국내 연구진이 이른바 ‘녹색혁명’을 이끈 다수확 품종에 작용하는 식물성장 호르몬의 신호전달 매커니즘을 분자 수준에서 규명해 다양한 환경 조건 아래서의 다수확 품종의 대량생산 유지와 뿌리 생장을 개량한 신품종 개발에 관한 새로운 길을 열었다.

건국대 생명공학과 임준 교수 연구팀과 미국 듀크대 타이핑선 교수팀은 26일 식물생장에 중요한 역할을 하는 호르몬인 지베렐린(gibberellin)(GAs)이 세포 내에서 일정한 수준으로 유지되는 유전자의 상호작용 매커니즘을 기작을 분자 수준에서 처음으로 규명했다고 밝혔다.

임 교수팀의 연구결과는 최근(1월18일) 美 국립과학원회보(PNAS) 온라인판에 2편 연속 발표됐다.

연구진은 실험용 식물인 애기장대를 이용해 일명 녹색혁명 유전자로 알려진 'DELLA'와 이 유전자의 하위에 있는 식물특이적 전사조절인자 중 하나인 SCL3(SCARECROW-LIKE 3) 유전자간 상호작용을 통해 지베렐린이 세포 내에서 항상성을 유지하고 이를 통해 뿌리생장이 조절된다는 사실을 입증했다. 또 이런 메커니즘을 통해 유지된 지베렐린 신호전달 과정이 식물의 뿌리 생장 및 발달 과정에 있어서 필요충분조건이라는 점을 규명했다.

연구진에 따르면 다수확 신품종 작물은 식물 생장에 중요한 역할을 하는 지베렐린의 생합성 또는 신호전달경로에 이상이 생긴 변이체이다. 하지만 식물 호르몬의 신호전달경로에 대해서만 구체적 연구가 돼있고, 신호전달이 이뤄지는 과정과 어떤 방식으로 특정세포와 상호작용을 하며 세포 내 발달 프로그램과 연계되는지 등에 대한 메커니즘은 상대적으로 알려져 있지 않다.

임준 교수는 “지베렐린은 식물이 살아가는데 있어 전(全)주기적으로 상당히 중요한 역할을 하는 식물호르몬으로 이번 연구를 통해 세포 내 지베렐린의 항상성 유지가 식물생장에 어떤 영향을 주는 지에 대한 구체적인 근거들을 제공하였다는데 의의가 있다”고 말했다. 이어 “이번 연구를 통해 다양한 환경적 조건 하에서 지베렐린의 항상성유지 방법에 대한 실마리를 얻을 수 있었으며 이를 이용해 뿌리생장을 개량한 신품종개발에 관한 새로운 대안이 제시됐다고 할 수 있겠다”고 덧붙였다.

이번 연구에는 교과부 일반연구지원사업의 지원을 받아 임준 교수가 두 편의 논문에 교신저자와 공동저자로 각각 참여하여 같은 호에 나란히 게재될 예정이다.

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