식물 병원균 방어 원리 분자수준 규명

건국대 윤대진 교수팀, 병 저항성 식물체 개발로 농약 사용량 줄여 환경문제 해결

건국대학교 KU융합과학기술원 윤대진 교수팀(의생명공학과)은 식물이 병원균 공격을 받았을 때 이겨내고 생존하기 위한 생체방어 원리를 분자 수준에서 최초로 규명했다고 18일 밝혔다. 연구 성과는 생명과학 분야 국제 학술지인 PNAS(Proceedings of National Academy of Science USA) 16일 온라인판에 게재됐다.

식물의 병 저항성에 관한 연구는 인류 생존을 위한 식량 생산성과 직결되기 때문에 인류가 농경 생활을 시작한 이래 중요한 관심 사항이었다. 생산성 향상을 위한 과대한 농약 사용이 많은 환경오염을 유발하고 이를 해결하기 위해 식물 스스로 병원균에 견딜 수 있는 병 저항성 식물개발을 위한 연구가 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다.

윤대진 교수 연구팀은 수년간에 걸쳐 식물이 어떻게 병원균을 인식하고 방어하는지에 대한 연구를 수행해 병 저항성에 이상을 보이는 돌연변이 식물체로부터 HOS15라고 명명된 유전자를 확보, 기능 해석을 통해 식물이 병원균에 견디는 과정을 규명했다.

병저항성에 이상을 보이는 돌연변이체의 표현형 분석

병원균이 식물을 공격하게 되면 식물은 이를 인식하고 생체방어시스템을 작동해 생체방어에 관여하는 PR 단백질(Pathogenesis-Related protein)을 대량 발현한다. PR 단백질 발현과정에는 NPR1(Nonexpressor of Pathogenesis-Related gene 1)이라고 하는 전사조절인자가 중요한 역할을 한다.

윤 교수 연구팀은 이번 연구를 통해 HOS15가 NPR1과 결합해 NPR1의 생성과 소멸을 조절함으로써 식물이 적절한 시기에 PR단백질을 만들어 병원균에 대응하고 병 저항성을 갖게 한다는 새로운 사실을 규명했다.

윤대진 교수는 “이번 연구는 식물 생체방어에 중요한 역할을 하는 단백질의 발현조절기작을 분자 수준에 규명한 것”이라며 “앞으로 연구를 통해 병 저항성 식물체를 개발하면 식물 생산성 향상뿐 만 아니라 농약사용을 줄여 환경문제 해결에 크게 기여할 것”이라고 말했다.

연구 성과는 한국연구재단 글로벌연구실 사업의 지원으로 이뤄졌다. 윤대진 교수 연구실의 신명철 박사(현 미국 오하이오대학교 박사후연구원)가 제1 저자로, 윤대진 교수가 교신저자로 게재됐다.