이탈리아의 술집에 들어가면 짭짤하고 영양가 있는 간식이 제공된다. 루핀콩은 지중해 주변과 중동 및 아프리카 일부 지역에서 수천 년 동안 먹어온 콩과 식물이다.

루핀은 단백질과 섬유질이 매우 풍부하고 탄수화물이 적으며 혈당 지수가 낮고 다양한 기후에서 쉽게 자랄 수 있다. 그러나 일부 품종에는 불쾌할 정도로 쓴 알칼로이드가 많이 함유되어 있다.

새로운 연구에서, 국제 연구팀은 낮은 알칼로이드 수치를 담당하는 "단맛 유전자"를 처음으로 확인했다. 이 발견으로 인해 더 맛있는 식물을 안정적으로 생산하는 것이 더 쉬워질 수 있다.

달콤함을 찾아서

약 100년 전, 독일의 식물 육종가들은 쓴 알칼로이드 함량이 훨씬 낮은 "달콤한 루핀"을 생산하는 자연 돌연변이를 발견했다. 그들은 달콤한 품종의 흰색 루핀(Lupinus albus), 잎이 좁은 루핀(Lupinus angustifolius, 호주에서 재배되는 주요 유형) 및 덜 흔한 노란색 루핀(Lupinus luteus)을 생산했다.

지난 50여년 동안 루핀은 농장 동물을 위한 식품으로 더욱 흔해졌다. 달콤한 루핀은 사용하기 위해 광범위한 세척이 필요하지 않기 때문에 이에 좋다. 또한 인간이 점점 더 많이 섭취하고 있으며 우리는 쓴맛에 매우 민감하다.

"달콤한" 루핀의 유전적 기초를 찾기 위해 우리는 몇 가지 접근법을 사용했다.

유전자 검색

덴마크에 있는 우리 동료들은 쓴맛과 단맛이 나는 다양한 알칼로이드의 생화학을 연구했다. 알칼로이드 구성의 변화를 관찰함으로써 우리는 관련된 유전자에 대한 아이디어를 얻을 수 있다.

내 연구는 유전학 분야에 관한 것이었다. 우리는 227종의 백색 루핀을 분석하고 알칼로이드 수치를 테스트했다.

그런 다음 프랑스의 동료들과 함께 루핀 게놈 전체의 마커를 조사하고 높은 알칼로이드 수준과 낮은 알칼로이드 수준을 유전학과 연관시키려고 노력했다.

우리는 수십 개의 유전자로 구성된 특정 영역에서 유전자가 어디에 있을 것이라고 생각하는지에 대한 단서를 갖고 있었다. 가장 유망해 보인다고 생각되는 것이 있었기 때문에 우리는 그 유전자에서 어떤 서열이 다른 지 알아내기 위해 많은 DNA 마커를 설계했다.

결국 우리는 알칼로이드 수준의 변화와 유전자의 단일 서열 변화 사이의 매우 강력한 연관성을 발견했다.

마지막 테스트는 이 유전자의 변이가 다른 유형의 루핀에서도 단맛을 생성하는지 여부를 알아내는 것이었다. 일부 다른 식물에서는 이를 수행하기 위해 유전자 변형 도구를 사용할 수 있지만 루핀에서는 여러 가지 이유로 이것이 어렵다.

대신 우리는 Traitomic이라는 회사를 찾았다. 그 회사는 우리가 찾고 있던 돌연변이와 정확히 일치하는 자연적으로 발견될 때까지 잎이 좁은 루핀의 씨앗을 엄청나게 많이 선별했다. 그리고 우리가 그 식물을 테스트했을 때 알칼로이드 함량이 낮아서 우리가 실제로 "단맛 유전자"를 발견했음을 확인했다.

신뢰할 수 있는 마커

실제로 달콤한 화이트 루핀을 키우는 것은 약간 까다로울 수 있다. 서로 다른 낮은 알칼로이드 유전자를 가진 여러 가지 계통이 있으며, 이러한 계통이 교차 수분되면 결과는 다시 한번 쓴맛이 나는 루핀 식물이 될 수 있다.

이 연구는 식물 육종가들이 어떤 계통을 다루고 있는지 알 수 있는 신뢰할 수 있는 유전적 표지를 제공한다. 이는 달콤한 화이트 루핀을 지속적으로 재배하는 것이 훨씬 더 쉬울 것임을 의미한다.

현재 호주에서 재배되는 대부분의 식물은 잎이 좁은 루핀이다. 부분적으로는 업계가 흰색 루핀을 달콤한 상태로 유지하는 데 어려움을 겪었기 때문이다(부분적으로는 흰색 루핀이 루핀 탄저병이라는 곰팡이 질병에 시달렸기 때문이다). 그래서 아마도 미래에는 흰색 루핀이 다시 등장하는 것을 보게 될 것이다.

우리의 비전은 인간이 섭취할 수 있는 고단백의 강건한 루핀을 더 많이 재배하는 것이다.