환경이 주는 다양한 스트레스는 식물의 성장, 발달 및 생산성 등에 큰 영향을 주고 있다. 따라서 이러한 환경적인 스트레스에 저항성을 높이는 것은 농업적으로 매우 중요하다.

최근 식물에서 다양한 스트레스 반응 경로를 종합적으로 조절하는 단백질의 작용 체제(이하, 메커니즘)를 밝혀 관심이 집중되고 있다.

농촌진흥청(청장 정황근) 차세대바이오그린21사업 농생물게놈활용연구사업단(단장 문중경)의 서필준 교수(성균관대) 연구팀에 의해 수행된 연구 결과가 ‘Nature Communications’지 (IF 11.47)에 12일자로 게재됐다.

본 연구팀은 모델식물인 애기장대에서 식물의 복합적(생물학적, 비생물학적)인 스트레스를 조절하는 유비퀴틴화 단백질 MIEL1을 발견하고 그 메커니즘을 구명했다.

MIEL1 효소는 스트레스가 없는 정상조건에서는 식물체내에 있는 스트레스와 관련된 단백질(전사인자)들을 분해함으로서 스트레스에 대한 반응을 억제하지만 외부 환경 스트레스가 식물체에 감지될 경우에는 MIEL1 단백질이 분해돼 식물체내 스트레스에 대응하는 다양한 활성 단백질들이 축적되도록 유도한다.

MIEL1 단백질은 이러한 메커니즘으로 특정 스트레스가 아닌 다양하고 복합적인 스트레스에 저항성을 가지도록 한다.

MIEL1의 주요한 분해 대상이 MYB96(가뭄 같은 비생물학적 스트레스 저항성에 관여하는 전사인자)과 MYB30(생물적(박테리아) 스트레스 저항성에 관여하는 전사인자)임을 밝히면서 MIEL1이 생물적 및 비생물적 스트레스 반응 모두의 중심에 있음을 확인했고 이들 경로의 교차점이 있음을 증명했다.

이번 연구는 농촌진흥청(차세대바이오그린21사업)과 한국연구재단(글로벌연구네트워크사업)의 지원으로 수행됐으며, 생물학적, 비생물학적 환경스트레스 반응을 동시에 유도해 복합적인 환경 스트레스에 대해 효율적으로 적응하는 식물 방어 시스템을 설계하는 데 중요한 자료가 될 것으로 기대된다.

농촌진흥청 조남준 연구운영과장은 “실제 자연환경에서 식물은 다양한 스트레스에 복합적으로 노출되는 만큼 이번 연구결과는 환경적응성을 높인 고부가가치의 작물 개발에 기여할 수 있을 것이다”라고 말했다.