POSTECH 연구팀 "체관 수 조절로 생산성↑···식량 부족 문제 해결 실마리"

'줄기(JULGI)'의 발현 억제 식물 표현형.<사진=한국연구재단 제공>
'줄기(JULGI)'의 발현 억제 식물 표현형.<사진=한국연구재단 제공>
국내 연구팀이 식물의 생산성을 높이는 에너지 분배 단백질을 규명했다.

한국연구재단은 황일두 POSTECH 교수와 조현우 박사, 조현섭 박사과정생 연구팀이 식물 속 광합성 산물이 지나가는 체관 발달을 조절하는 과정을 규명했다고 4일 밝혔다.

체관이란 식물의 체내 연결 통로를 말한다. 광합성을 통해 잎에서 만들어진 에너지인 '당'이 체관을 통해 줄기, 뿌리, 어린잎 등 필요한 기관으로 분배된다.
 
지구온난화에 따른 식량부족 문제에 대응해 식물의 생산성을 높이기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 기존 연구는 주로 광합성 산물의 생산량이나 저장량을 늘리는 방식으로 진행돼 왔다.

반면 연구팀은 광합성 산물이 분배되는 과정에 주목해 생산성을 획기적으로 향상시키는 새로운 기술을 개발했다.

연구팀은 애기장대, 담배와 같은 관다발 식물의 체관 발달에 관여하는 특정 단백질을 발견하고 우리말로 '줄기(JULGI)'라고 명명했다. 이 단백질을 제어해 체관 수가 늘어난 식물은 생산성이 최대 40%까지 증가했다.

줄기 단백질의 구체적인 제어 과정도 밝혀졌다. 줄기 단백질은 체관 발달을 유도하는 특정 RNA가 접혀 있는 구조(G-쿼드러플렉스)에 결합함으로써 체관 발달을 억제한다. G-쿼드러플렉스는 단일가닥 RNA가 접혀 만들어진 특수 구조다.

줄기 단백질과 목표 유전자들의 체관 발달 조절은 지구 식생의 대부분을 차지하는 관다발 식물의 진화에 결정적인 기능을 했을 것으로 여겨진다.

황일두 교수는 "지금까지 이론상으로만 제안되어 온 식물 체내의 에너지 분배 능력과 생산성 사이의 연관성을 최초로 증명한 것"이라며 "기후 변화에 따른 식물 생산성 저하 문제를 해결하는 중요한 역할을 할 것으로 기대한다'고 말했다.

한편, 이번 연구성과는 식물 분야 권위지인 '네이처 플랜트(Nature Plants)'에 지난달 28일 자에 게재됐고 6월호 표지논문으로 선정됐다.

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