식물 성장 호르몬 수송단백질 규명

이영숙 교수

아주경제 이한선 기자 = 국내연구진이 식물 성장호르몬 수송단백질을 규명했다.

미래창조과학부는 이영숙 포항공대 융합생명공학부 교수의 주도 아래 석․박사통합과정 고동휘 연구원(제1저자), 일본 이화학연구소 키바․사카키바라 박사팀, 스위스 취리히대 마티노이아 교수 연구팀이 참여한 국제 공동연구팀이 식물성장 호르몬 사이토카이닌을 뿌리에서 잎과 줄기로 옮겨 잎과 줄기의 성장을 촉진시키는 수송단백질을 규명했다고 1일 밝혔다.

연구 결과는 식물의 잎과 줄기의 성장을 조절해 향후 바이오매스를 증대하는 데 기여할 것으로 기대를 모으고 있다.

이번 연구는 미래부와 한국연구재단이 추진하는 글로벌연구실지원사업 등의 지원으로 수행돼 미국립과학원회보(PNAS) 28일자 온라인판에 게재됐다.

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식물의 뿌리는 주변 영양분 환경에 관한 정보를 줄기와 잎에 보내 식물이 처한 환경에 맞게 잎과 줄기가 성장하도록 조절한다.

뿌리 주변에 영양분이 충분해지면 사이토카이닌이 뿌리에서 만들어져 줄기와 잎으로 이동, 식물의 성장을 촉진한다.

뿌리 속 세포에서 합성된 사이토카이닌이 어떻게 줄기와 잎으로 옮겨가는지 상세한 메커니즘은 알려지지 않았다.

연구팀은 애기장대의 뿌리에서 합성된 식물성장 호르몬, 사이토카이닌을 잎과 줄기로 수송하는데 핵심적 역할을 하는 수송단백질 AtABCG14를 알아냈다.

AtABCG14가 만들어지지 않는 돌연변이 애기장대는 정상 야생종에 비해 훨씬 작았다.

이 단백질의 발현 조절이 바이오매스로의 응용을 위한 식물품종 개발의 실마리가 될 것으로 기대된다.

연구팀은 AtABCG14 단백질을 증가시키면 잎의 성장이 촉진되는 것을 밝혔다.

AtABCG14 단백질을 활용해 사이토카이닌 수송을 증가시키면 바이오매스를 증대시킬 수 있을 것으로 예상된다.

실제 방사성 동위원소로 표지된 사이토카이닌의 이동을 추적한 결과 AtABCG14가 만들어지지 않는 돌연변이에서는 잎으로 수송되는 사이토카이닌의 양이 야생종에 비해 감소하였다.

이 교수는 “이 연구 결과를 응용하려면 이 유전자를 포플러, 갈대 및 잎과 줄기를 사용하는 작물에 넣어 생장을 살펴보고 나아가 병 저항성이나 스트레스 내성이 감소하지 않는지 등도 연구할 필요가 있다”고 밝혔다.

AtABCG14가 만들어지지 않는 돌연변이체(오른쪽)는 뿌리에서 줄기로의 사이토카이닌 수송이 감소해 잎과 줄기의 생육이 야생종(왼쪽)에 비해 저해되는 것을 알 수 있었다