전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
경제 농림수산

속보

더보기

‘식물 두껍게 생장 조절’ 줄기세포 신호전달 체계 밝혀

기사입력 : 2018년07월23일 17:03

최종수정 : 2018년07월23일 17:03

포항공과대 황일두 교수팀, 네이처플랜트 발표

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 국내 연구진이 식물의 두께 생장을 조절하는 줄기세포의 신호전달 네트워크를 밝혔다.

23일 한국연구재단에 따르면 포항공과대 생명과학과 황일두 교수, 한소은·조현우 박사 연구팀은 형성층의 세포 분열과 분화를 조절하는 신호 인자의 작용 과정을 규명, 국제학술지 네이처 플랜트(Nature Plants) 9일자로 논문을 발표했다.

형성층은 식물의 기둥과 뿌리에 있는 줄기세포로서, 형성층 세포가 분열·분화하면서 식물이 두껍게 발달한다. 식물의 부피가 클수록 연료 자원인 목재의 질량이 증가하고 무와 당근과 같은 식용작물의 생산성이 높아지기 때문에 연구 가치가 상당히 높다.

ARR15 에 의한 식물 관다발 조직의 수 및 뿌리 두께 비교 : 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.

연구팀은 형성층의 활성에 관여하는 인자들의 역할과 상호 조절의 새로운 신호 전달 체계를 규명했다. 특히 다양한 신호들을 연결하는 형성층 조절 스위치로서 ‘BIL1 효소’의 기능을 밝히는 데 성공했다.

이번 연구에서 밝힌 형성층 조절 네트워크는 생산성이 높은 작물뿐만 아니라, 비바람에도 끄떡없는 강인한 작물 개발에도 기여할 수 있다”

황 교수는 “식물 전체 크기를 키우려는 연구와 달리, 이 연구는 식물의 두께 생장만 조절해 식물 에너지 소비를 특정 조직의 발달에 효율적으로 사용할 수 있는 가능성을 보여 줬다”고 연구의의를 밝혔다.

 

◆ 논문 저자들이 직접 전하는 연구 이야기

포항공과대 생명과학과 황일두(왼쪽) 교수, 한소은(가운데)·조현우(오른쪽) 박사 연구팀 2018.07.23 [사진=한국연구재단]

- 연구를 시작한 계기나 배경은?

▲ 식물의 발달과정 중에서 두께 생장에 대한 연구는 그리 활발하지 않았지만, 사회, 경제적으로 매우 중요하다. 우리 연구팀은 2014년 네이처 셀 바이올로지(Nature cell biology)에서 GSK3 중 하나인 BIN2가 옥신 전사인자(ARF7)을 조절할 수 있다고 발표했는데, 이를 바탕으로 GSK3과 옥신 전사인자 간의 상호작용에 대한 가설을 세우고 연구를 추진했다.

 

- 연구 전개 과정에 대한 소개.

▲ 애기장대 엽육 조직의 원형질체 발현 시스템을 이용해, BIL1이 MP의 인산화를 유도하고 전사기능을 증대시킨다는 것을 확인했다. 이어서 DGIST와의 공동연구를 통해 LC-MS/MS 분석을 했고, BIL1에 의해 인산화되는 MP의 아미노산 잔기를 밝혔다. 마지막으로 인산화를 모방한 MP를 애기장대에 발현시켜서 BIL1에 의한 MP의 인산화가 두께 생장에 미치는 영향을 실제로 식물체에서 검증했다.

 

- 어려웠던 점이나 장애요소는 무엇인지? 어떻게 극복했는지?

▲ 애기장대는 풀의 일종이라서 나무에 비하여 두께 생장이 두드러지게 일어나지 않는다. 일반적인 생육 조건에서는 두께 생장을 뚜렷하게 비교하기 힘들었다. 이를 해결하기 위해 빛을 쬐는 조건을 단일조건에서 장일조건으로 옮겨 생육환경의 변화를 줬다. 실제로 겨울이 가고 봄이 오면서 낮의 길이가 길어질 때 목질계 식물의 두께 생장이 활발해지는 것과 비슷한 원리이다.

 

- 이번 성과, 무엇이 다른가?

▲ 바이오매스를 증가시키기 위한 기존 연구들은 식물의 전체적인 성장을 증가시키는 데 집중한 것과 달리, 이 연구에서는 식물의 두께만 특이적으로 증가시킨다. 다른 조직에 사용되는 불필요한 에너지를 최소화하므로 매우 효율적이라고 할 수 있다. 또한 단편적으로 알려진 두께 생장 조절 신호인자의 역할과 조절네트워크를 밝혀내고 더욱 깊이 있게 이해하는 데 기여했다.

 

- 실용화된다면 어떻게 활용될 수 있나? 실용화를 위한 과제는?

▲ 목질계 작물에 적용하면 나무 기둥의 두께 생장을 통해 바이오매스를 증가시킬 뿐만 아니라, 나무를 지탱하는 힘이 증가되어 외부 환경에 쉽게 부러지지 않는 튼튼한 작물을 개발할 수 있다. 또한 무와 당근과 같은 식용 작물의 수확량을 높여 고효율 작물을 생산할 수 있다.

 

- 꼭 이루고 싶은 목표나 후속 연구계획은?

▲ 이번 연구에서 밝혀낸 신호인자들은 여러 환경 요인과도 민접한 관련이 있다고 알려져 있다. 이는 가뭄이나 급격한 온도변화와 같은 환경 스트레스에 대한 저항성이 크면서 바이오매스 생산량이 높은 식물 개발의 실마리를 제시한다. 후속연구에서는 환경변화에 대한 저항성과 두께 생장조절의 관계, 여기에서 신호인자의 역할 규명에 대해 알아보고자 한다.

 [뉴스핌 Newspim] 김영섭 기자 (kimys@newspim.com)

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
돌연 취소된 '2+2 통상협상' 왜? [세종 = 뉴스핌] 김범주 기자 = 25일(현지 시각) 미국 현지에서 열릴 예정이었던 '한미 2+2 재무·통상 협의'가 돌연 취소된 배경에 관심이 모아지고 있다. 미국 측이 한국 대표단에 '양해'의 뜻을 여러 차례 표명했다는 것이 우리 정부의 설명이지만, 외교상 결례에도 불구하고 협의를 미뤄야 했던 배경에는 한국 협상단을 길들이겠다는 의도가 있는 것 아니냐는 해석이 나온다. [영종도=뉴스핌] 김학선 기자 = 미국 측 요청으로 한미 2+2 통상 협의가 연기된 24일 구윤철 부총리 겸 기획재정부장관이 출국 직전 취소 소식을 듣고 인천공항 2터미널을 나서고 있다. 2025.07.24 yooksa@newspim.com 24일 기획재정부에 따르면 구윤철 부총리 겸 기재부 장관은 이날 오전 9시경 이메일로 미국 측으로부터 협의 취소를 통보 받았다. 이날 오전 구 부총리는 협의를 위해 미국으로 출발할 예정이었다. 당시 인천공항 대기실에 있었던 것으로 파악됐다. 기재부는 이 같은 사실을 오전 9시 30분께 언론에 공개했고, 구 부총리는 정부 관계자들과 함께 오전 9시 50분께 공항을 빠져나갔다. 이날 회의가 취소가 된 배경에 대해 기재부 측은 "스콧 베선트 재무장관의 긴급한 일정 때문이었다"고 설명했다. 다만 '긴급한 일정'에 대한 설명은 없었던 것으로 파악됐다. 미국 측이 이메일을 통해 여러 차례에 걸쳐 사과 의사를 밝혔지만, 협상 관련 구체적 일정은 확정하지 않았다는 설명이다. 김정관 산업통상자원부 장관, 여한구 통상교섭본부장의 미국과의 협상은 예정대로 진행된다. 김 장관은 크리스 라이트 에너지장관 등을, 여 본부장은 제이미스 그리어 무역대표부(USTR) 대표와 각각 만난다. 하지만 양국 경제·통상 수장이 구체적 이유 없이 협의를 돌연 취소한 배경으로 한미간 협상이 난항을 겪은 것 아니니냐는 해석이 나온다. 앞서 지난 20일 미국으로 출국한 위성락 대통령실 국가안보실장은 이날 오후 귀국할 예정이지만, 고위급 협상에 진전이 없었던 것 아니냐는 관측도 나온다. 한국 정부는 1000억달러(약137조원) 규모의 미국 현지 투자 계획을 미국 정부에 제안할 예정인 것으로 전해졌다. 한국보다 먼저 관세협상을 타결한 일본 사례를 참고해 짠 전략으로 풀이된다. 일본은 5500억달러(약 757조원) 규모의 투자 펀드를 약속하고 미국과의 상호관세 15%부과에 합의했다. [영종도=뉴스핌] 김학선 기자 = 미국 측 요청으로 한미 2+2 통상 협의가 연기된 24일 구윤철 부총리 겸 기획재정부 장관이 출국 직전 취소 소식을 듣고 인천공항 2터미널을 나서고 있다. 2025.07.24 yooksa@newspim.com 다만 한국 정부가 제시할 투자 규모에 미국 정부가 만족할지 여부는 미지수다. 댄 스커비노 백악관 부비서실장이 최근 소셜미디어(SNS) 엑스(옛 트위터)에 공개한 일본 대표단과의 협상 사진을 살펴보면 트럼프 대통령이 직접 대미 투자액을 상향했을 것으로 추정되는 투자액이 나온다. 애초 일본이 제시한 투자액 4000억달러는 펜으로 그어져 있고, 그 위에 5000억달러라는 숫자가 써 있었기 때문이다. 트럼프 대통령은 전날 일본의 대미국 투자액은 5500억달러라고 공개했다. 협상액보다 500억 달러가 높아진 셈이다. 촉박한 협상 일정을 무기 삼아 미국이 비관세 영역도 손보려는 의도가 아니니냐는 해석도 나온다. 2025년 미국 무역대표부의 비관세 장벽 보고서(NTE)에서도 한국의 방산·통신·원전 분야를 지적했다. 박기훈 한국투자증권 연구원은 "방산과 통신은 미국 기업의 진입 장벽이라는 측면에서 구조 개선에 대한 압력을 가할 가능성이 크다"고 지적했다. wideopen@newspim.com 2025-07-24 18:42
사진
특검, 한덕수 자택·총리공관 압수수색" [세종=뉴스핌] 양가희 기자 = 내란특검팀이 24일 국무총리 서울공관에 대한 압수수색에 들어갔다. 국무총리실은 이날 문자 공지를 통해 특검팀의 수사에 적극 협조하고 있다며 이같이 밝혔다.   특검은 이날 한덕수 전 총리 자택 압수수색에도 나섰다. [서울=뉴스핌] 이형석 기자 = 한덕수 전 국무총리가 2일 오후 서울 서초구 서울고등검찰청에 마련된 내란 특검 사무실에서 조사를 마치고 차량으로 이동하고 있다. 2025.07.02 leehs@newspim.com 한 전 총리는 윤석열 전 대통령의 비상계엄 선포 계획을 알고도 이를 묵인 또는 방조했다는 의혹을 받고 있다. 특검은 압수물 분석을 마치는 대로 한 전 총리 등을 다시 조사한 뒤 구속영장 청구 여부 등을 검토할 전망인 것으로 알려졌다. sheep@newspim.com 2025-07-24 13:54
안다쇼핑
Top으로 이동