지구온난화 등 기후변화가 진행됨에 따라 경작가능 면적이 점차 줄어들고 있어 건조한 환경에서도 잘 자랄 수 있는 새로운 작물 개발이 세계적인 화두가 되고 있다.
농촌진흥청(청장 정황근)은 연세대학교 김우택 교수 연구팀과 식물의 건조 스트레스에 대한 음성 조절자(negative regulator)1)로 작용하는 유전자를 발견하면서, 그 기능과 기작을 구명했으며 연구 결과를 식물분야의 대표적인 학술지인 ‘Plant Cell’지(mrnIF 97.97)에 발표했다.
※ 논문명 : The N-terminal UND motif of Arabidopsis U-box E3 ligase PUB18 is critical for the negative regulation of ABA-mediated stomatal movement and determination of its ubiquitination specificity to Exo70B1.
이번 연구결과는 건조한 환경에서도 정상적으로 자랄 수 있는 신작물의 개발 가능성을 보여줬다.
식물은 건조한 환경에서 앱시스산(abscisic acid)2)이라는 호르몬을 분비해 식물 잎의 기공을 닫아 수분손실을 줄이고, 건조에 대응하는 유전자들의 발현을 유도함으로써 스트레스를 극복하는 것으로 알려져 있다.
이번 연구에서 앱시스산의 신호전달을 조절하는 두 쌍(PUB18/PUB19, PUB22/PUB23)의 단백질은 서로 상호 보완적인 기능을 하며 건조 스트레스 신호를 세포내로 전달하는 역할을 증명했다.
또한 건조 스트레스 반응에서 PUB18 단백질과 상호 결합하는 파트너인 Exo70B1 단백질을 세계 최초로 발견했다.
Exo70B1 단백질은 앱시스산 신호를 받아 기공의 개폐를 조절하는 기능을 한다.
건조 스트레스 저항성에 관여하는 이 단백질의 발현을 조절함으로써 건조 환경에 적응하는 새로운 작물 개발의 가능성을 열어 이 분야의 세계적 연구기관과 경쟁할 수 있는 연구결과를 내놓게 됐다.
농촌진흥청 조남준 연구운영과장은 “지구온난화에 따른 환경 변화에 대비해 이에 대응할 수 있는 식물의 소재(유전자)를 발굴했으며, 앞으로 건조 저항성 품종개발을 앞당기는 기술로의 적용이 기대된다.”라고 말했다.
또한 “농작물 새 품종개발에 지속적인 투자는 국내 농생명산업 경쟁력을 높이는 밑거름이 될 것이다.”라고 덧붙였다.
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1) 음성 조절자(negative regulator) : 생체내 생명현상을 조절하는 인자 중 억제방향으로 작용하는 생체분자
2) 앱시스산(abscisic acid) : 식물의 생장을 억제하고 환경스트레스에 대한 식물의 반응에 관여하는 식물호르몬
