생명 황인환 교수팀…‘Cell’ 22일자 발표

식물 생장의 핵심 기능에 관한 매커니즘이 우리대학 연구진에 의해 규명되었다. 이 연구결과는 사막같은 건조한 토양이나 가뭄과 같은 극한 상황에서도 식물을 재배할 수 있는 가능성을 제시했다.
생명과학과 황인환 교수와 이광희 박사 연구팀은 식물의 생장과 발달, 씨 형성, 비생물학적 환경스트레스 적응에 필수적인 식물호르몬인 아브시식산(Abscisis acid ; 이하 ABA) 생성의 새로운 매커니즘을 규명하는데 성공했다. 이 연구결과는 생물학분야 세계 최고 권위지인 ‘Cell(셀)’ 9월 22일자에 발표되었다.

식물 생장작용의 주요 기능을 담당하는 ABA가 식물 체내에서 많은 합성과정을 거쳐 생성되고 난 후, 이의 작용이 필요 없을 때에는 ABA가 산화 분해되거나 별다른 기능을 수행하지 못하는 ABA-글루코스 결합체로 전환되는 것으로 알려져 왔다.
연구팀은 지금까지 밝혀진 기존의 ABA 합성과정과는 별개로, 외부환경이 변화되면 ABA-글루코스 상태에서 세포내 소포체에 존재하는 ‘AtBG1’이라는 효소에 의해 가수분해되어 ABA가 생산된다는 것을 규명하는데 성공했다. 즉 식물은 가뭄곂ゼ?고온 또는 저온기후 등 환경변화에 빠르게 적응해야 하는 상황에서 지금까지 알려진 것처럼 많은 단백질이 관여하는 ‘비효율’적인 매커니즘으로 ABA 합성을 하는 것이 아니라, AtBG1에 의해 단 한 번의 반응으로 ABA-글루코스로부터 ABA를 생성하여 효율적으로 환경 변화에 대응한다는 것이다.

연구팀은 애기장대(Arabidopsis)라는 식물에 AtBG1 유전자를 인위적으로 제거하거나 과다하게 발현시킨 후 식물의 가장 중요한 외부 환경변화 요소인 물을 주지 않는 실험을 진행했다. 그 결과 3주가 지난 후에 AtBG1이 제거된 애기장대는 대부분이 죽었으며, 정상의 애기장대는 25% 이하가 생존한 반면, 과다발현시킨 애기장대는 정상적인 생장 상태를 보였다. (사진 참조)
즉, AtBG1을 통해 ABA 양을 적절히 제어하게 되면 가뭄·염분토양 등 여러 환경 스트레스에 강한 식물 개발이 가능해져 농작물 생산이나 사막화 방지 등 식물을 기반으로 하는 다양한 산업에 크게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.