|
솔크 생물학연구소(Salk Institute for Biological Studies) 학자들은 식물이 에틸렌 가스(ethylene gas)에 대한 반응을 조절하는 핵심적인 유전적 스위치를 발견하였다. 에틸렌 가스는 과일을 익게 하는 것으로 잘 알려진 천연의 식물 호르몬이지만, 이는 또 스트레스 하에서 식물을 시들게 하고, 식물을 조기에 노화시키며, 지나친 숙성으로 못쓰게도 할 수 있다. 식물이 에틸렌 위치를 켜고 끄는 것을 조작하여 가뭄 저항성과 생장 사이에 균형을 유지하게 하여, 가뭄으로 인한 작물의 소실을 감소시킬 수 있는 열쇠가 Science magazine에 8월 30일 실린 이번 발견에 있을 수 있다.
범람, 건조, 냉해, 상처 또는 병원균 공격과 같은 서로 다른 스트레스 하에서, 에틸렌은 식물에게 불리한 변화에 대해 적응(adjustments)하라는 신호를 한다고 이번 본문의 선임 저자인 엑커(Joseph Ecker) 교수는 말한다. 이번 연구에서 식물이 에틸렌 가스 냄새를 맡는 방법에 있어 핵심 단계가 발견되었고, 이는 작물에서 이러한 과정을 조절하는 더 나은 방법의 발견으로 이어질 수 있다고 한다.
식물은 에틸렌 가스를 감지하거나 냄새를 맡고, 이로써 식물에서 일련의 이벤트가 촉발된다. 세포에서 에틸렌 센서는 핵으로 시그널을 보내고, 핵은 유전적 프로그램을 개시하여 식물이 직면한 상황에 따라 변화를 일으키게 한다. 엑커 교수 팀은 에틸렌 신호화(ethylene signaling) 경로에 있어 단백질 EIN2(ethylene insensitive 2)를 비롯하여 다수의 핵심 조절자들의 기능을 밝혀냈다.
단백질 EIN2는 세포의 내막계(endoplasmic reticulum)에 위치하는데, 이는 세포 내부에서 단백질의 수송을 촉진하고 에틸렌 신호화에 필수적인 역할을 하는 부분이다. 그러나 단백질 EIN2는 수수께끼로 남아있었다. 그런데, 다수의 복잡한 검정을 통해서 한 가지 메커니즘이 밝혀졌는데, 이는 에틸렌 반응 활성화를 위해서 내막계에서 EIN2 단백질의 프로세싱과 신호화 분자들이 핵으로 이동하는데 필요한 메커니즘이다.
이 메커니즘에 대한 이해는 불리한 상황에서 식물의 생존을 돕는 새로운 방법의 발견으로 이어질 수 있다. 스트레스는 식물에 불리한 다양한 반응을 일으키는데, 여기에는 잎이 시들고 마르는 것, 잎의 미성숙 노화, 광합성 효율 저하, 엽록소 소실, 수분(pollination) 불량, 꽃, 과일 그리고 종자의 소실 등이 속한다.
25년 만에 가장 심각한 이번 가뭄은 미국 전역에 걸쳐 작물에 충격을 주고 있고, 이는 농부의 수익을 앗아가고, 식품 가격 상승으로 이어질 가능성이 있다. 식물 연구자들은 작물의 생산성을 향상시키기 위해서 스트레스에 대해 연구하고 있는데, 이러한 연구는 가뭄과 지나친 고온과 같이 기후가 전세계적인 이슈가 됨에 따라 점점 더 다급해지고 있다. 어떤 스트레스 인자(stressors)에 대한 작물의 감수성(susceptibility)을 차단시켜 가뭄 동안 수확량을 높이고, 더 건조한 기후에서도 유익한 작물이 자랄 수 있게 하여 늘어나는 세계 인구에게 먹을 것이 제공되도록 할 수 있다.
농부들이 그들의 식물에 에틸렌 저해제를 뿌리는 선택을 할 수 있다고 박사 후 연구원이자 이번 논문의 제일 저자인 홍(Hong Qiao) 박사는 말한다. 이 저해제는 식물의 에틸렌 수용체가 에틸렌을 감지하지 못하게 차단하고, 이는 생장에 영향을 미치게 된다. 에틸렌 반응 경로가 없으면, 토마토가 익지 않을 것이다. 에틸렌이 너무 많으면 토마토가 지나치게 익는다. 그러므로, 식물이 에틸렌 가스에 반응하는 정확한 메커니즘에 대한 기본적인 이해는 작물에서 그러한 프로세스를 조절하는 더 좋은 방법의 발견으로 이어질 수 있다.
키워드 : 스트레스, 에틸렌 신호화, 핵심조절자
출처: KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
원문: http://www.eurekalert.org/pub_releases/2012-08/si-dmh083012.php
연도: 2012-09-01
제공:kisti, 다른기사보기기사등록일시 : 2012.10.09 13:39
<저작권자 © 자닮, 무단 전재 및 재배포 금지>
#kisti
