국내 연구진이 식물 체내의 에너지 분배를 촉진함으로써 작물의 생산성을 증가시킬 수 있는 기술을 제안하였습니다.

한국연구재단은 황일두 교수(포항공과대학교, 제1저자 남호영 박사과정) 연구팀이 식물의 생산성 조절을 위한 새로운 전략으로 에너지 분배 통로인 ‘체관^* 수’를 제어하여 토마토 생산성 향상에 기여할 수 있음을 규명했다고 밝혔습니다.

기존의 생산성 증가 연구는 식물의 광합성 효율 향상을 유도하거나 스트레스 내성 증대 또는 과육과 같은 저장 기관의 발달 기작 제어 등의 시도로 이루어져 왔습니다. 하지만 식물이 이용 가능한 에너지는 한계가 있어, 충분한 생산성 향상을 위해서는 전체적인 에너지 분배의 개선이 필요했습니다. 이에, 에너지 분배 통로인 체관의 활성 제어를 통한 식물 내 에너지 분배 능력 및 생산성 향상 전략이 제시되었지만, 체관 발달 연구 부족 등에 따라 아직 확립되지 못한 영역으로 남아있었습니다.

연구팀은 선행연구를 통해 애기장대에서 동정한 체관 발달 억제 유전자 JUL1^*이 토마토에서도 기능적으로 보존되어 있음을 규명하였고, SlJUL(Solanum lycopersicum JUL1)로 명명하였습니다.

이를 기반으로 이번 연구에서는 SlJUL 단백질 기능이 저해 및 상실된 토마토를 제작하였습니다. 그 결과, SlJUL 단백질의 기능 저해 정도에 따라 체관 수가 늘어나며, 이에 비례하여 식물 체내 에너지 분배 능력이 향상됨을 확인하였습니다. 즉, 체관 수가 식물 체내 에너지 분배 능력을 결정함을 밝힌 것입니다.

​

황일두 교수는 “SlJUL 유전자가 대부분의 관다발 식물에 높은 수준으로 보존되어 있어, 체관 수-에너지 분배 최적화 기술은 토마토 뿐 아니라 유용작물인 벼, 콩, 감자 등에도 광범위하게 활용할 수 있을 것이라는 측면에서 의미가 있다.”고 전하며, “지속적인 연구를 통해 유전자 교정기술을 활용하여 환경 변화에 대응하기 위한 신품종 육종기술 개발에 실마리를 제공할 것으로 기대한다.”고 덧붙였습니다.

이번 연구의 성과는 국제학술지 ‘플랜트 바이오테크놀로지 저널(Plant Biotechnology Journal)’에 5월 18일(한국시간) 온라인 게재되었습니다.

< 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구사업 등의 지원으로 수행되었습니다. >

(1) 체관 : 식물의 체내 연결 통로. 광합성을 통해 잎에서 만들어진 에너지 즉, ‘당’이 체관을 통해서 줄기, 뿌리, 과실 등 필요한 기관으로 분배됨.
(2) JUL1(줄기) : RNA 결합 단백질을 암호화하는 유전자로써, 생성된 단백질은 체관 발달을 촉진하는 유전자의 mRNA에 결합하여 단백질 합성 과정 (번역 과정) 억제로 체관 발달을 조절한다.
(3) 유용 형질 : 인류를 위해 선택할 수 있는 유리한 모양, 속성으로 다수성, 항산화 물질 생산, 병 저항성을 의미한다.

​

출처 : 한국연구재단

​

함께하는 기초연구, 함께여는 기초공감

​