□ 국내 연구진이 봄철 한파나 이상고온 등 갑작스런 기온변화에 따른 작물이나 화훼 등의 생산성 저하 를 막기 위한 실마리를 찾아냈다. 대기온도 변화를 감지해 식물의 개화시기를 조절 하는 기온변화대응 유전자 를 찾아낸 것이다.
o 고려대학교 생명과학과 안지훈 교수 주도하에 이정환 연구교수 등이 참여한 이번 연구는 미래창조과학부 와 한국연구재단 이 추진하는 리 더 연구자지원사업 (창의적연구) 의 지원으로 수행되었고 연구결과는 권 위있는 국 제학술지 사이언스 (Science) 9월 13일자 온라인판 (Science Express) 에 게재되었다.
( 논문명 : Regulation of ambient temperature-responsive flowering by MADS-box transcription factor repressor complexes )
□ 온난화 같은 기후변화는 식물의 개화시기에도 영향을 미쳐 식물 군집 변화로 인한 생태계 변화는 물론 유용작물이나 화훼, 수목 등의 생장 에도 영향 을 미쳐 생산성을 떨어뜨릴 수 있다.
o 기존 고온내성이나 저온순응과 같이 극단적인 온도 조건하에서 식물의 반응이나 개화에 대한 연구는 있었지만 온난화 등으로 인한 대기온도의 상대적으로 미세한 변화에 따른 개화시기 조절에 대 해 서는 잘 알려지지 않았다.
□ 안 교수 연구팀은 여러 기온조건에서 50여종 애기장대*의 개화시기 를 조사하여 대기온도 변화를 감지하는 단백질 FLM**을 규명 해냈다.
o 기온이 20℃ 이하로 낮아지면 FLM이 SVP (대기온도변화 감지 단백질) 와 복합체를 이뤄 개화를 앞당기는 유전자 의 발현을 억제 해 개화를 늦춘다는 것이다.
o 두 단백질간의 상호작용을 조절할 경우 봄철 갑작스런 온도변화에 따른 작물 생산성 저하를 막을 수 있는 육종소재 개발 등에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
* 애기장대 ( Arabidopsis ) : 유전체의 크기가 작고 유전정보가 모두 해독돼 형질전환이 쉽고 생장주기가 6주에 불과해 식물연구에 많이 활용되는 모델 식물체
** FLM (Flowering Locus M) 단백질 : MADS 박스라는 서열을 가진 전사인자로 표적유전자의 정보를 읽어 RNA를 만드는 과정인 전사를 조절한다. 표적유전자 로는 FT, TSF, SOC1 과 같은 개화를 앞당기는 유전자가 알려져 있다.
□ 온도가 낮아지면 개화시기가 늦춰지는 정상 애기장대와 달리 이들 두 감지 단백질이 제대로 작동하지 않는 돌연변이 애기장대는 온 도변화에도 불구하고 개화시기에 변화가 없었다.
o 개화 관련 유전자의 발현에 두 감지 단백질간의 복합체가 관여하는데, 이들 복합체 형성여부가 기온에 따라 좌우되기 때문에 결과적으로 기온변화 에 의한 개화시기 조절이 이뤄진다.
o 구체적으로 SVP 단백질 은 고온에서 세포내 쓰레기처리장인 프로 테아좀* 에서 활발히 분해 되면서 복합체 형성이 저해된다.
* 프로테아좀 (proteasome) : 기능을 다하거나 잘못 만들어진 단백질 등 세포에 더 이상 필요하지 않은 단백질을 분해하는 세포내 소기구
□ 안 교수는 “이번 연구는 SVP와 FLM 같은 전사조절 단백질 이 단 백질 복합체를 형성하여 대기온도에 의한 식물 개화시기를 조절하는 기전을 최초로 규명한 것으로 향후 기후변화 영향평가를 위한 식물 생장 예측 모델링 연구에도 활용될 것으로 기대된다. ” 고 밝혔다.