식물 두께 조절 가능해진다

국내 연구팀, 식물 두께 성장 조절 규명…강인한 작물 개발 기여

국내 연구팀이 식물의 두께 생장을 조절하는 줄기세포의 신호 전달 체계를 규명했다.

한국연구재단은 황일두 포항공과대학교 교수와 한소은박사, 조현우 박사 연구팀이 형성층의 세포 분열과 분화를 조절하는 신호 인자의 작용 과정을 규명했다고 23일 밝혔다.

형성층은 식물의 기둥과 뿌리에 있는 줄기세포다. 형성층 세포가 분열, 분화하면서 식물이 두껍게 발달한다. 식물의 부피가 클수록 연료 자원인 목재의 질량이 증가하고, 무와 당근과 같은 식용작물의 생산성이 증가한다.

연구팀은 형성층의 활성에 관여하는 인자들의 역할과 상호 조절의 새로운 신호 전달 체계를 규명했다. 특히 다양한 신호들을 연결하는 형성층 조절 스위치 역할을 하는 BIL1 효소의 기능을 밝혔다.

BIL1 효소는 형성층 활성 저해 단백질로 알려진 MP를 활성화한다. 이로써 MP의 하위 유전자인 ARR7과 ARR15가 발현되며, 이들이 형성층의 활성도를 저해하고 식물의 두께 생장을 억제한다.

BIL1-MP 신호 전달계의 조절을 받는 ARR15의 양에 따라 관다발의 수와 뿌리의 두께가 현저히 달라진다. ARR15가 억제되면 관다발 조직(빨간색 라인)의 수가 증가하고 뿌리의 두께가 늘어난다.

BIL1-MP 신호전달계는 PXY 단백질에 의해 저해됐다. PXY가 BIL1을 통해 식물의 두께 생장을 재활성화한다는 것.

황일두 교수는 “식물 전체 크기를 키우려는 연구와 달리, 이 연구는 식물의 두께 생장만 조절해 식물 에너지 소비를 특정 조직의 발달에 효율적으로 사용할 수 있는 가능성을 보여줬다”며 “이번 연구에서 밝힌 형성층 조절 네트워크는 생산성이 높은 작물뿐만 아니라, 비바람에도 끄떡없는 강인한 작물 개발에 기여할 수 있다”고 연구의 의의를 밝혔다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 '네이처 플랜트' 7월 9일자에 게재됐다.