배추(Brassica rapa L.)의 잎은 안토시아닌의 축적됨에 따라 적색 부터 짙은 보라색까지 다양한 색이 나타난다. 안토시아닌 생합성 경로의 유전자들은 활성형 전사인자들의 상호작용을 통해 발현이 유도되며, 억제형 전사인자에 의해 발현이 저해됨이 보고되어있다. 본 연구에서는 항산화 기능성 물질인 안토시아닌의 함량이 증진된 배추의 개발을 위해 안토시아닌 생성을 저해하는 억제인자의 동정 및 기능 분석 후, 이에 유전자 교정 기술을 적용하였다.
초록배추와 빨강배추에서 BrMYBL2.1의 발현을 비교한 결과, 초록배추에서는 높은 발현을 보였지만 빨강배추에서는 낮은 수준의 발현이 나타났고 이를 통해 BrMYBL2.1을 안토시아닌 생성의 억제인자로 선발하였다. BrMYBL2.1의 기능을 분석하기 위해 초록배추와 빨강배추 유래의 BrMYBL2.1을 동정하였으며, 각각을 BrMYBL2.1-G와 BrMYBL2.1-R로 명명하였다. 염기서열을 비교 분석한 결과, 초록배추와 비교하여 빨강배추 유래의 BrMYBL2.1에 63bp의 삽입서열이 확인되었다. BrMYBL2.1-G는 bHLH (basic helix-loop-helix) 전사인자인 BrTT8과 상호작용하지만, 염기서열 차이로 인해 BrMYBL2.1-R과 BrTT8은 상호작용하지 않았다. 또한 담배 잎을 이용한 유전자 임시발현에서, BrMYBL2.1-G와 활성인자인 BrPAP1과 BrTT8의 동시발현은 안토시아닌 생합성 유전자의 발현을 감소시켜 안토시아닌의 축적을 감소시킨 반면, BrMYBL2.1-R은 안토시아닌 함량의 변화에 영향하지 못했다. 이러한 결과는 BrMYBL2.1-G가 활성형 복합체의 형성을 방해하여 안토시아닌 생합성 유전자의 발현을 저해할 수 있음을 시사한다. 또한 BrMYBL2.1-G를 활성인자 BrPAP1 및 BrTT8과 함께 발현시켰을 때 활성인자끼리의 발현에 비해 BrCHS와 BrDFR 프로모터의 활성이 감소하였으며, 이를 통해 BrMYBL2.1-G는 안토시아닌 생성의 저해를 유도함을 알 수 있었다.
배추에서 안토시아닌 생성의 억제인자로 확인된 BrMYBL2.1의 유전자 교정을 위해, 유전자 교정용 운반체를 제작한 후 아그로박테리움(Agrobacterium tumefaciens)에 도입하여 배추 형질전환을 수행하였으며, 최종적으로 표적 염기서열이 변경된 유전자 교정체를 확보할 수 있었다.
이상의 결과로부터 BrMYBL2.1은 안토시아닌 생성의 억제인자로써 작용함을 확인하였으며, BrMYBL2.1유전자의 돌연변이로 인해 BrTT8과 상호작용하지 못하는 경우 억제인자의 기능을 하지 못함을 알 수 있었다. 따라서 본 연구는 BrMYBL2.1의 유전자 교정을 통해 안토시아닌 함량이 증진된 배추 개발의 가능성을 시사한다.