 편집(Prime Editing, PE)을 적용하여 돌파구를 마련했다. 연구진은 수박의 EPSPS 유전자를 정밀하게 표적하는 PE 시스템을 구축하는 한편, 성공적으로 교정된 세포를 육안으로 확인할 수 있는 시각적 마커(visible marker)를 도입했다. 이 시각적 마커는 복잡한 스크리닝 과정을 거치지 않고도 교정이 정상 수행된 식물체만을 신속하게 걸러내는 나침반 역할을 한다. 실험을 거쳐 확보한 수박 계통은 외래 DNA가 잔류하지 않는 비-형질전환(non-transgenic) 형태로 완성됐다. 특히 이형접합체 돌연변이(heterozygous mutants) 단계의 수박은 실제 농가에서 뿌리는 표준 투여량의 제초제 환경에서도 정상적으로 생장했다. 생장 저해나 발육 부진 같은 생육 부작용(growth penalties)은 전혀 나타나지 않았다. 연구진은 교정된 수박이 일반 품종과 다름없는 활력을 보여주어 육종가들이 즉각 활용할 수 있는 최적의 모본(parental lines)이 될 것임을 입증했다. ## 의미와 전망 이번 연구 성과는 외래 DNA의 유입 없이 제초제 저항성을 갖춘 수박을 구현했다는 점에서 높은 가치를 지닌다. 이는 기존의 엄격한 GMO 규제를 우회하거나 허가 절차를 단축하는 데 큰 보탬이 될 것으로 보인다. 작물 자체의 유전체를 미세하게 교정해 자연적인 돌연변이와 구분이 불가능한 특성을 보이기 때문이다. 또한 시각 마커를 결합한 PE 플랫폼은 다른 박과 작물이나 유전적 복잡성이 높은 원예 작물 개량에도 유용한 템플릿으로 쓰일 수 있다. 다만 기술의 완성도를 높이기 위해 해결해야 할 과제들도 존재한다. 이형접합체 돌연변이가 세대를 거듭하며 저항성 형질을 안정적으로 물려주는지 관찰하는 과정이 필수적이다. 아울러 유전적 고정을 완료한 동형접합체(homozygous) 계통 확립과 다양한 기후 조건에서의 노지 실증 시험을 거쳐야 상용화 단계에 안착할 것이다.