생명연·경상대 연구진 공동연구···Orang 단백질 속 항산화활성 물질 축적 등 기능 확인
재해 등 이겨낼 구황작물로서 활용 기대

국내 연구진이 고구마에서 항산화활성 물질 축적과 환경스트레스 내성을 갖게 하는 기능을 규명해 항산화물질이 높게 축적된 산업식물과 기후변화 대응 산업식물 개발에 활용될 전망이다. 

한국생명공학연구원(원장 장규태)은 곽상수 식물시스템공학연구센터 박사팀과 이상열 경상대 교수팀이 공동으로 베타카로틴을 고함유하는 고구마에서 분리한 Orange 단백질이 강한 항산화작용으로 각종 질병과 노화방지에 효과가 있는 카로티노이드를 축적하고, 식물 광합성을 정상적으로 할 수 있도록 돕는 기능을 찾았다고 28일 밝혔다.

흰색 고구마 배양세포에 고구마 Orange 단백질 유전자를 고발현 시킨 황색의 형질전환 고구마 배양세포(오른쪽 2개체).<사진=한국생명공학연구원 제공>
흰색 고구마 배양세포에 고구마 Orange 단백질 유전자를 고발현 시킨 황색의 형질전환 고구마 배양세포(오른쪽 2개체).<사진=한국생명공학연구원 제공>
연구결과 고구마·애기장대 등 식물체는 스트레스 조건에서 Orange 단백질이 파이토엔 합성효소(PSY) 활성을 안정화시켜 카로티노이드를 축적하고 고온 등 환경스트레스에 내성을 갖는 것으로 분석됐다.  

모든 식물에 적용가능한 Orange 단백질은 베타카로틴 등 카로티노이드계 항산화물질을 생산하고 고온 스트레스 등 재해에 강한 산업식물을 개발하는데 활용할 수 있다.

이를 식량문제, 보건문제 해결과 사막화지역 등 국내∙외 조건 불리지역에 대량으로 심어 재배함으로써 바이오매스 증대를 통한 탄소배출권 확보도 기대된다.

이번 연구는 생명연 주요사업과 농촌진흥청 차세대바이오그린21사업 시스템합성농생명공학사업단의 지원을 받았으며, 네이처가 발행하는 저명학술지 'Scientific Reports'에 지난 16일자 온라인 판에 게재됐다. 

한편, 고구마는 세계 7대 식량작물로 최고의 건강식품이면서 척박한 토양에서도 최고의 탄수화물을 생산할 수 있는 바이오에너지 산업식물로 재평가되고 있다. 고구마가 척박한 토양에서 잘 자라는 이유는 비타민C, 베타카로틴 등의 항산화물질이 풍부하기 때문으로 알려져 있다.

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