경희대 정기홍‧김유진 교수, 벼 수정 관여하는 유전자 발견
경희대 정기홍‧김유진 교수, 벼 수정 관여하는 유전자 발견
  • 백두산 기자
  • 승인 2020.01.21 09:53
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식량 위기 극복 위한 연구 기틀 마련
유전자 기능, 역할 밝히는 연구 수행…기후위기 대응하는 작물 종자 생산 목표
경희대학교 정기홍 생명공학원 교수(왼쪽)와 김유진 생명과학대학 학술연구교수(오른쪽)가 벼 화분의 부착, 화분관 발아 및 신장에서 작용하는 유전자를 확인하고, 향후 연구 방향을 제시한 논문을 발표했다. (사진: 경희대 제공)
경희대학교 정기홍 생명공학원 교수(왼쪽)와 김유진 생명과학대학 학술연구교수(오른쪽)가 벼 화분의 부착, 화분관 발아 및 신장에서 작용하는 유전자를 확인하고, 향후 연구 방향을 제시한 논문을 발표했다. (사진: 경희대 제공)

[대학저널 백두산 기자] 지난해 8월, 기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)는 기후위기 탓으로 가뭄과 홍수, 폭염 등이 더욱 빈번하고 극심하게 발생할 것이며, 생태계를 파괴해 식량부족 문제를 불러일으킬 것이라는 내용의 보고서를 채택했다. 11월에는 파리 과학인문대학교(PSL) 연구진이 기후위기를 막지 못하면 2100년, 전 세계 인구의 90%가 식량난을 겪을 것이라는 연구 결과를 발표하기도 했다.

기후위기에 따른 식량문제를 우려하는 목소리가 높아지는 만큼 이를 해결하기 위한 연구도 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다. 이런 가운데 경희대학교 정기홍 생명공학원 교수와 김유진 생명과학대학 학술연구교수가 벼 화분의 부착과 화분관 발아, 신장에서 작용하는 다수의 유전자를 확인하고, 향후 연구 방향을 제시한 논문을 발표했다. 연구 결과는 식물과학 분야의 저명한 학술지 <Trends in Plant Science>(논문명: Molecular Basis of Pollen Germination in Cereals) 온라인판에 게재됐다.

화분이 암술머리에 안착하면 단계별로 여러 유전자가 작용해 화분관이 발아하고, 신장하게 된다. 식물연구에서 많이 쓰는 모델 식물인 ‘애기장대’에서는 화분 발아를 조절하는 유전자 연구가 상대적으로 활발히 진행됐지만, 벼에서는 순종 돌연변이가 생성되지 않아 기능이 보고된 논문이 적었다.

벼와 애기장대의 암술에서 화분관이 발아‧성장하는 모습을 그린 모식도(A, B)와 화분의 수분·발아 및 화분관 성장 경로를 나타낸 그림(C). 쌍떡잎식물과 외떡잎식물의 주요 차이점이 노란색으로 표시돼 있다. (D)는 화분관 발달의 각 단계에서 작용하는 유전자들로서 노란색 글씨는 곡물 작물인 벼·옥수수에서 보고된 유전자이고, 검은색 글씨는 애기장대에서 보고된 유전자이다. 정기홍 교수와 김유진 학술연구교수는 화분에 특이적으로 발현하는 유전자(별표)에 초점을 맞춰 연구 중이다.
벼와 애기장대의 암술에서 화분관이 발아‧성장하는 모습을 그린 모식도(A, B)와 화분의 수분·발아 및 화분관 성장 경로를 나타낸 그림(C). 쌍떡잎식물과 외떡잎식물의 주요 차이점이 노란색으로 표시돼 있다. (D)는 화분관 발달의 각 단계에서 작용하는 유전자들로서 노란색 글씨는 곡물 작물인 벼·옥수수에서 보고된 유전자이고, 검은색 글씨는 애기장대에서 보고된 유전자이다. 정기홍 교수와 김유진 학술연구교수는 화분에 특이적으로 발현하는 유전자(별표)에 초점을 맞춰 연구 중이다.

정기홍, 김유진 교수는 크리스퍼 유전자가위(CRISPR/Cas9) 기술을 적용해 자연 상태에서 만들어질 수 없는 순종 돌연변이를 만들어 연구를 수행했다. 이를 통해 화분의 성장단계에 따라 관여하는 유전자를 발견하고, 애기장대(쌍떡잎식물)와 벼(외떡잎식물)에서의 공통점과 차이점을 생리학적, 유전학적으로 비교 분석했다.

정기홍 교수는 “관련 분야의 연구가 이뤄지지 않은 미지의 영역이라 모든 연구 과정이 쉽지 않았지만, 상하이 교통대학교의 다빙 장(Dabing Zhang) 교수를 초빙하고, 세계 최고 수준의 벼 연구 네트워크를 자랑하는 경희대 작물바이오텍연구센터의 역량으로 연구를 진행할 수 있었다”며 “연구를 지속한다면 고온, 가뭄 등 이상기후에 잘 견디고 생산성 높은 벼 종자를 개발할 수 있을 것”이라고 기대했다.

함께 연구를 수행한 김유진 학술연구교수도 “이번 연구를 통해 새로 찾은 유전자가 많다. 이들의 분자 네트워크를 구축하고, 지속해서 작물생리학적 연구를 수행한다면 앞으로 더 의미 있는 성과를 달성할 수 있을 것으로 생각한다. 지속적인 연구로 개량된 종자를 만들어 인류 생존에 큰 문제로 다가오고 있는 기후위기에 대응하고 싶다”고 말했다.


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