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2017년 11월 23일 (목)
     
> 기후변화 > 과학    
식물의 가뭄 내성 매커니즘 세계 최초 규명

기후변화로 인한 식량난 해결에 기여할 것으로 기대

 

미래창조과학부는 국내 연구진이 식물 내 단백질인 유카(YUCCA)*의 활성산소 제거 기능 및 이를 통한 식물의 가뭄 내성 매커니즘을 세계 최초로 규명했음을 밝혔다.
* 유카(YUCCA) : 식물의 성장?발달을 조절하는 호르몬(옥신)의 생합성을 조절하는 단백질

 

경상대 윤대진 교수 연구팀은 식물체가 가뭄 등의 외부 환경변화를 잘 견디게 만드는 단백질에 대한 연구를 미래창조과학부 기초연구사업(중견연구자지원)과 농촌진흥청 차세대바이오그린21 사업을 통해 수행했으며, 연구결과는 생명과학분야의 권위있는 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 온라인판 8월 28일자에 게재되었다.

논문명과 저자 정보는 다음과 같다.
- 논문명 : A novel thiol-reductase activity of Arabidopsis YUC6 confers drought tolerance

independently of auxin biosynthesis.
- 저자 정보 : 윤대진 교수(교신저자, 경상대), 차준영 선임연구원(공동 제1저자, 경상대), 김외연

교수(공동 제1저자, 경상대)

전 지구적으로 일어나는 기후변화가 사막화를 가속화하여 인류의 생존을 위협하는 가장 중요한 문제로 대두되고 있는 현재, 한국의 식량자급률은 25% 미만이며, 봄철 가뭄 또한 심각한 상태이다.

윤대진 교수는 “이번 연구를 통하여 식물이 가뭄을 견뎌내는 비밀을 분자수준에서 세계 최초로 규명함으로써 미래 인류의 식량난 해결에 공헌할 수 있는 토대를 마련하였다”라고 연구의 의의를 밝혔다.

 

논문의 주요 내용은 다음과 같다.

 

1. 연구의 필요성

 전 지구적인 기후변화는 가뭄을 비롯한 심각한 환경재해를 초래해 식량 생산에 큰 영향을 미침

으로써 인류의 생존을 위협하는 가장 중요한 문제로 대두되고 있다.

작물의 실제 생산량은 작물이 가지고 있는 유전적인 능력으로 생산 가능한 총량의 21%에 불과하

며, 총량의 69%는 가뭄, 냉해, 염해 등 환경스트레스에 의해 손실된다. 이에 미래 식량난 타개를

위한 대책으로 작물의 생산성을 높이기 위해 식물의 외부환경 인식 방법 및 스트레스 방어 시스

템을 개발하고 유용유전자를 확보해 환경저항성 식물체를 개발하는 연구가 활발히 이루어지고

있다.

 

2. 발견 원리

연구팀은 식물의 생장 ? 발달에 관여하는 식물호르몬인 옥신을 합성 ? 조절하는 것으로만 알려진

유카(YUCCA) 단백질을 식물체에 대량 발현(over expression)하면 환경변화로 생긴 스트레스가

식물체 내에서 다량의 활성산소*를 발생시켜도 식물이 잘 견딘다는 것을 발견했다.
* 활성산소 : 외부 환경스트레스에 의해 야기되는 세포내 독성 물질로 심각할 경우 세포사멸을

유도

기작 규명을 위해 아미노산 서열을 분석한 결과, 유카 단백질에 활성산소의 생성을 억제하는 효

소 단백질로 알려진 티올리덕테이즈(thiol-reductase)*와 유사한 유전영역이 있기 때문임을 알아

냈다.
* 티올리덕테이즈 : 세포 내 활성산소의 생성을 억제하여 일정한 수준의 활성산소의 양이 유지

되도록 하는 효소

 

3. 연구 성과

유카 단백질이 식물체에 가뭄 저항성을 부여한다는 사실을 밝힘으로써 전 세계적 기후변화에 의

한 환경변화에 견딜 수 있는 맞춤형 작물 개발의 토대를 마련했다.

또한 유카 단백질이 옥신의 합성 뿐 아니라 세포내 활성산소의 소멸을 조절한다는 것을 밝혀낸

것은 하나의 단백질이 두 가지의 기능(One Enzyme Two Function)을 가진다는 사실을 표현형*으

로 밝힌 세계 최초의 연구다.
* 표현형 : 유전학상의 용어로서 외형상으로 나타나는 형질. 즉, 눈으로 확인할수 있는 형질

 



기사입력 : 2015-09-11 17:13:40

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