"가뭄에도 식물재배 가능"…포스텍 연구팀 규명 '성공'

식물 생장의 핵심 메카니즘을 세계 최초로 규명, 사막같이 건조한 토양에서 식물을 키우거나 가뭄에도 견딜 수 있는 식물을 재배할 수 있는 길이 열렸다.

포스텍 생명과학과 황인환(47) 교수와 이광희(36) 박사 연구팀은 기존 연구결과와는 다른 식물의 생장과 발달, 씨 형성, 비생물학적 환경스트레스 적응에 필수적인 식물호르몬인 아브시식산(Abscisis acid; ABA) 생성의 새 매커니즘을 규명하는데 성공했다.

연구 결과는 생물학분야 세계 최고 권위지인 'Cell(셀)' 22일자에 발표됐다.

기존 연구는 식물 생장작용의 주요 기능을 담당하는 ABA가 식물체내에서 합성과정을 거쳐 생성되고 작용이 필요없을 때에는 ABA가 산화 분해되거나 별다른 기능을 수행하지 못하는 ABA-Glucose(글루코스) 결합체로 전환되는 것으로 알려져 왔다.

그러나 황 교수팀은 지금까지 밝혀진 기존의 ABA 합성 과정과는 별개로 외부환경이 변화되면 ABA-Glucose 상태에서 세포내 소포체에 존재하는 효소 'AtBG1'에 의해 가수분해돼 ABA가 생산된다는 것을 규명했다.

가뭄, 홍수, 기온변화 등 환경변화에 빠르게 적응해야하는 상황에서 식물은 단백질이 관여하는 복잡한 경로를 통해 '비효율'적인 메카니즘으로 ABA 합성을 하는 것이 아니라 AtBG1에 의해 단 한 번의 반응으로 ABA-glucose로부터 ABA를 생성, 매우 효율적으로 환경 변화에 대응한다는 것.

황 교수팀은 애기장대(Arabidopsis) 식물에 AtBG1 유전자를 인위적으로 제거하거나 과다하게 발현시킨 뒤 물을 주지 않는 실험을 진행, 3주가 지난 뒤에는 AtBG1이 제거된 애기장대는 대부분 죽었으며 정상의 애기장대는 25% 이하 생존했고 과다발현시킨 애기장대는 정상적인 생장상태를 보였다.

AtBG1을 통해 ABA 양을 적절히 제어하면 가뭄, 염분토양 등 환경 스트레스에 강한 식물 개발이 가능하다는 사실을 입증한 것.

황인환 교수는 "이 연구결과는 지구 온난화, 토양 황폐화, 물 부족 등을 해결할 수 있는 전기가 될 것"이라며 "황사발생지역에서 성장 가능한 식물, 물 공급을 최소화한 벼, 바이오에너지 생산을 위한 가뭄내성 식물 개발연구를 하고 있다."고 밝혔다.

포항·박정출기자 jcpark@msnet.co.kr