제6장 숲과 나무의 유전적 개량

제6장 숲과 나무의 유전적 개량

세계적으로 1950년 시작 우리나라에서는 임목개량이 1955년에 시작되어 1956년 임목육종연구소가 설치되었는데 다른 작물에 비해 늦게 시작된 이유
1. 무한성(자원자원)
2. 유전적 개량에 대한 인식부족
3. 거대, 장수성(연구재료로써 불편한 점)

제1절 임목의 유전적 특성
* 임목은 다른 종류의 동식물군보다 훨씬 다양한 유전변이를 가지고 있다.
(적응력이 높아지기 위해 다양한 환경에 적응해야 하기때문)
* 장수성과 거대성이 연구재료로 부적합하지만 영양번식으로 영구적으로 유지가능한 장점도있다.

제2절 산림유전학의 기초

1. 유전물질의 본질
세포구조와 DNA(deoxyribonucleic acid)

표 6-1 임목의 중요 속 별 염색체수

*( )안의 가변적이란 수종에 따라 다른 경우가 있음을 의미함.

☆ 상동염색체가 한쌍있는 것-->2배체(diploid, 2n)
☆ 반수체(haploid) 배우자에는 염색체가 하나씩 들어있는 경우
☆ 체세포분열과 생식세포분열
* 유전자좌(gene locus): 염색체상의 유전자의 위치
* 유전자형(genotype): 유전자좌에서 유전정보의 상태
* 표현형(phenotype): 현재 볼 수 있는 상태
* 대립유전자(allele): 염색체 상에 서로 마주보고있는 유전자
* 동형접합체(homozygote): 같은 종류의 대립유전자 Aa, aa
* 이형접합체(heterozygote): 다른종류의 대립유전자 Aa

2. 유전자의 작용
* 형질의 표현형 = 유전자형 X 환경
* 질적형질(qualitative traits): 꽃의 색깔처럼 단 하나의 유전자에 의해서 지배되어 불연속적인 표현형 변이를 보이는 형질, 불연속 변이를 나타냄
* 주동유전자(major gene): 한형질에서 효과가 뜨렷한 하나 또는 소수의 유전자.
* polygene(복합유전자): 한형질을 여러개의 유전자가 관리하는 경우,
* 양적형질 유전(quantitative traits): polygene에 의해 유전되는 형질, 정규분포변이를 나타낸다.
* polymeric gene(동의 유전자): 대여섯개의 소수 유전자에 의해 지배받는 형질, 내병성형질등
I. 상가적작용(우성이 없는 경우; aa=1, Aa=1, AA=2; Aa가 중간값),
II. 부분우성(aa=0, Aa=1.5, AA=2)
III. 완전우성(aa=0, Aa=2, AA=2)
IV. 초우성(aa=0, Aa=2.5, AA=2)

3. 유전변이의 변화와 유지기작
<천연림의 유전변이>

유전변이 종류 변이

1. 위도변이            자연도태
2. 생태변이            이주
3. 집단발생변이        유전자이동
4. 분포변이            돌연변이
5. 가계변이            by chance
6. 개체변이            genetic drift

제3절 임목육종의 목적과 기술

1. 임목육종의 목적
삼림유전학(forest genetics): 삼림의 유전현상을 다루는 기초학문
임목육종학(forest breeding): 유용형질을 지닌 임목개체나 계통을 얻기위한 산림유전학의 응용분야

2. 임목육종의 기술

(1) 수형목 선발에 의한 임목육종
① 수형목 선발(plus tree selection)
* 육종목표를 설정하여 주변의 비교목과 비교하여 우수한 개체목을 후보목으로 선정한다.
* 수형목으로 등록
* 접수나 삽수를 채취 clone bank를 조성(육종재료로 사용)
* 수형목수가 작으면 선발효과가 커질지 모르나 유전변이의 부족으로 지속적인 육종을 할 수가 없다.

② 차대검정(progeny test)
* 수형목-->표현형에 의해 선발된 것으로 유전적인 우수성을 검정하기 위해 차대검정실시
* 수형목에서 채취된 종자로 얻어진 묘목의 생장 상태를 포장이나 조림지에서 일정기간 조사하여 수형목의 우수성을 평가하는 것

③ 채종원(seed orchard)
* 임목육종의 1차목표->유전적으로 개량된 종자의 대량공급
* 채종원->수형목을 한군데 모아 심어서 우수한 종자를 얻는 종자생산임지
(수형목의 유전자형에 대한 평가가 이루어진 수형목클론을 재료로 조성)
(차대검정에 오랜 세월이 걸리기 때문에 수형목 선발과 동시에 이루어지고 있다)
* 채종원에 중요한것-->구성클론수와 이들의 배치법
* 모든 클론의 개화결실이 고르게 이루어지도록 유도하는 것이 가장 중요하다.
(자가수정이나 근친교배의 위험성이 높다)

④ 유전적 획득량
* genetic gain(유전적 획득량): 대상형질의 개량효과
ΔG = ih² i=선발차, h2=유전력
* 선발강도의 결정과 함께 육종집단의 유전적변이를 충분히 유지시켜야한다.
* 전진세대육종(advanced generation breeding): 지속적으로 몇 세대에 걸쳐 이루어지는 육종법에서 선발강도와 함께 유전적변이를 중시해야한다.

(2) 임목육종에 이용되는 다른 방법
① 산지시험
* provenance testing(산지시험): 산지란 원래의 자생지의 의미
* 분포영역이 넓거나 집단간 변이가 큰 수종은 산지시험이 필수적이다.
* 같은 식재지에 산지별로 식재하여 그 결과로 산지를 판정

② 외래종 도입
* 외래종(exotic introduction): 자연분포지를 떠나 생육하고 있는 임목에 대한 총칭
* 대규모 산지시험후에 적지를 선정
* 목재생산성 및 병해충에 대한 내성등이 주요 관찰 항목이된다.

③ 종간 잡종
* 종간잡종(interspecific hybridization): 내병충성이나 환경인자에 대한 내성에 많이 이용된다.
* Pinus rigida x P. taeda => x P. rigitaeda

제4절 산림유전자원의 보전
1. 유전자원 보전의 중요성
* 야생종: 다양한 유전변이를 가지고있어 중요한 유전자원
* 전세계적으로 무분별한 개발로 많은 양의 야생종이 소멸 멸종위기에 처함.
* 유전자원 고갈=> 형질개량을 할수없을 뿐만아니라 생산성을 기대할 수없다.
* 삼림생태계 전체의 안정성에 삼림유전자원 보존이 중요하다.

2. 유전자원 보전방법
* 보전의 양적요소: 유전자, 개체, 집단 등의 수와 크기
* 보전의 질적요소: 집단내, 종내의 변이
* 시간적 요소: 단기간 보전과 진화과정에 의한 변화를 수용하는 장기간의 보전
* 보전의 종류: 현지내 보전과 현지외 보전 및 기내보전

(1) 현지내 보전
* in situ conservation: 생태계나 종내 다양성을 그들의 자연적인 환경안에서 보전
(대규모 보전이 가능)
* 복합적인 극상의 생태계 안에서 종간의 상호 의존성이 높아 단일종의 임분 조성이 곤란한종, 발아기간이 너무 짧거나 인위적으로 타파하기 어려운 휴면성을 지닌종, 특수한 동물이나 생태계의 기타 요소에 의해서만 생식이 가능한 종의 보전법을 이용된다.
* 형질의 동적인 보전 가능(내병충등과 같은 생물상호관계)
* 생태계의 안정성(주수종뿐만아니라 여러 가지 부수적인 종의 다양성유지)
* 동일한 보전지역에서 서로 다른요소 보전이 가능(산림자원, 사료생산, 야생동물)
* 대상지역이 넓고 관리가 다양하고 복잡하여 효율이 떨어질수있으며 자연적 재해에 노출되어 있어 위험도가 크다.

(2) 현지외 보전
* 자연생육지 이외의 장소에 식재하거나 유전자, 세포, 꽃가루등을 실내에 저장하는 방법을 =>ex situ conservation
* 멸종위기, 생존위협을 받고있어 현지 보존이 불가능한 경우, 자연상태에서 유전적 고유성이 유지되기 어려운 집단에 현지외보전이 필요
* 장점; 원하는 유전변이 보전이 용이
단점; 자연적 진화과정을 허용하면서 이루어지는 생태계의 동적보전이 불가능함.
* 현지보전에 대한 보완적 방법으로 현지외보전이 이용되는 것이 아니라 환경변화로 필수적인 방법으로 이용되고 있다.
* 보전=> 보호나 방치가 아니라 뚜렷한 자원에 대한 적극적인 관리
* 실내저장법
(1) 저온저장(5-4도씨)
(2) 초저온저장(-196도씨 액체질소)=>세포, 조직, 생장점 보전

제5절 생명공학과 임목육종
* 생명공학기술의 의학, 농학 기타 생명공학분야에 광범위하게 이용되고 있음
* 광합성유전자, 리그닌 유전자, 제초제 내성유전자등에 대한 연구가 진행중
* 전통적 육종방법에 새로운 탈출구를 제공할 것임
* 임목은 자연환경 제어가 불가능 하기 때문에 재배 환경하에서 유전공학도 이루어져야 한다.

제 6절 산림유전학과 임목육종의 미래
* 생물자원의 효율적 이용, 관리에는 이들의 생리나 유전과 관련된 기본 지식이 우선적으로 얻어져야 한다.
* 삼림은 복합적인 자원으로 임목이외에 하층식생 및 토양 미생물까지 생태계전체가 중요한 연구부분이 된다.
* 삼림유전자원의 보전=> 미래 새로운 환경에 필요한 중요한 자원으로 활용된다.
* 삼림 유전자원이 자원의 이용측면에서 점차 감소되는 한편 환경과 생태계의 안정을 위해 다양하게 보전되어야하는 양면성을 제대로 관리 조화시켜야한다.

참고 자료 I.
<고전적 임목육종의 방법>
1. 선발육종법(breeding by selection)
1) 집단선발육종: 집단을 구성하고있는 수목의 개체중 특정한 형질이 우수하다고 생각 되는 것들을 골라서 다음대의 조성의 재료로 이용하는 방법
* 채종임분(자연림 또는 인공조림지에서 불량개체를 제거한 다음 종자채종 집단으로 이용하는 임분)
2) 개체선발 육종
(1) 수형목(plus tree) 표현형이 우수한 임목
정형수(elite tree) 유전자도 우수한 임목
(2) 클론보존원과 채종원

* 채종원의 유의점
1) 부근에 같은 수종의 꽃가루가 없을것
2) 필요한 면적이 있을것
3) 경사가 완만, 교통이 편리한곳

* 채종원의 내부설계시 주의사항
1) 각클론간의 교배 기회를 되도록 같게할것
2) 같은 클론간의 교배 기회를 되도록 적게 할것
3) 간벌후에도 위에 두가지 조건이 변하지않을것
4) 클론 검정에도 효과적인 설계가 되도록할것

(3) 잡종채종원
소나무와 해송, 일본잎갈나무와 유롭낙엽송, 리기다와 테다소나무

(4) 무성번식
접삽목, 조직배양법

(5) 차대검정(progeny test)
자식의 생육을 보고 보모수의 우열을 가리는시험

2. 교잡육종법
1) 개화결실의 촉진
2) 제웅
3) 꽃가루의 저장
4) 교잡의 방법
5) 교잡종자의 임성

3. 돌연변이육종법
1) 변이
2) 돌연변이유발
(1) colchicine처리
0.01 - 1 % 콜히친 수용액
(2) 방사선 조사처리
X선, r선 중성자, 방사선 동위원소처리
감마포장처리법
(3) 배수성 수목의 확인
헥형분석법

참고자료 II.
<1.3.3. 산림생물공학. 신물질>
한국임학회 창립40주년사. 2000.한국임학회,31-37

1) 우리나라의 산림생물공학의 역사적 배경
우리 나라의 임목육종은 1955년에 교잡육종으로 시작되어 선발육종 및 도입육종으로 그 기틀을 잡아갔으며 1960년대에 들어서 선발육종의 이론과 실제를 확실하게 다져 채종원 조성에 박차를 가하였다. 이러한 교잡, 선발 및 도입 육종법과 병행하여 1970년이래 전 세계적으로 새롭게 부상한 유전공학적 연구기법은 1978년에 우리 나라 임목육종연구 분야에도 적용되기 시작하였다.
1960년대 말 당시 원자력 연구원 한창렬 박사가 주도한 식물조직배양법은 여러 식물종에 응용하게 되었으며 1970년대 새롭게 발달된 유전공학적 기법에 접목되어 식물육종분야에 신기술로 등장하게 되었다.
우리나라의 임목육종에 유전공학이 도입된 것은 임목육종연구소 식생과에 조직배양실이 창설된 1978년이 그 효시이다. 1976년에 그 당시 식물의 기내수정기법을 개발하여 유명한 일본 동북대학교 농학연구소 가메야(龜谷) 박사연구실에서 식물조직배양기법을 연수하고 귀국 한 박용구 연구관은 최정석 소장에게 임목조직배양에 대한 연구를 시작 할 것을 건의하여 1978년에 임목육종연구소에 조직배양실이 설립되었다. 이때부터 조직배양에 대한 체계적인 연구기반이 다져서 오늘날 임업연구원 임목육종부의 생물공학과의 모체가 되었다.

2) 연구 조직의 변천
우리나라의 산림유전공학의 발전은 전 임목육종연구소 조직 변천에 따라 큰 영향을 받아 왔다. 1978년 설립된 조직배양실은 박용구 연구관이 맡아 3년여 기초적인 기반을 닦은 뒤 1981년부터 이석구 연구관과 김재헌 연구관이 담당하여 새로운 도약 단계를 맞이하였다. 1990년이후 윤양 연구관이 조직배양실을 이어 받아 발전의 계기를 만들었으며 1992년부터 이보식 연구소장의 부임에 즈음하여 생물공학분야에 전폭적인 후원에 힘입어 손성호 연구관에 의해 도약적인 발전을 이루어냈다. 그 후 1998년 신설된 생물공학과를 손성호 연구관이 관장하면서 조직배양과 생물공학의 산업화가 이루어 져서 새로운 발전의 시대를 맞이하고 있다.
각 대학의 산림관련 학과에서도 1980년 중반 이후부터 임목의 조직배양 및 유전공학적 연구가 활발해지기 시작했으며 대부분이 임목육종연구소를 거쳐 간 교수들에 의해 활성화되었다. 충북대학교 산림자원학과 박재인교수, 강원대학교 산림자원학과에 이재선교수, 국민대학교의 전영우교수, 경북대학교 임학과 박용구교수 등이 주로 활약을 해오고 있으며 관련학과로는 전북대학교 생물학과 소웅영교수 연구실에서 임목에 관한 연구를 많이 수행하여 이 분야에 크게 공헌하여 왔다.

3) 연구 발전 내용

(1) 초창기(1978-1986)
조직배양 시설이 새로이 갖추어 지기 시작하고 조직배양의 필요성과 그 응용성에 대한 기대가 매우 크게 부각되던 시기이다. 1978년에 임목의 조직배양에 대한 실험시설과 기구등이 갖추어 졌다. 초창기의 임목조직배양은 주로 교잡, 선발 및 도입육종에 대한 보완적인 방법으로 이용되었다. 재료의 소독기법 등과 같이 기내 배양을 위한 재료를 만드는 것과 같은 초보적인 실험들이 주로 수행되어졌으며 잣나무의 배 배양에 의한 종자내의 휴면물질의 동정과 같은 유전 생리적인 연구도 수행되었다. 또한 우량 유전자를 가진 수형목를 대량으로 영양 번식시킬 수 있는 체세포배 유도실험들도 시도되었으나 그때까지는 성공하지는 못했다.

(2) 기반조성기(1988-1993)
이 시기는 임목육종연구소 조직배양실에서 상당한 수준의 기술적인 성장을 이룬 시기로써 임목의 대량증식, 배수체 육종의 재료로 이용할 수 있는 약배양, 체세포배 발생 캘러스배양, 교잡이 이루어지지 않는 종간 또는 수종간 세포잡종을 만들기 위한 원형질체 배양 등에 대한 연구가 이루어졌다. 이시기에 일년생 식물종에서 유전자조작에 의한 새로운 식물종을 창출하는 연구에 영향을 받아 임목에서도 형질전환에 대한 연구가 시작되었다. 여러 분야의 연구가 동시다발적으로 이루어 졌으나 경쟁력을 가진 연구는 이루어지지 못하고 있든 시기였다.

(3) 도약기(1994-1999)
1990년대에 들어와서 생명공학적인 성과가 다른 식물연구분야에서 서서히 나타나기 시작했으며 형질전환 식물체가 실제 농장에서 재배되어 식탁에 오르게 됨으로써 생물공학연구는 세계 여러 나라에서 새로운 차원으로 발전하게 된다. 이에 따라 임목육종연구소에서도 책임을 맡아 부임한 이보식 소장의 적극적인 지원과 생물공학에 대한 장기적인 안목으로 도약기를 맞이하게 된다. 대규모의 초대형 project를 수행 할 수 있는 system을 갖추게 되었으며 산업과 직접적으로 연계가 되는 새로운 개념의 생물공학적 기법에 주력하여 명실상부한 도약기에 들어서게 된다. 이 시기에는 부가가치가 매우 높은 의약품 개발이나 신소재개발과 같은 연구에 치중하여 경제적 파급효과가 큰 연구에 주력하였다. 항암제로 치료효과가 높고 매우 고가인 taxol에 대한 연구가 시작되어 얻어진 연구성과가 민간기업으로 기술이전을 할 수 있게 되었으며 그 뒤를 이어 탱크배양에 의한 산삼 대량증식, 두릅의 초고속 대량 증식법 개발 등을 이룰 수 있는 개가를 올렸다. 이것은 새로운 배양기술인 공기주입용 대형 생물 배양기를 개발했기 때문에 가능하게 된 것이며 이러한 성과가 현재의 임목육종부의 생물공학과의 주요 연구사업으로 자리잡게 되었다. 앞으로 형질전환, 세포배양기술, 버섯과 같은 유용식물의 배양기법 등에 대해서도 매우 밝은 전망을 가지고 새로운 연구가 추진 되고있다.

4) 각 분야별 연구 발전 개요
  (1) 대량증식
  임목육종에서의 조직배양기술 중 대량증식 기법은 매우 유용한 기술이다. 수형목 등의 우량유전자를 가진 개체를 영양 번식시키는 방법으로써 접목이나 삽목법이 이용되어 왔는데 삽목은 수종이나 품종에 따라 변이가 많이 있으며 증식되는 양도 년간 수십 본에 지나지 않는다. 또한 삽목이 잘 안 되는 것은 접목법을 이용하게 되는데 기술적으로 접목불화합성과 같은 문제가 많아서 성공여부가 불투명한 경우도 있다.
   조직배양에 의한 대량증식법은 포플러의 경우 박과 손(1993)이 개발한 잎 표피세포에 침으로 자극하는 기법을 이용하면 한 개의 선발개체에서 포플러인 경우 년간 수십만 본까지도 증식이 가능할 정도로 급속 대량 증식을 시킬 수 가 있다. 현재까지의 연구성과는 다음과 같다.
    수원사시(김재헌등 1981; 손성호, 1993, 1995), 감나무(박용구, 1990), 황벽나무(김정희, 1992), 리기테다(김재헌 1982), 금강소나무(최명석, 1993), 아까시나무(박용구, 1994; 우종호, 1995), 오동나무(이석구, 1985), 상수리나무(이봉춘, 1985; 문흥규, 1987, 1991, 1993; 현영일, 1991), 자작나무(홍성호, 1986; 이봉춘,1986; 문흥규, 1991), 호도나무(이문호, 1986; 1990; 권영진, 1990), 소나무(김재헌, 1987; 손성호,1993), 다래(이문호, 1987), 흰배롱나무(이봉춘, 1987), 사시나무(노의래, 1988), 피나무(윤양, 1988; 1989), 왕머루(이문호, 1989), 물박달나무(이봉춘, 1990), 산사나무(문흥규, 1990), 박달나무(권영진, 1992), 후박나무(김찬수, 1992), 망개나무(윤양, 1992), 들메나무(윤양, 1992), 마가목(문흥규, 1993, 1997), 참나무류(문흥규, 1993), 거제수나무(권영진, 1994)

, 떡버들(이봉춘, 1995), 산개나리(문흥규, 1997), 유프라티카포플러(정은주, 1997)

(2) 약배양
반수체를 생산하기 위한 가장 확실한 수단인 약 배양기법은 작물육종에서는 매우 유용한 기술로 이용되고 있으며 많은 반수체 식물을 만들어 냄으로써 배수체 육종에 대한 성과를 높이고 있다. 임목의 경우에도 여러 가지 식물에 대해 응용하고 있으나 가장 많은 성공을 거두고 있는 것은 포플러류로써 우리나라에서 얻은 성과는 다음과 같다.
수원사시(김재헌, 1983), 황철나무(김재헌, 1986), 포플러(현신규, 1986), 4배체 현사시나무(손성호, 1995)

(3) 캘러스
조직배양에서 기내식물체를 유도하기 위해 거치는 첫 단계가 캘러스를 만드는 탈분화법이다. 탈분화 이후에 세포배양이나, 생리적인 영향 등 여러 가지 문제를 연구함으로써 새로운 기법을 적용할 수가 있는 기초재료로 이용 할 수가 있다. 현재까지 연구결과는 다음과 같다.
현사시(김재헌, 1986; 문흥규, 1987; 손성호, 1993), 수원포플러(장석성, 1989), 잣나무(박용구, 1986, 1993; 김우룡, 1986), 구기자나무(박용구, 1993), 아까시나무(우종호, 1995), 차나무(박용구, 1997), 낙엽송(신동일, 1997), 소나무(박용구, 1984), 가중나무(이상구, 1989).

(4) 세포배양
탈분화된 조직을 세포상태에서 배양함으로써 생리학적인 연구 대상으로 다루어지며 세포배양 시 생산되는 유용 이차대사산물에 대한 연구를 수행 할 수 있는 새로운 재료를 제공하는 기법이다.
리기테다(이경준, 1984), 양버들(김지문, 1987), 수원사시나무(장성석, 1988), 현사시(박용구, 1992, 1996), 무궁화(김용욱, 1995).

(5) 원형질체배양
유전적으로 교잡이 불가능한 종간 또는 속간 교잡종을 만들 수가 있는 방법 중에 하나가 원형질체를 융합하여 잡종세포질을 가진 신품종을 유도하거나 두 개의 핵 유전자까지 완전히 합쳐진 새로운 식물을 만들어 냄으로써 지구상에 존재하지 않는 신종을 만들어 낼 수 있다. 이미 1980년대 초반에 독일의 과학자들에 의해 만들어진 토마토와 감자의 잡종식물은 유명하게 되었다.
현사시(윤양, 1985; 김정석, 1988; 박용구, 1986,1987,1998), 소나무(이경준, 1985), 수원사시나무(장석성, 1987; 박용구,1990, 1992), 가중나무(박용구, 1991), 양버들(이재순, 1987), 수원포플러와 구아디포플러 잡종식물체 유도(박용구, 1992), 포플러류(박용구, 1994), 이태리포플러(박용구, 1996), 은백양(박용구, 1987).

(6) 체세포배배양
우량임목의 대량증식 방법 중에 부정아를 유도하여 증식 시키는 방법이외에도 체세포에서 배를 유도하여 체세포배를 유도함으로써 유전형질이 똑같은 개체를 만들어 낼 수가 있다. 이들 체세포배를 초저온저장기법에 의해 초장기 보존을 할 수가 있으며 인공종자를 만들어 대량으로 동시에 증식시킬 수도 있다.
호도나무(이봉춘, 1988), 무궁화(이봉춘, 1991; 김용욱, 1995), 상수리나무(김용욱, 1992), 멧대추(문흥규, 1993), 구기자나무(김병원, 1993), 아까시나무(박용구,1993,1994; 우종호,1995), 굴참나무(김용욱, 1995), 양황철나무(박용구, 1995, 1997), 멀구슬나무(문흥규, 1996), 찰피나무(문흥규,1996), 해송(Bozkov, 1996) 두릅나무(문흥규, 1998).

(7) 형질전환 및 벡터개발
식물유전공학의 하이라이트는 유용유전자를 클로닝하여 다른 식물에 도입한 후 발현시킴으로써 새로운 형질을 가진 식물체를 만들어 내는 것이다. 임목에서도 여러 가지 열악한 형질을 개선하기 위해 생물계에서 찾아낸 우량 유전자를 클로닝한 유전자를 도입하여 새로운 식물체를 창출해내는 형질전환기법이 크게 관심을 끌고 있으며 이 분야의 발전이 앞으로의 유전공학분야를 선도적으로 이끌어 가리라고 기대되고 있다.
소나무와 상수리나무(최완용, 1988), 수원사시(김재헌, 1989), 사시나무(이병실, 1989), 현사시(정경호, 1989), 해송과 수원사시 x 양버들(최완용, 1990), 임목용 벡터개발(노은운, 1994; 1995), 양버들(김용욱, 1995), 포플러형질전환(정경호, 1989; 박용구, 1992), 양황철나무 형질전환(박용구, 1990), Cab유전자의 잡종포플러에 도입과발현(박용구, 1991), 왜성유전자의 고등식물에 도입(박용구, 1992; 정재동, 1993), 구기자나무에 rolC gene 도입(박용구, 1995), OMT 유전자 형질전환(박용구, 1998), 소나무(홍용표,1998), 전나무(홍용표,1998), 사시나무(횽용표, 1998), B형감염백신 식물체(노은운, 1996), 프라스틱발생 식물체(노은운, 1998)

(8) 신물질개발
최근 생물공학의 발전은 유용물질의 개발과 이용에 있다. 고급색소개발, 항생제 및 의약품 개발 등은 매우 매력 있는 연구분야로 부각되고있으며 많은 연구가들이 참여하여 급속도로 발전되고 있는 분야이다.
    치자나무(김상화, 1991), 주목세포배양(곽상수, 1995; 최명석, 1994, 1995; 손성호, 1995; 최금부,1997; 최성미, 1998), 버드나무(박용구, 1988; 최명석, 1997), 황벽나무(박용구, 1994, 1999), 희수(김미희, 1997).
   특히 임목에 있어서 신물질개발은 1992년 현 산림청장인 이보식 청장이 전 임목육종연구소장으로 부임한 후 기획하여 시작한 연구사업으로 1990도 후반에 그 연구의 결실을 보게 되어 임업연구원 임목육종부 생물공학과의 경우 세계적 수준으로 발전하게 되었다.
   1992년 손성호 박사가 시작한 배양세포에서의 택솔 생산에 대한 연구는 많은 발전을 거듭하여 대형 탱크배양이 가능하게 되었으며 그 기술이 1997년 민간으로 이양됨으로써 기내에서 택솔 생산을 가능하게 했으며 조만간 산업화가 될 수준에 이르게 되었다.
   이러한 택솔연구를 토대로 개발된 대형 생물배양기(plant bioreactor)는 다른 식물배양에도 적용되어 임목 이외의 식용식물인 감자나 화훼식물인 백합 등에서 획기적인 성공을 거두었으며 산삼과 같은 고가의 희귀식물의 배양에도 성공하여 산업화의 길이 열리게 되었다. 두릅과 같은 새순을 식용으로 하는 식물의 대량증식에 의한 묘종 생산기술 개발로 실제 농가에서 이용할 수 있는 수준까지 발전시킬 수가 있었다. 임목 뿐만 아니라 산림 내에서 자생하는 식용 및 약용으로 이용되는 많은 버섯류들도 새로 개발된 bioreactor에서 매우 빠른 성장을 보임으로써 이 분야에 대한 무한한 발전 가능성에 대한 기대를 높여 주고 있다.

5) 연구전망
21세기는 새로운 생물공학의 혁명이 이루어 질 것으로 많은 과학자들이 전망하고 있다. 이러한 전망의 일부부분은 1990년 후반에 이미 그 성과가 나타나기 시작하였으나 여러 가지 측면에서 많은 논쟁도 일어나고 있다. 미국의 작물의 재배면적의 50%에 해당하는 면적에 형질전환 작물이 재배되고 있으며 밀, 콩, 보리, 목화등에서 획기적인 생산증대를 나타내고 있다. 임목의 경우에도 새로운 품종의 개발 성과가 곳곳에서 나타나고 있으며 우리나라의 경우 1987년에 태동한 산림유전공학이 다른 나라의 성과 못지 않게 많은 업적을 이루어 내고 있어서 이 분야에 있어서는 세계적으로도 상당한 경쟁력을 가지게 되었다. 특히 신물질 개발에 있어서 이루어낸 대형 생물배양기의 제작 및 가동에 의한 물질생산 기법은 동남 아시아는 물론 다른 나라 과학자들도 많은 찬사를 아끼지 않고 있다. 앞으로 높은 연구열이 계속 될 수 있도록 지속적인 지원이 이루어진다면 우리나라의 산림유전공학분야는 큰 발전을 이루어 낼 수 있으리라고 기대된다.
끝으로 한정된 지면 때문에 많은 연구가들의 연구논문의 소개가 미흡한 점에 대해 양해가 있기 바라며 인용논문은 첫번째 저자만 인용했으며 참고문헌에는 총설에 대한 것 만 실었음을 첨언해둔다.

6) 참고문헌
1. 문흥규.1996. 임목육종연구소에서 발표한 생물공학분야논문집.임목육종연구소 pp 718
2. 박용구.1986. 임업과 Biotechnology. 한국농업과학협회지, 79-102
3. 박용구.손성호.1996. 최신생물공학-목본류의 유전공학. 경북대학교 출판부. pp500-592
4. 심상영, 김재헌, 윤양.1989. Present status of application of biotechnology to forest tree breeding and genetic studies. 임육연보 25: 123-135
5. 윤양.1993. Current research activities of forest biotechnology in Korea. J. Japan For. Tree Breeding Association 168: 29-31
6. 이석구,김재헌.1988. 임목의 생물공학연구.21세기를 향한 육종전략. 한국육종학회 20주년심포지움 pp75-77
<경북대학교 농과대학 임학과 교수 박용구>