가뭄에도 살아남는 식물재배 가능
과학기술부와 한국과학재단이 지원하는 창의적연구진흥사업을 수행하고 있는 포스텍 생명과학과 식물단백질이동연구단(단장 황인환)의 황인환(黃仁煥·47세) 교수와 이광희(李光熙·36세) 박사는 식물이 주변환경이 악화될 때 단 한번의 가수분해 반응으로 ABA(Abscisis acid, 아브시스산)를 생성하여 환경변화에 신속하고도 효율적으로 대응한다는 새로운 사실을 밝혀냈다.
ABA는 식물 생장작용의 주요기능을 담당하는 식물 호르몬으로서 예전에는 가뭄 등 주변환경과 관계없이 상당히 복잡한 경로를 거쳐 ABA 생성이 일어난다고 알려져 왔다.
황교수팀은 ‘애기장대’라는 식물을 활용, 각각에 특정조건을 부여한 후 그 식물의 생장에 대한 관찰과 연구를 통해 이 사실을 알아냈다.
앞으로 이를 적절히 활용하면, 가뭄 등 주변환경에 저항성이 강한 식물재배도 가능하며 이를 통해 환경문제 해결에도 기여할 것으로 예상된다.
이 연구내용은 ‘06.9.22(금)에 생물학분야 세계적 권위지인 Cell에 게재될 예정이다.
< 연구결과 상세설명 >
지금까지는 식물 생장작용의 주요기능을 담당하는 ABA는 식물 체내에서 많은 단계의 합성과정을 거쳐 생성되고 난 후, ABA의 작용이 필요 없을 때에는 ABA가 산화분해되거나 별다른 기능을 수행하지 못하는 ABA-GE (ABA-glucose ester, 글루코스 에스테르) 결합체로 전환된다고 알려져 왔다.
황교수 연구팀은 기존의 ABA 합성과정과는 별도로 외부환경이 변화하면 세포내의 소포체에 존재하는 ‘AtBG1'이라는 효소가 세포 내에 저장되어 있던 ABA-GE의 가수분해를 통하여 ABA를 즉시 생산하여 환경변화에 적응한다는 것을 알아냈다.
황교수 연구팀은 애기장대(Arabidopsis)라는 식물에 AtBG1 유전자를 제거, 정상, 과다 발현된 3가지 상황에서 물을 주지 않은 외부환경요소를 부여한 실험을 통하여 이를 규명하였다.
그 결과 3주가 지난 후에는 AtBG1이 제거된 애기장대는 대부분이 죽었으며, 정상의 애기장대는 25% 이하가 생존한 반면, 과다발현시킨 애기장대는 정상적인 생장상태를 보였다.
즉, AtBG1을 통하여 ABA 양을 적절히 제어하게 되면 가뭄, 염분토양 등 여러 환경 스트레스에 강한 식물개발이 가능해져 농작물 생산, 사막화 방지 등 식물을 기반으로 하는 다양한 산업에 크게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
황 교수는 “이 연구결과는 전 지구적 문제로 대두되고 있는 온난화, 토양 황폐화, 과다한 농작물 재배로 인한 물 부족 등을 해결할 전기가 될 것”이라고 평가하고, “현재 황사발생지역에서 성장 가능한 식물, 물 공급을 최소화한 벼, 바이오에너지 생산을 위한 가뭄내성 식물 등을 개발하는 연구를 진행하고 있다”고 밝혔다.
연구관련 주요 용어설명
1) ABA : Abscisic acid - 씨의 형성, 기공개폐, 성장, 잎의 노화, 환경 적응 등 식물의 다양한 생리과정에 관여하는 필수 호르몬
2) ABA-GE : Abscisic acid와 glucose(포도당)가 에스테르 결합을 통하여 만들어진 중합체
3) AtBG1 : Arabidopsis thaliana b-glucosidase1 의 약자, 당 가수분해 효소의 일종
4) 애기장대(Arabidopsis thaliana) : 현대 식물 생명과학의 모델 식물이며 일년생으로 무, 배추, 브로콜리, 유채와 함께 십자화과에 속하며 한국을 비롯한 전 세계에 골고루 분포하여 자람. 2000년도에 식물에서 최초로 전체 게놈의 유전자서열이 밝혀짐
황인환 교수 이력사항
성 명(한문) : 황인환 (黃仁煥)
생년월일 : 1959년 9월 14일 (만47세)
직 위 : 교수
□ 학 력
1977.3 - 1981.2, 서울대학교, 화학과, 학사
1981.3 - 1983. 2, 서울대학교, 화학과, 석사
1984. 8 - 1988 12, 미국 University of North Carolina-Chapel Hill, 생화학과, 박사
□ 경 력
1988. 9 - 1993. 8, Harvard Medical School, 유전학과, 박사후 연구원
1993. 10 -1999. 9, 경상대학교, 분자생물학과, 조교수, 부교수
1999. 10 -현재, 포항공과대학교, 생명과학과, 정교수
1998. 10 -현재, 식물단백질 이동 연구단 단장
□ 수 상
1998: 한국과학자 총합회 우수 논문상 (생화학분야)
2004: 한국과학자 총합회 우수 논문상 (식물생명과학분야)
2005: 일맥 문화대상 (과학기술상)
□ 연구분야
1. Intracellular trafficking in plant cells
2. Organelle biogenesis and communication between organelles
3. Cellular reprogramming
4. Development of plant cells as a bioreactor system
웹사이트: http://www.most.go.kr
연락처
기초연구국 기초연구지원과 사무관 오남준 오남준
