건국대 연구팀이 식물의 뿌리는 땅 속으로 자라고, 줄기는 위로 성장하는 식물의 중력 반응에 중요한 역할을 하는 새로운 유전자 조절 네트워크를 규명했다.

건국대 생명특성화대학 시스템생명공학과 임 준 교수 연구팀은 식물이 중력에 대해 반응하는데 주요한 역할을 하는 새로운 전사조절인자 간 조절 네트워크를 규명해 세계적 과학저널 셀(Cell Press)에서 발행하는 국제 학술지 ‘몰레큘러 플랜트’(Molecular Plant) (impact factor: 7.142) 8월 호에 발표했다고 26일 밝혔다.

지구 상에 존재하는 모든 생명체는 직간접적으로 중력에 영향을 받을 수밖에 없는데 특히 식물은 생장과정 동안 중력에 대해 다양한 형태의 반응을 나타낸다. 예를 들면 식물의 뿌리는 중력이 작용하는 방향으로 생장해 토양 속으로 뿌리를 내리는데 비해 지상부는 중력의 반대방향으로 생장해 발아 후 토양을 뚫고 계속 위쪽으로 자랄 수 있는 것이다.

건국대 임 준 교수 연구팀은 그동안 뿌리 내피(endodermis) 형성에 필수적인 SHR(SHORT-ROOT)과 SCR(SCARECROW) 전사조절인자들과 단백질 상호작용을 하는 새로운 전사조절인자 SCL23(SCARECROW-LIKE 23)을 발굴했으며, 이들 세 전사조절인자들의 상호 작용이 식물 지상부 내피(endodermis) 형성에도 필수적으로 관여해 식물의 중력 반응에 관여함을 밝혀냈다.(그림 참조).

건국대 연구팀은 SHR과 SCR 유전자를 없앤 식물과 야생의 식물을 동일한 중력 조건에서 배양해 연구한 결과, SHR와 SCR 유전자의 기능이 소실된 변이체는 야생형과 비교했을 때 지상부가 중력에 대해 전혀 반응하지 않고 SCL23 유전자가 과발현된 형질전환체 역시 지상부가 중력에 대해 전혀 반응하지 않는다는 사실을 밝혀냈다.

또 SHR-SCR-SCL23 전사조절인자 간 상호작용이 내피(endodermis) 형성에 주요한 역할을 해 식물 지상부의 중력에 대한 반응 조절에 관여한다는 사실을 규명했다.

임 준 교수는 “화훼산업에서 꽃을 줄기 채 수확해 운송하다보면 중력 반응 때문에 줄기가 휘어져서 상품성이 떨어지는 문제점이 있었으나 장기적으로 식물의 중력 반응에 관여하는 기전에 대한 연구가 진전되면 앞으로 이러한 문제점을 해결할 수 있는 원천기술개발에도 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.