체관부 발달, 광합성에너지 분배, 생산성 간 상관관계 모식도. (포항공대 황일두 교수 제공)© 뉴스1

국내 연구진이 식물 체내의 에너지 분배를 촉진함으로써 작물의 생산성을 증가시킬 수 있는 기술을 개발했다.20일 한국연구재단에 따르면 포항공대 황일두 교수 연구팀이 식물의 에너지 분배 통로인 ‘체관 수’를 제어해 토마토 생산성 향상에 기여할 수 있음을 규명했다.
  
체관은 식물의 체내 연결 통로로 에너지가 체관을 통해서 줄기, 뿌리, 과실 등 필요한 기관으로 분배된다.

그간 에너지 분배 통로인 체관의 활성 제어를 통한 식물 내 에너지 분배 능력 및 생산성 향상 전략이 제시돼 왔다. 하지만 체관 발달 연구 부족 등에 따라 아직 확립되지 못한 영역으로 남아있었다.

이에 연구팀은 선행 연구를 통해 애기장대에서 동정한 체관 발달 억제 유전자 JUL1(RNA 결합 단백질을 암호화하는 유전자)이 토마토에서도 기능적으로 보존돼 있음을 규명하고 이를 SlJUL로 명명했다.
  
연구팀은 이를 기반으로 이번 연구에서 SlJUL 단백질 기능이 저해 및 상실된 토마토를 제작했다.

그 결과 SlJUL 단백질의 기능 저해 정도에 따라 체관 수가 늘어나며 이에 비례해 식물 체내 에너지 분배 능력이 향상됨을 확인했다.

나아가 SlJUL 단백질 기능 저해 토마토의 향상된 에너지 분배 능력에 의해 과육의 수, 중량, 당도 등이 유의미하게 증가함을 확인했다.

SlJUL 단백질 기능의 저해 정도 조절로 특정 기관이 발달해도 식물 생육에는 영향을 미치지 않으면서 작물의 유용 형질은 향상시킬 수 있음을 알아낸 것이다.황일두 교수는 “체관 수 에너지 분배 최적화 기술은 토마토 뿐 아니라 벼, 콩, 감자 등에도 광범위하게 활용할 수 있을 것”이라며 “유전자 교정기술을 활용해 신품종 육종기술 개발에 실마리를 제공할 것으로 기대한다”고 말했다.

한편 이번 연구 성과는 국제학술지 ‘플랜트 바이오테크놀로지 저널’ 온라인판에 최근 게재됐다.


km5030@news1.kr