상세내용

극한 환경에도 잘 생존할 수 있는 식물의 저항성 유전자 존재 발견

- 재해 저항성 식물개발을 통해 미래 식량 문제 해결에 도움 -

□ 극한 환경에서 생존하는 식물의 저항성 유전자의 존재가 국내 연구진에 의해 최초로 발견되었다.
 

○ 세계수준의 연구중심대학(WCU) 육성사업 제2유형 사업단인 경상대학교 윤대진 교수팀이 주도한 이번 연구 결과는 생명과학분야 최상위 과학저널인 'Nature Genetics'誌에 9월 중 게재될 예정이며, 이에 앞서 ‘Nature Genetics 온라인 속보’에 8월 8일자(한국시간)로 소개되었다.

□ WCU 육성사업의 “기후변화에 대응한 식물 환경생명공학 기술개발” 과제로 수행된 동 연구는 윤대진 교수가 교신저자로, 해외 참여학자인 한스보나드(Hans J. Bohnert, 일리노이 주립대학교) 교수와 레이브레산(Ray A. Bressan, 미국 퍼듀대학교) 교수가 공동저자로 게재되었으며,

 ○ 공동 제 1 저자인 오동하 박사와 홍혜원 박사과정생은 한스보나드 교수와 윤대진 교수로부터 각각 연구 지도를 받아왔다.

□ 지구상에 생존하는 식물은 환경 스트레스에 약한 글라코파이트(Glycophyte)종과 극한 지역에 생존이 가능한 할로파이트(Halophyte)종으로 구분되는데, 동 연구에서는 할로파이트종의 일종인 툴룬젤라파불라(Thellungiella parvula) 식물의 전 염기서열을 결정하여 유전체를 분석하였다. 그 결과 할로파이트종 식물은 글라코파이트종 식물과는 달리, 게놈상에 스트레스 저항성에 관련된 유전자들이 다량으로 증폭(duplication) 되어져 있을 뿐만이 아니라 특유의 환경스트레스 저항성 유전자를 가지고 있음이 확인되었다.

□ 연구진은 동 연구결과로 밝혀진 할로파이트종 특유의 유전정보를 응용하면 극한 환경에도 잘 견딜 수 있는 재해 저항성 식물의 개발이 가능하고, 기후변화에 대응한 맞춤형 식물의 생산이 가능해져 미래 식량 문제 해결에도 상당히 기여할 것으로 내다봤다.

붙임1 용어 설명

1. 기후변화에 대응한 식물생명공학기술

산업혁명이후 석탄, 석유 등 화석에너지의 과다한 사용은 대기 중의 이산화탄소 농도를 크게 상승하게 하였고, 무분별한 개발과 산업화는 결과적으로 지구 온난화, 사막화, 기상변동 등의 심각한 환경문제를 초래하게 되었다. 이러한 문제해결의 한 방법으로 열악한 환경재해에서도 잘 자랄 수 있는 식물체를 개발하는 것이 지구환경문제 및 식량난을 해결할 수 있는 중요한 수단으로 대두되고 있으며, 이를 기후변화에 대응한 식물생명공학 기술이라고 한다.

2. 글라코파이트(Glycophyte) 식물

환경 스트레스에 약한 식물종을 통틀어 일컬으며, 현재 인류가 이용하고 있는 대부분의 농작물 (벼, 밀, 보리, 채소등) 및 육지에 생존하는 식물이 여기에 속한다.

3. 할로파이트(Halophyte) 식물

극한 환경에 견디는 식물체를 통틀어 일컬으며, 심한 냉해지역 (북극,  남극 등), 심한 건조지역(사막), 심한 염해지역(소금호수 등)과 같은 극한 환경에 견디어 생존하는 식물체이다.

-12℃ 에서 24시간 처리후

               글라코파이트(Glycophyte) 식물                        할로파이트(Halophyte) 식물

3. 툴룬젤라파불라 (Thellungiella parvula)식물

할로파이트(Halophyte)종의 식물로서 소금호수에서 생존하는 식물체이며 다른 할로파이트 식물체들에 비해 게놈(Genome, 한 생물체가 지닌 모든 유전 정보의 집합체)의 크기가 작고 유전학적인 연구가 용이하다.

4. 유전체 분석

생물체의 전 염기서열을 결정하고, 그로부터 유전자를 유추해 내는 기술이다.  동 연구에서는 할로파이트(Halophyte) 식물체의 염기서열을 결정하였고, 기존에 염기서열이 결정되어져 있는 Glycophyte 식물의 일종인 애기장대(Arabidopsi)와 유전체를 비교분석해 본 결과, Halophyte는 Glycophyte 가지고 있지 않는 환경스트레스 저항성 유전자를 다량으로 갖고 있음을 알 수 있었다. 따라서 Halophyte 식물이 가지고 있는 유전정보를 식물생명공학적인 기법을 사용하여 Glycophyte에 보충하여 주면, 극한 환경에서도 자랄 수 있게 되어 인류가 당면한 기후변화에 대응한 기능성 식물을 개발할 수 있을 것이라 기대되어 진다.

5. 교신저자

프로젝트를 총괄하며 책임저자라고도 불린다. 저자가 여럿이거나 공동 집필 또는 합본일 경우 논문의 저자중 가장 마지막에 기재되며 논문의 수정책임자를 이르는 말이다.

6. 게놈(Genome)

 한 개체의 유전자의 총 염기서열이며, 한 생물종의 거의 완전한 유전 정보의 총합이다.

붙임2   그림 설명

<그림 1>

 툴룬젤라파블라(할로파이트)와 애기장대(글라코파이트)식물의 유전체 비교분석도

<그림 2>

툴룬젤라파블라(할로파이트)와 애기장대(글라코파이트)에서 증폭(duplication)되어져 있는 유전자들의 비교분석도

 <그림 3>

 툴룬젤라파블라(할로파이트)에서 특이적으로 증폭 (duplication)  되어져 있는 유전자들의 예

붙임3   세계수준의 연구중심대학(WCU) 육성 사업 개요

1. 사업 개요

 ▢ 사업 목적
  ○ 신성장동력 분야의 세계적 연구 선도 및 국가 핵심인재 양성
  ○ 해외 우수학자(Star faculty)를 국내대학에 유치하여 교육․연구 풍토를 혁신하고, 나아가 대학의 국제적 경쟁력 제고

 ▢ 사업 기간 : ’08~’12년도(5년)

 ▢ 총 사업비: 8,250억원(’08년 1,650억, ’09년 1,600억, ’10년 1,591억, ‘11년 1,552억)

2. 주요 내용

 ▢ 사업 내용
  ◦ 해외 우수학자를 유치하여 융복합 중심 신 전공․학과 개설 지원
  ◦ 개별 해외학자와 국내 교수간의 국제 공동연구 진행

 ▢ 지원 유형 및 현황 : 전체 33개 대학 139개 과제