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IBIO 겸임 황일두 교수 <더 튼실한 슈퍼당근 개발 길 열려>

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작성자 이주영 작성일18-09-10 11:00 조회4회 댓글0건

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국내 연구진 식물 두껍게 생장시키는 원리 규명

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ARR15 에 의한 식물 관다발 조직의 수 및 뿌리 두께 비교. BIL1-MP 신호 전달계의 조절을 받는 ARR15의 양에 따라 관다발의 수와 뿌리의 두께가 현저히 달라진다. ARR15가 억제되면 관다발 조직(빨간색 라인)의 수가 증가하고 뿌리의 두께가 늘어난다. 자료=한국연구재단 제공
 
식물의 두께 생장을 조절하는 줄기​세포의 신호전달 네트워크가 밝혀졌다. 황일두 교수·한소은·조현우 박사(포항공과대학교) 연구팀이 형성층의 세포 분열과 분화를 조절하는 신호인자의 작용과정을 규명했다고 22일 한국연구재단은 밝혔다.

형성층은 식물의 기둥과 뿌리에 있는 줄기세포로서, 형성층 세포가 분열·분화하면서 식물이 두껍게 발달한다. 식물의 부피가 클수록 연료자원인 목재의 질량이 증가하고, 무와 당근과 같은 식용작물의 생산성이 증가하기 때문에 이 분야의 연구 가치가 상당히 높다.

연구팀은 형성층의 활성에 관여하는 인자들의 역할과 상호 조절의 새로운 신호 전달 체계를 규명했다. 특히 다양한 신호들을 연결하는 형성층 조절 스위치로서 BIL1 효소의 기능을 밝혔다.

형성층을 활성화하면 영양 물질의 수송과 분배 기능을 하는 관다발 조직이 증가한다. 식물의 생장 및 환경에 대한 적응이 더욱 효율적으로 이뤄질 수 있다. 또 식물의 두께 생장은 식물체를 물리적으로 지탱하는데 중요한 역할을 하기 때문에 작물에 적용 시 태풍, 우박과 같은 다양한 물리적 환경에 의한 식물체의 손실 및 생산성 피해를 최소화 할 수 있다.

목재 자원 측면에서는 관다발 조직의 세포벽에 존재하는 셀룰로오스, 리그닌과 같은 다양한 유용 산물을 극대화 할 수 있고 식용 작물인 뿌리채소에 연구 결과를 응용하면 그 수확량을 현저히 증대시킬 수 있다.

기존에는 식물의 1차 생장, 즉 길이 생장 및 전체적인 크기를 증대시키기 위한 연구가 활발히 진행됐다. 그러나 이는 실제로 필요치 않은 식물의 조직 및 기관까지 한꺼번에 생장이 촉진되기 때문에 식물 내 에너지 소비 분배가 비효율적으로 일어나게 된다. 보다 큰 열매를 따기 위해 전체 크기를 키우면 뿌리나 잎 따위까지 커져버려 차지하는 공간이 커지고 비료도 많이 소비해 결과적으로 생산성이 그다지 향상되지 않는다.

황일두 교수는 "식물 전체 크기를 키우려는 연구와 달리, 이 연구는 식물의 두께 생장만 조절하여 식물 에너지 소비를 특정 조직의 발달에 효율적으로 사용할 수 있는 가능성을 보여 주었다"라며 "이번 연구에서 밝힌 형성층 조절 네트워크는 생산성이 높은 작물뿐만 아니라, 비바람에도 끄떡없는 강인한 작물 개발에도 기여할 수 있다"고 말했다.

2018-07-22 대전일보 이용민 기자  min54659304@daejonilbo.com


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