농촌진흥청(청장 김경규)은 LED 광원에 반응해 식물의 생장과 발달에 영향을 미치는 유전자를 찾아 그 기능을 과학적인 연구로 밝혔다.
LED (Light Emitting Diode, 발광다이오드)는 전류가 흐를 때 빛을 내는 반도체의 일종으로 조명으로 많이 사용된다.
환경 변화에 따른 식물 반응(대사체기술, Metabolomics)의 농업적 이용기술 개발의 하나로 진행된 이번 연구는 시설재배지 내 LED 광원을 보강하면 원예작물 등의 성장이 빨라지는 현상이 발생해 그 이유를 과학적으로 구명하고자 한 것이다.
우선 배추의 세포벽완화유전자(expansin superfamily) 중 LED 단일광원(백색광, 초적색광, 청색광, 적색광 등) 처리 시 강하게 발현되는 ‘BrEXPA1 유전자’를 찾았다.
BrEXPA1 유전자는 배추의 53개 세포벽완화유전자 중 하나로 세포벽에 위치하며, 이 유전자가 식물이 광합성 할 때 빛을 수용해 식물의 성장과 발달에 영향을 미친다는 연구결과는 이번이 세계 최초이다.
배추의 어린 모종에 LED 광원을 처리한 결과, BrEXPA1 유전자는 백색광, 초적색광보다 적색광, 청색광에서 강하게 발현됐다.
BrEXPA1 유전자가 과발현된 애기장대 식물체를 관찰한 결과, 애기장대 잎의 길이와 폭 그리고 잎자루의 길이가 증가하고 뿌리의 발달이 대조구보다 10∼20% 정도 증진됐다.
BrEXPA1 유전자가 식물이 광합성 할 때 LED 광원(청색광, 적색광)을 수용해 식물의 생장과 발달에 중요한 역할을 할 뿐만 아니라 과발현 시에도 식물 생장에 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있었다.
농촌진흥청은 연구 결과를 국제학술지인 ‘Plant Growth Regulation (논문표준화지수=70)’에 게재해 학술적으로 인정받았으며, 특허등록1) 을 완료했다.
농촌진흥청 생물소재공학과 정미정 과장은 “이 연구결과가 원예, 화훼작물의 재배 등에서 꽃의 크기, 수량, 생장 속도 등이 좋아지는 기반 기술로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.”라고 말했다.
