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광합성 관여 유전자 ‘PITP7’ 기능 밝혀

광합성 관련 지질 수송 기능 확인… 식물 생장 관련 연구 기초자료로 활용

-농촌진흥청(청장 조재호)은 세종대학교(김현욱 교수 연구팀)와 함께 광합성에 중요한 역할을 하는 유전자 ‘PITP7’의 기능을 밝혔다.

연구진은 우선 유전체 정보와 유전자 기능이 많이 밝혀진 모형(모델) 식물인 애기장대의 돌연변이체 가운데 강한 빛에서 자라지 못하고 어릴 때 죽는 개체를 찾아 그 원인을 분석했다.

그 결과, 인지질수송단백질 가운데 하나인 ‘PITP7’ 유전자의 기능이 없어지면 애기장대가 강한 빛에서 자라지 못한다는 사실을 알아냈다.

광합성은 생물이 빛을 이용해 양분을 스스로 만드는 과정으로, 엽록체 속에 있는 색소가 빛을 흡수해 유기물을 합성한다. 이번 연구로 ‘PITP7’이 엽록체 내에서 광합성에 꼭 필요한 색소 물질 등을 수송하는 데 중요한 역할을 하는 특수한 인지질 ‘포스포이노시티드’의 결합과 이동에 관여하는 것을 확인했다.

따라서 ‘PITP7’가 상실된 식물은 엽록체 발달이 비정상적이고, 색소 물질(엽록소 등) 함량도 줄어 광합성을 제대로 하지 못하고 성장도 느려진다.

이와 함께 빛을 에너지로 전환하는 광합성 과정에서 발생하는 활성산소를 방어하는 플라스토퀴논 함량도 낮아져 식물이 밝은 빛에서 큰 스트레스를 받아 일찍 죽는 것을 확인했다.

이번 연구는 ‘PITP7’이 광합성에 중요하고 식물 생장에도 필수적인 유전자임을 밝힌 것으로, 연구 결과는 식물 분야 국제학술지 Physiologia Plantarum (IF 4.5)에 논문으로 실렸다.

이번 연구 결과를 바탕으로 ‘PITP7’ 돌연변이에서 빛과 온도에 의해 생기는 활성산소 제거 효소 등의 발현 변화를 관찰하고, 앞으로 환경 스트레스 저항성에 응용 가능성을 찾을 계획이다.

세종대학교 김현욱 교수는 “이번 연구로 다가올 식량 위기에 대응해 세계적으로 관심을 갖는 연구 주제인 광합성의 이해도를 높일 수 있어 기쁘게 생각한다.”라고 말했다.

농촌진흥청 생물소재공학과 이시철 과장은 “이번 ‘PITP7’ 유전자 연구 결과는 작물 생산성 향상뿐만 아니라 환경 스트레스 저항성에 응용할 수 있을 것으로 기대한다.”라고 말했다.

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연구이야기

○PITP7 연구결과

1. 생장 저해 및 광합성 필수물질 함량 저하

3. PITP7이 포스포이노시티드과 결합

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