식물 에너지 분배 촉진시키면 토마토 생산성 증가, 국내연구진 규명

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 식물 안의 에너지 분배를 촉진시켜 작물 생산성을 증가시킬 수 있는 기술을 확보했다.

한국연구재단은 포항공과대학교 황일두 교수 연구팀이 에너지 분배 통로인 '체관' 수를 제어하면 토마토의 생산성을 높일 수 있음을 확인했다고 20일 밝혔다.

체관은 식물의 체내 연결 통로로 광합성을 통해 잎에서 만들어진 에너지인 '당'이 체관으로 줄기, 뿌리, 과실 등 필요한 기관에 분배된다.

기존 생산성 증가 연구는 식물의 광합성 효율 향상을 유도하거나 스트레스 내성 증대 또는 과육과 같은 저장 기관의 발달 기작 제어 등으로 진행됐다.

하지만 식물이 이용 가능한 에너지는 한계가 있어 충분한 생산성 향상을 위해서는 전체적인 에너지 분배의 개선이 필요하다.
 
이에 따라 에너지 분배 통로인 체관의 활성제어를 통한 식물 내 에너지 분배능력 및 생산성 향상전략이 제시되면서 체관 연구가 이뤄지고 있다.

연구팀은 이미 애기장대에서 동정한 체관 발달 억제 유전자 'JUL1'이 토마토에서도 기능적으로 보존돼 있음을 규명했고 SlJUL(Solanum lycopersicum JUL1)로 이름 붙였었다.

이번에 연구팀은 기존 연구를 고도화해 SlJUL 단백질 기능이 저해되거나 상실된 토마토를 제작해 관찰했다.

관찰 결과, SlJUL 단백질의 기능 저해 정도에 따라 체관 수가 늘어나며 이에 비례해 식물 체내 에너지 분배 능력이 향상됨을 확인했다. 이는 체관 수가 식물 체내 에너지 분배 능력을 결정한다는 의미다.

또  SlJUL 단백질 기능 저해 토마토의 향상된 에너지 분배 능력에 의해 과육의 수, 중량, 당도 등이 의미있게 증가하는 사실도 증명했다.

연구팀은 SlJUL 단백질 기능의 저해 정도를 조절하면 특정 기관이 발달해도 식물 생육에는 영향을 미치지 않으면서 작물의 유용 형질을 향상시킬 수 있다고 설명했다.

한국연구재단 등의 지원으로 수행된 이번 연구성과는 국제학술지 '플랜트 바이오테크놀로지 저널(Plant Biotechnology Journal)' 온라인판에 지난달 18일 게재됐다.(논문명:JULGI-mediated increment in phloem transport capacity related to fruit yield in tomato)

황일두 교수는 "SlJUL 유전자가 대부분의 관다발 식물에 높은 수준으로 보존돼 있어 체관 수-에너지 분배 최적화 기술은 토마토뿐 아니라 유용작물인 벼, 콩, 감자 등에도 광범위하게 활용할 수 있을 것"이라면서 "후속 연구를 통해 유전자 교정기술을 활용, 환경변화에 대응키 위한 신품종 육종기술 개발에 실마리를 제공토록 하겠다"고 말했다.


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