바이오인

미국 캘리포니아 샌디애고에 있는 Scripps Research Institute의 과학자들이 식물의 개화조절 유전자를 발
견하였으며, 이는 적도 지역의 계절변화 패턴에 식량작물이 더욱 잘 적응할 수 있도록 개량하는데 기여할
수 있을 것이다.

CONSTANS라고 불리우는 이 유전자는 식물이 일장을 감지하여 특정시기에 개화할 수 있도록 한다고 Marcelo
Yanovsky와 Steve Kay 박사는 말했다. 개화시기는 식물에게 있어서 가장 중요한 결정사항들 가운데 하나이
다. 일년 중 너무 일찍 개화하면 수분(pollination)에 필요한 곤충들이 주변에 없고, 너무 늦게 개화하면
겨울이 오기 전에 과일과 씨앗이 만들어지는데 필요한 시간이 충분하지 못하게 된다.

CONSTANS 유전자에 의해 생산되는 단백질의 양은 식물체의 24시간 주기 생체시계의 조절 아래 증가하고 감
소한다. 아라비돕시스(Arabidopsis thaliana)를 대상으로 한 정교한 실험들을 통해 Yanovsky 박사와 Kay 박
사는 식물체가 햇빛을 받으면서 CONSTANS 단백질의 양이 특정 기준치(threshold)보다 많아질 때(보통 늦은
오후)에만 개화한다는 것을 보여주었다.

빛의 성질 또한 중요하며, 2가지 광수용체가 활성화되어야 한다. cryptochrome 2와phytochrome A라고 불리
우는 이 광수용체들은 각각 청색광과 적색광에 반응한다.

이 모든 조건들이 동시에 충족될 때, CONSTANS 단백질은 작물의 개화 스위치 유전자인 FLOWERING LOCUS T
를 작동시킨다. 이 유전자는 식물의 꽃을 만드는 수백개 유전자들의 연쇄작용을 활성화시킨다.

식물의 개화가 일장과 동시에 하루중 시간을 감지하는 것에 달려있다는 생각은 새로운 것이 아니다. 이것
은 1930년대에 생체시계 과학의 개척자인 Erwin Bunning 박사에 의해 제안되었었다.

개화 시스템의 정확한 분자적 기작을 이해함으로써, 이 시스템이 여러 가지 식물들에서 어떻게 적응되어져
왔는가를 이해할 수 있다. 이른 봄에 개화하는 식물들은 CONSTANS 단백질 양의 낮은 기준치를 가지거나 더
욱 빠르게 이 단백질을 합성함으로써 빠른 시간대를 가지고 있으며, 늦게 개화하는 식물들은 늦은 시간대
를 가지고 있다.

아라비돕시스와는 달리 일장이 짧아지는 조건에서 개화하는 식물들에서도 거의 같은 유전자들이 작동하고
있다. 이들 가운데는 벼를 비롯하여 주요 식량 작물이 포함되어 있다. 이제 유전공학적 방법으로 계절이 너
무 빠르게 지나가서 작물들이 충분히 자라지 못하는 국가들에 적응할 수 있는 품종들을 만드는 것이 가능
할 것이다.

- 관련 문헌 -
1. Yanovsky, M. J. & Kay, S. A. Molecular basis of seasonal time measurement in Arabidopsis.
Nature, 419, 308 - 312, (2002).
2. Suarez-Lopez, P. CONSTANS mediates between the circadian clock and the control of flowering in
Arabidopsis. Nature, 410, 1116 - 1120, (2002).
3. Bunning, E. Die endogene Tagesrhythmik als Grundlage der photoperiodischen Reaktion. Ber. Dtsch
Bot. Ges., 54, 590 - 607, (1936).

*참조홈페이지

(http://www.niab.go.kr)