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식물 뿌리, 장애물 만나면 ◯◯한다

이효준 생명연 박사팀, 식물 성장 호르몬 재분배 사실 규명
"식물의 환경 적응에 대한 원리 제고, 농업적 형질 향상 기대"
한국생명공학연구원은 이효준 식물시스템공학연구센터 박사 연구팀이 식물 뿌리 성장 과정에서 장애물을 만날 경우 뿌리가 회피하는 사실을 과학적으로 규명했다고 밝혔다. <사진=이미지투데이 제공>한국생명공학연구원은 이효준 식물시스템공학연구센터 박사 연구팀이 식물 뿌리 성장 과정에서 장애물을 만날 경우 뿌리가 회피하는 사실을 과학적으로 규명했다고 밝혔다. <사진=이미지투데이 제공>

식물 뿌리가 장애물을 만나면 호르몬을 분비해, 장애물이 없는 쪽으로 성장하는 사실이 규명됐다.

한국생명공학연구원(원장 김장성)은 이효준 식물시스템공학연구센터 박사 연구팀이 식물 뿌리 성장 과정에서 장애물을 만날 경우 뿌리가 회피하는 사실을 과학적으로 규명했다고 17일 밝혔다.

식물 뿌리는 흙 속에서 장애물을 피해 땅 밑으로 성장한다. 현재까지 뿌리가 땅속에 뿌리내리는 과정이 단순한 반응인지, 아니면 장애물 회피를 위한 적극적인 반응인지는 알려지지 않았다. 이러한 사실을 규명하려면 인간의 촉각처럼 식물이 장애물을 만났을 때 어떤 자극을 인식하는지 알아야 한다. 

생명연 연구팀은 식물 성장 호르몬 '옥신'에 주목했다. 옥신은 식물에 균등하게 분비된다. 줄기에서는 세포의 성장을 촉진하고, 반대로 뿌리에서는 세포 성장을 억제한다. 뿌리는 가지처럼 뻗어져 있기 때문에 옥신이 있는 쪽에는 성장이 멈춘다. 연구팀은 뿌리가 장애물을 만났을 때, 옥신이 재 분비되어 옥신이 분비되지 않는 방향으로 뿌리가 휘어지게 된다는 사실을 밝혀냈다. 

연구팀은 옥신 재분배가 PIN 단백질을 통해 이뤄진다고 밝혔다. 식물이 자극을 받았을 때 칼슘 신호가 활성화되는데, 이 칼슘 신호가 PIN 단백질에 의한 옥신 재분배를 유도한다는 사실을 밝혀낸 것이다. 이번 연구는 인간의 촉각처럼 식물이 물리 자극에 어떤 반응을 보이고, 호르몬을 분배하는지 규명해낸 결과다.

이효준 박사는 "식물의 물리 자극은 덩굴성 식물의 행동, 뿌리의 장애물 회피, 해충피해 저감 등과 관계가 깊다"며 "이에 대한 원리를 밝힌다면 다양한 농업적 형질을 향상시킬 수 있고, 식물의 환경 적응 원리에 대한 이해도를 높일 수 있을 것"이라고 말했다. 

이번 연구는 한국연구재단이 추진하는 신진연구자지원사업의 지원으로 수행됐다. 연구결과는 식물학 분야의 세계적 저널인 '뉴 파이톨로지스트'(New Phytologist)에 발표됐다. 이번 연구는 굴광성과 굴중성의 원리를 밝힌 지리 프리믈(Jiří Friml)의 특별 해설 형식으로 소개됐다. 

뿌리가 장애물을 회피하고 있는 사진. <사진=한국생명공학연구원 제공>뿌리가 장애물을 회피하고 있는 사진. <사진=한국생명공학연구원 제공>
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