유전체 분석 및 AI 기술을 활용하여 더위, 가뭄과 같은 기후변화에 강한 품종을 개발하는 기술

정밀한 유전적 특성 예측과 효율적인 육종 과정을 통해 환경 변화 및 조건에 따라 우수 품종을 신속하게 개발하여 지속가능한 농업 실현에 기여

향후 5년 : 정밀 유전체 분석 기술 및 인공지능 기반 정밀 육종 기술 개발

향후 10년 : 기후변화에 강한 다양한 작물 품종의 상업적 활용

1) 환경 스트레스에 대한 식물의 유전적 적응 연구

- 기후변화로 인한 환경 스트레스에 대응하는 식물의 유전적 적응 메커니즘 연구

- 스트레스 조건에서 식물의 생존과 생산성을 높이는 유전자의 발견 및 활용

2) 고급 유전체 분석 및 데이터 처리 기술

- 식물의 유전적 특성과 환경 반응을 종합적으로 이해하기 위한 유전체, 전사체, 단백체, 대사체 데이터와 같은 다중 오믹스 데이터를 통합 분석하는 기술

- 인공지능 알고리즘을 활용하여 유전체 데이터에서 복잡한 패턴 인식 및 유전적 특성을 예측하는 기술

3) 정밀 유전자 편집 및 육종 최적화 기술

- 특정 유전자 변이를 정밀하게 조작하여 특정 특성을 개선하기 위한 유전자 편집 기술 (CRISPR-Cas9) 고도화

- 병충해, 가뭄, 고온 등에 대한 내성을 갖는 유전적 다양성 확보 기술

- 컴퓨터 시뮬레이션 및 데이터 분석을 통해 육종 프로세스의 효율성과 정확성을 높이는 기술 최적화

식물의 유전적 특성과 환경 스트레스에 대한 반응을 더 정확하게 이해하고 예측하기 위하여 정밀하고 고도화된 유전체 분석 및 육종 기술이 필요 - 또한 기후변화의 다양한 시나리오에 따른 식물의 성장과 생산성을 예측할 수 있는 모델 개발이 중요

글로벌 종자 기업들은 이미 다중 오믹스 정보 및 인공지능(AI)을 기반으로 한 디지털 육종 기술을 활용하고 있으며, 이 기술을 기반으로 기후변화 맞춤형 정밀 육종이 상용화되는 추세 싱가포르 국립대 연구진은 우산이끼와 애기장대에서 WRKY 전사인자가 염분 스트레스에 반응하는 것을 밝힘 - 이는 지하수 염분 농도 상승에 대비하기 위한 내염성 작물 육종 연구에 활용될 것으로 기대(Nature Plants, 2021) 일본 국립유전학연구소와 도쿄도립대는 염분에 수십 배 강한 인도산 야생벼로 유전자 편집 기술을 활용한 새로운 품종 개발을 진행 중 다양한 국가의 연구소와 대학들이 협력하여 국제적인 네트워크를 구축하고 연구 데이터와 유전체 정보의 공유를 촉진 - 기후변화에 강한 식물 품종 개발 연구들이 추진 중(Pourkheirandish, Frontiers in Plant Science, 2020; Naqvi, Frontiers in Plant Science, 2022)

국내 대학 및 연구 기관들은 기후변화에 강한 작물 품종 개발을 위해 유전체 정보를 활용하는 연구를 진행 중 농촌진흥청은 벼에서 염분 스트레스에 반응하는 1,124개 유전자를 규명하였고 염해를 극복하는 작물 육종에 활용 중 정부는 디지털 육종 기술 연구 및 개발을 지원하기 위해 관련 정책을 수립하고 있으며, 이는 연구개발의 활성화와 기술혁신을 촉진하고 산업계와의 협력을 강화하는 데 중요한 역할을 함

다중 오믹스 정보를 활용한 유전체 분석 및 인공지능 기반 디지털 육종 기술은 육종 기간을 단축하고 육종 성공률을 제고 - 이는 작물의 생산성 및 품질을 높이는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대

기후변화에 대응하는 지속가능한 농업 방법의 보급으로 식량 안보 및 생태계 균형 유지에 기여할 것으로 기대

디지털 육종 기술 연구 개발을 위한 장기적인 투자 및 정부 지원 필요기술 개발 및 상용화를 위한 산업계와 학계의 협력 강화 필요유전자 편집 및 디지털 육종 기술에 대한 사회적 수용도 제고 및 윤리적, 법적 규제 마련 필요

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