‘식물성장 비밀’ 새롭게 해석
식물성장 조절 새 매커니즘 규명

건국대 연구팀이 식물의 뿌리 생장과 발달과정에서 일어나는 비대칭 세포분열을 제어하는 새로운 전사조절인자를 처음으로 발굴하고, 이 유전자의 기능분석을 통해 식물 호르몬 앱시식산(ABA)과 지베렐린(GA)이 기존에 알려진 대립 관계가 아니라 상호 협력을 통해 시너지 효과를 나타낸다는 사실을 규명했다.

건국대 생명특성화대학 임준 교수(시스템생명특성학과)연구팀은 기존에 식물 분야 교재에서 일반적으로 식물 성장과 발달에 영향을 미치는 것으로 알려진 식물호르몬 앱시식산(ABA)과 지베렐린(GA)간의 상호작용에 대한 새로운 기전을 규명해 세계적 과학저널 셀(Cell Press)에서 발행하는 ‘몰레큘러 플랜트’(Molecular Plant)(impact factor: 6.337) 3월 온라인판에 논문을 발표했다.

ABA는 일반적으로 스트레스 호르몬으로 알려져 고염도·저온 스트레스 등에서 농도가 높아져 열악한 환경에서는 식물이 발아하지 못하도록 보호한다. 이에 반해 GA는 식물의 생장 촉진 호르몬으로 알려져 식물 조기 성장 연구 등 녹색혁명에 기여했다. 이들 호르몬은 거의 모든 식물 생장과 발달과정에서 서로 사사건건 충돌해 반대의 효과를 나타내는데 이러한 ‘길항효과’(antagonistic effect)는 식물학 분야 교재뿐만 아니라 일반 기초생물학 교재에도 소개될 정도로 잘 알려져 있다.

건국대 임준 교수 연구팀은 개별 유전자가 아니라 전체 수준에서 유전자의 발현을 분석하는 오믹스 방법을 이용해 GA 결핍 때 뚜렷하게 변화하는 전사조절인자들을 발굴했으며, 이들 가운데 그동안 전혀 연구가 이뤄지지 않았고 두 호르몬에 의해 발현양이 변화하는 전사조절인자를‘GAZ’ (GA- AND ABA-RESPONSIVE ZINC FINGER)로 이름 붙였다.

전사조절인자란 DNA에서 읽어들인 유전정보를 바탕으로 단백질이 합성되도록 유도하는 요소를 말한다. 임준 교수팀은 분자유전학적 방법으로 GAZ 유전자의 기능을 분석해 뿌리 생장과 발달과정에서 ABA와 GA가 기존에 알려진 대립관계가 아니라 상호 협력을 통해 시너지 효과를 나타낸다는 사실을 처음으로 규명했다.

건국대 연구팀은 또 싱가포르 국립대 연구팀과 공동연구를 통해 GA 호르몬 신호전달 경로와 연동되는 새로운 전사조절인자의 기능 분석을 통해 식물분야 최상위(4%이내) 국제 학술지인 ‘플랜트 피지올러지’(Plant Physiology)지 (impact factor: 6.841) 3월 호에 논문을 발표했다.

임 교수팀과 싱가포르 국립대 연구팀은 기존에 뿌리 생장에 관해서는 알려지지 않은 SEUSS 전사조절인자가 GA 호르몬 신호전달 경로와 SHR-SCR-SCL3 유전자 조절 네트워크를 연동시키는 연결고리로 작용해 식물의 뿌리를 구성하는 세포의 분열을 제어한다는 사실을 처음으로 규명했다.

임 준 교수는 “ABA와 GA 호르몬은 식물이 살아가는데 있어 전(全)주기적으로 상당히 중요한데 이번 연구를 통해 식물 생장 및 발달과정에서 ABA와 GA 호르몬의 상호작용이 식물 생장에 어떤 영향을 주는 지에 대한 새로운 기전을 규명했다는 데 의의가 있다”고 말했다.