콜롬비아 아보카도에는 아직 잘 알려지지 않은 유전적 다양성이 있을까요?

상세 설명

자연 서식지 밖에서 유지하는 현지외 식물 수집자원의 유전체 특성을 파악하면, 중복되는 수집자원을 찾아내고 숨겨진 변이를 포착하며 기준 수집자원군을 구축해 유전자원의 활용을 높이고 예비육종과 육종을 지원할 수 있다.

하지만 작물 유전자원 집단의 생물다양성을 연구할 때 진화유전체 분석이 통합되지 않는 경우가 많다. 아보카도(Persea americana Mill.)도 그러한 사례로, 아메리카를 대표하는 이 과수 작물은 영양적 특성 덕분에 전 세계적으로 전례 없는 재배 확대를 겪었다. 상업적으로 이용하는 클론의 수가 매우 제한적이어서 아보카도 재배지는 질병과 기후변화에 점점 더 취약해지고 있다. 따라서 멕시코와 중앙아메리카의 전통적인 유전자원 집단에서 유래한 상업 품종을 넘어, 진화적으로 새로운 특성과 유전적 다양성의 원천을 탐색하는 일이 중요하다.

연구진은 콜롬비아 아보카도 나무의 유전체 다양성을 규명하고자 했다. 이 관찰적 유전체 연구에서는 콜롬비아 국가 유전자은행의 수집자원 144점과 콜롬비아 북서부 안데스 지역 상업 과수원의 재료 240점을 대상으로, 축소표현 유전체 라이브러리를 구축하고 시퀀싱 기반 유전자형 분석(genotyping by sequencing)을 수행했다. 이렇게 얻은 시퀀싱 리드를 기존에 알려진 세 아보카도 집단, 즉 레이스라고도 부르는 멕시코계·과테말라계·서인도계의 기준 유전자형 서열과 통합해 단일염기다형성(SNP) 4931개를 찾아냈다. 이어 집단 구조와 계통적 다양성을 분석하고, 콜롬비아 유전자원에서 새로운 유전 집단이 생겨났을 가능성을 설명하는 진화 시나리오를 재구성했다.

집단 사이에 유전자 흐름이 있었다는 증거에도 불구하고 인구학적 층화가 확인됐다. 연구진은 기존의 세 아보카도 집단 외에 독자적인 콜롬비아 집단을 발견했으며, 이 집단 안에는 안데스와 카리브해라는 지리적 기원과 관련된 유전적 하위 구조가 있을 가능성도 확인했다. 계통 분석과 ABC 인구사 모델링은 콜롬비아 집단이 인류의 농업 시작 이전인 플라이스토세에 진화했으며, 기존에 인정된 세 레이스 중에서는 서인도계가 가장 가까운 친척일 것임을 시사했다.

연구진은 남아메리카 북서부가 그동안 드러나지 않았던 새로운 대립유전자의 원천을 제공하며, 이를 통해 콜롬비아와 해외의 특정 생태·지리적 지역에 잘 적응하는 대목 후보를 선발하는 아보카도 예비육종 전략을 강화할 수 있다고 결론 내렸다.