- 환경변화 대응, 종자의 발아율 향상 통한 작물의 안정적 수확 기대 -
식물의 성장은 씨앗에서 싹1)이 트면서 시작한다. 이 과정이 제대로 이뤄지지 않으면 정상적으로 자랄 수 없다. 그렇다면, 식물은 어떻게 발아를 조절해 제대로 자라게 하는 걸까?
농촌진흥청 우장춘프로젝트를 수행하는 황인환 교수(포항공과대학교) 연구팀은 세포 내 단백질 분해와 발아에 관여하는 단백질의 중요한 기능을 밝혀 세계적인 학술지(PNAS2), mrnIF=95.16)에 발표했다.
※ 논문명: AtCAP2 3) is crucial for lytic vacuole biogenesis during germination by positively regulating vacuolar protein trafficking.(AtCAP2 단백질은 운송 기작을 조절함으로써 발아 중 액포 발생에 중요한 역할을 한다.)
식물이 건강하게 자라려면 생장의 첫 단계인 발아가 중요하다. 종자는 광합성 능력이 없기 때문에 세포 내에 저장해 둔 영양 단백질을 분해하고 에너지원으로 사용해 발아를 거치면서 생육이 진행된다.
연구팀은 종자의 발아를 위해 세포 내 단백질의 분해가 어떻게 조절되는지 그 해답을 제시했다.
◦ 씨앗이 발아할 때 식물체에 있는 CAP2 유전자가 세포 내 액포 단백질 분해를 도와 발아를 조절한다는 사실을 세계 최초로 밝혔다.
◦ CAP2 유전자가 기능을 하지 못하는 돌연변이 식물체를 관찰한 결과, 세포 내에 단백질 분해가 늦어지고 뿌리 생육이 크게 지체되는 것을 확인했다.
◦ 즉, CAP2 유전자에 문제가 생기면 세포 내 단백질 분해가 제대로 일어나지 않아 식물 생육에 필요한 영양 물질을 제대로 공급받지 못해 식물의 발아와 생육에 큰 영향을 미치는 반면, CAP2 유전자가 정상 기능을 해 단백질이 충분히 공급됐을 때는 원활하게 이뤄짐을 확인했다.
이번 연구는 식물의 액포 단백질들이 생육에 관여한다는 것을 확인함으로서 세포 내 단백질 분해와 식물 생장의 상호 작용 원리를 세계 최초로 밝힌 중요한 연구 결과다.
농촌진흥청 연구운영과 서효원 과장은 “이번 연구 결과는 급변하는 환경 변화에 대응해 종자의 정상적인 발아로 안정된 수확이 가능하도록 하는 기술력 확보에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.” 라고 말했다.
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1) Germination, 씨앗이 싹이 트는 것
2) PNAS(Proceedings of the National Academy of Sciences): 미국 국립과학원회보, General and Multidisciplinary science 분야 세계 3위
3) AtCAP2, calcium-dependent protein kinase1 adaptor protein2를 줄여 부르는 이름, 지금까지 스트레스에 반응하는 kinase를 운반하는 단백질로 알려짐.
