'식물의 숨구멍' 만드는 RNA.. 식량난 기여

기공 발달 모식도(a)와 기공 발달 특이적으로 발현하는 제어 RNA(miRNA)의 형광 현미경 이미지(b)

[아시아경제 황준호 기자] 식물이 광합성을 하는데 있어 중요한 역할을 하는 기공은 어떻게 만들어질까?

국내 연구진이 식물의 일반 세포가 제어RNA의 발현으로 인해 기공을 이루는 공변세포로 발전하다는 연구 결과를 발표했다. 연구진은 이 RNA의 조절 매커니즘을 더욱 명확하게 밝혀낸다면 향후 농작물 생산성 향상과 식량난 해소에 기여할 수 있을 것으로 기대했다. 대구경북과학기술원(DGIST)는 3일 곽준명 뉴바이올로지전공 교수와 김윤주 IBS 식물노화수명연구단 박사 연구팀의 연구 결과에 대해 이같이 설명했다.

공변세포를 만드는 제어RNA

miR399-PHO2 module이 기공 발달을 조절하는 분석 이미지

연구팀은 공변세포의 발달 조절에 있어서 제어 RNA(miRNA)의 역할과 원리를 규명했다.

연구팀은 이를 위해 공변세포의 각 발달 단계마다 제어 RNA를 분리할 수 있는 분자유전학적 시스템을 고안했다. 이어 공변세포 계보의 제어 RNA들이 발달 단계에 따라 역동적으로 발현함을 확인했다. 또 공변세포 제어 RNA의 표적 유전자들을 예측해 공변세포 발달 및 기능의 유전자 네트워크도 확립했다.

특히 연구팀은 공변세포 제어 RNA를 억제하거나 과발현시키면 기공의 발달과 분포에 결함이 있음을 밝혀냈다.

공변세포는 식물의 잎과 줄기 등 표피에 존재하며 한 쌍이 마주 붙어 기공을 이룬다. 기공은 식물이 광합성을 하는데 있어 필요한 이산화탄소를 흡수하고 산소와 수분을 배출하는 역할을 담당하는 숨구멍이다. 식물은 환경의 변화에 따라 기공의 수와 분포를 매우 정교하게 조절해 최적의 성장을 이룬다.

향후 제어RNA들의 역할을 규명해 식량난 기여

제어 RNA 과발현 형질전환 식물에서의 기공 발달 표현형의 현광 현미경 이미지

연구팀은 향후 제어RNA들의 기능을 밝혀내고, 표적유전자를 찾아낸다면 기공 발달을 조절할 수 있는 새로운 방법을 찾을 수 있을 것으로 예상했다.

공변세포는 자가 재생하는 특화된 줄기세포에서 증식해 분화하는 과정을 통해 만들어지는데, 세포의 분화 과정과 발달에 중요한 역할을 하는 제어RNA에 대한 연구는 미진한 상황이었다.

곽준명 교수는 "이번 연구는 공변세포 제어 RNA를 대량 발굴함과 동시에, 제어 RNA가 지금까지 알려지지 않은 메커니즘으로 공변세포의 분화와 발달에 기여한다는 것을 최초로 규명한 것"이라고 설명했다.

그는 이어 "이번 연구결과가 농작물 생산 증가에 새로운 접근 방법을 제공할 것으로 기대된다"고 전망했다.

이번 연구 결과는 미국 국립과학원회보에 2일자로 실렸다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr