“식물은 추운 겨울은 어찌 견디고 꽃은 언제 피워야 하는지 이미 다 알고 있다.”경상대 박사과정 정재철(34)씨가 미국 국립과학원 회보(PNAS)에 발표한 논문을 통해 이를 밝혀냈다. 식물의 저온환경 적응과 개화 시기 동시조절, 유전자 분자수준을 처음으로 규명한 것이다.
25일 경상대는 BK21 농생명산업 글로벌인재 육성사업단·환경생명과학 국가핵심연구센터(EB-NCRC) 소속 박사과정 정재철씨의 논문이 <PNAS> 3월호 인터넷 판에 발표되었다고 밝혔다.
이번 논문은 “애기장대에서 식물의 히스톤 단백질의 아세틸화 조절을 통해 저온 저항성에 관여하는 유전자(HOS15)에 관한 기능 규명”이란 제목. 논문에서는 식물의 저온 환경 적응과 꽃피는 시기를 동시에 조절하는 유전자를 분자 수준에서 세계 처음 규명한 것으로, 저온·냉해에 강한 식물체 개발에 응용이 가능할 뿐만 아니라 식물 환경스트레스 신호전달 관련 연구의 수준을 획기적으로 높이게 됐다.
특히 저온 스트레스 관련 유용 유전자를 확보함으로써 주요 작물의 생산 가능 지역을 확대하고 복합스트레스에 저항성을 갖는 식물체를 개발하여 획기적인 생산량 증대로 연결, 미래 식량안보에 대처할 수 있는 능력을 갖출 수도 있을 것으로 기대되고 있다.
<PNAS>는 생물학 분야 최고 저널 중 하나로써 인용지수(IF)는 10.0으로 평가되고 있다.
큰사진보기
|
| ▲ HOS15 돌연변이체의 냉해와 개화시기에 대한 표현형 그림. HOS15(호스15) 유전자가 파괴된 식물체는 저온 스트레스와 발달과정에 있어 필요한 유전자의 발현 조절을 못하게 되어, 냉해에 대해서 야생형과 비교하면 매우 민감한 표현형을 보이며 (①), 개화시기에서도 야생형보다 매우 늦게 꽃이 핀다는 것을 알 수 있다(②). |
| ⓒ 경상대 | 관련사진보기 |
이번에 발표한 연구는 경상대가 미국 퍼듀(Purdue)대학교에 설치한 현지연구실에서 수행한 연구결과다. 정재철씨가 논문의 제1저자(first author), 지도교수인 윤대진 교수가 교신저자(corresponding author)로 발표되었다.
이번 연구진들이 발견한 유전자를 이용하게 된다면 지역적 북방한계선 제한 없이 다양한 작물 재배가 가능하게 될 뿐만 아니라 기존 재배가능 지역에서도 일시적 냉해에 의한 피해를 줄임으로써 안정적으로 생산량을 증가시킬 수 있을 것으로 기대된다.
우리나라뿐만 아니라 전 세계적으로 농업의 큰 문제점 중 하나는 위도상 특징으로 나타나는 생육온도의 차이다. 이로 인해 대부분 주요 작물들은 그 재배가능 지역이 한정될 수밖에 없어 작물 생산량에 막대한 영향을 초래하고 있다. 세계적으로 많은 연구자들이 작물의 생산량 증가를 위해 재배가능 지역을 제한하고 있는 냉해에 대한 연구에 노력을 기울이고 있다.
윤대진 교수는 “이번 연구 결과, 저온 스트레스 관련 유용 유전자를 확보함으로써 주요 작물의 생산가능 지역을 확대하고 복합스트레스에 저항성을 가지는 식물체를 개발하여 획기적인 생산량 증대로 연결시켜 미래 식량안보에 대처할 수 있는 능력을 갖출 수 있다”고 전망했다.
또 그는 “주요 바이오에너지 생산 작물에 대해서도 이 같은 연구가 수행된다면 재배지역의 확대와 생산량 증가를 통해 대체 에너지 생산에 지대한 기여를 할 것으로 기대된다”고 밝혔다.