- 작물의 환경 스트레스 반응 수준 조절 가능성 열려… 가뭄저항성 작물 개발 응용 -

 농촌진흥청(청장 라승용)은 벼가 환경으로부터 받는 스트레스에 저항할 수 있도록 돕는 호르몬 ‘앱시스산’ 인식 센서의 특성을 구명했다.
 ‘앱시스산(abscisic acid, ABA)’은 작물이 가뭄, 염, 저온 등 불량 환경에 노출되면 세포 내에서 증가하는 호르몬으로, 수분 증발억제, 세포보호 단백질 생산, 작물생장률 억제 등을 통해 작물이 불량 환경에서도 적응하며 생존할 수 있도록 조절한다.
 이번 연구는 기후변화 대응 작물 개발의 일환으로 성균관대학교 구조생물학연구실(이상호 교수팀)과 공동연구로 수행됐다.
이번 연구는 앱시스산을 인식하는 센서의 조절 스위치에 해당하는 부위를 발견하고, 이 부위에 다양한 변화를 줘 작물의 환경 스트레스 반응 수준을 정밀하게 조절할 수 있음을 밝힌 것이다.
 앱시스산 인식 센서는 단백질 복합체로 앱시스산 수용체(OsPYL/RCAR)와 탈인산화효소(OsPP2C)로 구성된다. 이 중 탈인산화효소 단백질들에 앱시스산 수용체와 상호작용하는 부위가 잘 보존된 사실에 착안해 해당 부위에 다양한 변형을 주고 변이체의 특성을 분석했다.
 그 결과, 해당 부위의 변형에 따라 벼의 앱시스산에 대한 반응 정도가 달라짐을 확인해 이 부위가 스위치 역할을 수행하는 것을 증명했다.
애기장대를 가지고 실험한 결과, 스위치 부위를 개선한 애기장대 변이체는 정상 생장 조건에서는 대조구에 비해 성장률이 5～10% 증대됐다. 앱시스산의 농도를 증가시켜 처리하자 대조구에 비해 생장이 억제돼 민감하게 반응하는 것으로 확인됐다.
이번 연구 결과는 식물분야 상위 3% 학술지에 속하는 Molecular Plant (SCI 영향력지수 8.8) 9월 온라인판에 게재돼 학술적 가치를 인정받았다. 또한 환경 스트레스에 반응하는 식물 센서 단백질 기능을 분자 수준에서 이해하고 이를 활용해 의도된 설계로 식물체의 환경 스트레스를 조절한 연구로 기존 작물생명공학기술에서 한 단계 더 발전을 이뤄낸 것으로 평가되고 있다. 
농촌진흥청 유전자공학과 김범기 연구사는 “이번 연구는 외부에서 작물의 스위치 부위를 다양하게 변형하여 작물이 받는 환경 스트레스를 능동적으로 조절할 수 있다는 가능성을 보여준 것이다.”며, “이 기술로 식물체의 단백질을 설계해 작물의 형질을 개선할 수 있다면 가뭄저항성 등 환경 스트레스 저항성 증진 작물 개발에 기반 기술로 큰 도움이 될 것이다.”고 말했다.

김경호