화훼류에서의 꽃색을 결정하는 물질로는 크게 플라보노이드, 카로티노이드, 베타라인이 있다. 베타라인은 상아색, 노란색, 주황색, 빨간색, 보라색을 나타내는 색소이며, 카로티노이드는 C40개 tetraterpenoid계 물질이고, 색소체에 있어 주로 꽃에서는 노란색에 관여하지만, 장미나 국화 같은 경우에는 안토시아닌 색소와 함께 주황색/빨간색, 청동색/갈색의 색을 나타낸다. 플라보노이드는 수용성 물질이고 노란색에서 빨간색 청색에 이르는 색을 나타낸다. 생명공학적 기법을 이용한 화훼류의 꽃색 변경은 주로 플라보노이드 대사관련 유전자의 발현을 조절하여 이루어지고 있다. 화훼류에서 플라보노이드 생합성과 관련된 유전자를 조절하여 얻은 꽃이 그 유명한 "파란 장미-갈채"이다.
그렇다면 화훼류는 파란색만이 식물체에 존재하지 않은 색깔일까? 살펴보면 아이리스 제비꽃 등은 짙은 보랏빛에 가까운 꽃색을 지니고 있기 때문에 화훼류 전체에서 파란색이 없는 것은 아니다. 다만, 장미는 파란색을 띠는 장미가 없었기 때문에 파란 장미가 모든 사람의 이목을 끄는 꽃이 아니었을까 싶다. 그렇다면 유전자를 조절하여 만들어진 꽃들에는 어떤 꽃이 있을까?
페튜니아, 시클라멘, 델피니움, 아이리스, 용담 등의 꽃들은 식물체가 가진 유전자(DFR유전자)가 기질특이성을 지니고 있어서 pelargonidin 계열의 주황색 계열의 꽃은 생산되지 않는다. 생명공학자들은 주황색 페튜니아를 개발하기 위해서 내재 F3’H유전자의 발현은 억제하여 dihydrokampferol을 축적하고, 기질 물질을 이용할 수 있는 장미의 DFR유전자를 과발현하여 빨간색의 페튜니아의 색깔을 주황색으로 변경하였다. 파란 꽃색의 토레니아의 경우 내재 F3’5’H유전자의 발현을 억제하여 분홍꽃색을 지니는 개체를 얻었고, 여기에다가 다시 토레니아의 내재 F3’H유전자를 과발현하여 짙은 분홍꽃색을 개체를 개발하였다.
몇몇 화훼류에서는 Chalcone 이 꽃잎에서 노란색을 나타내는 데에 관여한다. 대부분의 chlacone의 경우 CHI에 의해 naringenin이 되어서 식물조직내에서 축적량은 미미하다. 몇몇 CHI 유전자에 transposon이 삽입되어 돌연변이가 된 카네이션에서 노란색으로 꽃이 착색되었고, 시클라멘은 CHI 활성이 결여된 것이 옅은 노란색을 꽃을 나타내었다(Itoh et al., 2002). 또한, CHR유전자를 이용하여 chlacone을 6’-deoxylchacone으로 바꾸어서 더욱 안정화된 chalcone으로 만들어서 노란색의 꽃색을 만들었다. 알팔파의 CHR유전자를 페튜니아에 도입하여 chalcone이 축적된 노란색의 꽃을 얻었으나 꽃봉오리 상태에서만 관찰되었고, 꽃잎 전체에서 색이 나타날 정도로 진하지 않았다. CHR유전자를 이용하여 다른 작물에서 실험한 결과에서도 비슷한 결과를 얻었고, 이들 유전자에 의해 안토시아닌이 생성은 감소하고, 새로운 플라보노이드물질인 liguiritigenin의 생성이 관찰되고 노란색의 꽃색을 지닌 꽃을 얻을 수 있었다.
위의 결과를 살펴보면, 작물에 따라, 그리고 작물이 지닌 유전자의 특성을 파악하여 원하는 작물에 원하는 색깔을 지니는 꽃을 만드는 것이 가능해지고 있다. 하지만, 현재 개발된 화훼류 등의 색깔을 보다 안정적으로 개발하고 위해서 플라보노이드의 조효소들과 액포 내의 산도 등의 조절연구 등이 수행되고 있고, 이러한 연구결과들을 종합한다면 머지않은 미래에 다양한 색깔의 꽃들을 만나리라 생각된다.
작성일:2010-05-04 09:30:17 152.99.82.30