이 식물은 미래의 단백질 식품일까요?
이탈리아의 바에 가면 고소하고 영양이 풍부한 것으로 알려진 오랜 전통의 콩과 식물인 루핀 콩을 맛볼 수 있습니다. 지중해 식단의 필수품이자 중동과 아프리카 지역에서 즐겨 먹는 이 콩은 수세기 동안 많은 사람들이 즐겨 먹어 왔습니다.
루핀은 주목할 만한 양의 단백질과 식이 섬유를 함유하고 있으면서도 탄수화물 함량이 상대적으로 낮고 혈당 지수가 적당하며 다양한 기후 조건에서 적응력을 발휘합니다. 그럼에도 불구하고 특정 균주에는 알칼로이드 함량으로 인해 원치 않는 양의 쓴맛이 있을 수 있습니다.
새로운 연구 에서 국제 연구팀이 낮은 알칼로이드 수치를 유발하는 ‘단맛 유전자’를 처음으로 확인했습니다. 이 발견으로 더 맛좋은 식물을 안정적으로 생산하기가 더 쉬워질 수 있습니다.
단맛을 찾아서
약 한 세기 전, 독일의 식물 육종가들은 루피누스 속 내에서 자연적인 유전자 돌연변이를 발견하여 독성 알칼로이드 수치가 현저히 감소한 ‘달콤한 루핀’을 개발했습니다. 이 육종가들은 여러 가지 바람직한 품종의 백색 루핀(루피누스 알부스), 좁은잎 루핀(루피누스 안구스티폴리우스, 주로 호주에서 재배), 그리고 덜 흔하게 볼 수 있는 황색 루핀(루피누스 루테우스)을 성공적으로 배양했습니다.
지난 수십 년 동안 루핀 씨앗은 동물 사료의 주요 원료로 각광받았습니다. 특히 단맛이 나는 품종으로 소비 전 최소한의 가공만 거치면 되기 때문에 효율성을 추구하는 농부들에게 매력적인 옵션이 되고 있습니다. 또한, 비교적 순한 맛으로 인해 루핀 기반 제품을 인간 식단에 포함시키는 추세도 증가하고 있습니다. 인간의 입맛은 쓴맛에 매우 민감하게 반응하는 경향이 있어 루핀의 매력은 더욱 커지고 있다는 점에 주목할 필요가 있습니다.
“달콤한” 루핀의 유전적 기초를 밝히기 위해 여러 가지 방법론적 전략이 사용되었습니다.
유전자 검색
덴마크 연구진은 쓴맛과 단맛 균주 모두에 존재하는 다양한 알칼로이드의 생화학적 구성을 종합적으로 분석했습니다. 이 검사를 통해 이러한 차이를 일으키는 특정 유전적 요인을 확인할 수 있었습니다.
연구에서는 특히 화이트 루핀의 유전적 측면에 집중했습니다.이를 위해 총 227종의 다양한 식물 종에 대한 광범위한 분석을 수행했으며, 특히 각 품종에 존재하는 알칼로이드 수치를 측정하는 데 주의를 기울였습니다.
이후 프랑스의 연구진과 협력하여 게놈 마커를 분석하고 알칼로이드 함량의 증가 및 감소를 근본적인 유전적 요인과 연관시키기 위해 노력했습니다.
사전 지식을 바탕으로 우리는 유전자의 위치가 수십 개의 유전자로 구성된 특정 그룹 내에 있을 것으로 예상했습니다. 이 후보군 중 특히 주목할 만한 특성을 보이는 특정 유전자가 하나 있었습니다. 따라서 우리는 이 표적 유전자 내에 존재하는 변이를 정확히 찾아내기 위해 광범위한 DNA 마커 배열을 세심하게 만들었습니다.
궁극적으로 알칼로이드 농도의 변동과 단일 뉴클레오티드 서열과 관련된 유전적 돌연변이 사이에 강력한 상관관계가 확립되었습니다.
이 특정 유전자의 돌연변이가 모든 종에 걸쳐 더 달콤한 루핀 품종을 만들어내는지 확인하려면 다른 식물에 대한 실험을 수행해야 했습니다. 그러나 특정 제한 사항과 합병증으로 인해 루핀에서는 이러한 방법을 사용할 수 없습니다.
대신, 우리는 우리가 필요로 하는 특정 유전자 변이를 가진 표본을 찾기 위해 상당한 양의 좁은 잎이 달린 루핀 씨앗을 포함하는 광범위한 스크리닝 프로세스를 수행한 Traitomic의 서비스를 찾았습니다. 그러한 종자를 찾아낸 후 그 자손을 테스트한 결과, 알칼로이드 함량이 감소하는 ‘단맛 유전자’가 존재함을 확인했습니다.
신뢰할 수 있는 마커
실제로 스위트 화이트 루핀을 재배하는 데는 몇 가지 어려움이 있을 수 있습니다. 낮은 알칼로이드 함량을 암호화하는 다양한 대립 유전자를 가진 다양한 균주가 존재하며, 이러한 균주 간의 의도하지 않은 교배는 쓴 루핀 표본을 생성할 수 있습니다.
이 연구는 식물학자들이 작업 중인 특정 품종을 식별할 수 있는 신뢰할 수 있는 유전적 지표를 제공하여 고소한 화이트 루핀의 일관된 재배를 용이하게 합니다.
현재 호주에서 주로 재배되는 루핀 품종은 좁은 잎 루핀으로, 이는 부분적으로는 화이트 루핀의 품질을 유지하는 데 업계가 직면 한 문제와 곰팡이 질병 인 탄저병에 대한 감수성 때문입니다. 가까운 미래에 화이트 루핀의 인기가 다시 회복될 가능성이 있습니다.
우리의 열망은 탄력 있는 고단백 루핀을 인간이 섭취할 수 있는 식량 공급원으로 증식시키는 것입니다.