원예특작 연구동향 리포트
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  • 원예산업신문
  • 승인 2015.03.02 16:01
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가뭄내성을 가지도록 재프로그래밍된 식물

 
■ 연구기관
△미국, California University

■ 연구내용
가뭄(Drought)은 식물의 생장과 발달에 영향을 미치는 주요 환경적 스트레스 요인이다.
식물이 가뭄에 처하게 되면, 자연적으로 앱시스산(abscisic acid, ABA) 을 생성하게 되는데, 이는 스트레스 호르몬으로 식물의 생장을 저해하고, 물 소비를 감소시킨다. 특히, 이 호르몬은 수용체에 결합하여, 기공(stomata)을 닫히게 하여, 수분 손실을 줄이는 등 식물의 생존에 도움이 되는 유익한 변화를 초래한다.
연구결과 모델 식물인 애기장대 그리고 토마토를 대상으로 합성 생물학적 방법으로 새로운 버전의 앱스시산 수용체를 만들어서, ABA 대신에 만디프로파미드에 의해 활성화되도록 조작했다. 그렇게 재프그램화된 식물(reprogram-med plants)에 만디프로파미드가 뿌려지면, 입의 기공을 닫아 수분 손실을 차단하는 앱시스산 경로의 활성화로, 식물이 가뭄 조건에서 효과적으로 생존한다는 것을 확인했다.
식물 수용체를 유전적으로 조작으로 농화학물질이 성공적으로 용도 변경되었다는 것을 확인했다.
합성생물학으로 식물의 반응을 재프로그래밍하는 이 전략으로, 다른 농화학물질들도 질병저항성, 생장률과 같은 다른 유용 형질들을 제어하는데 이용될 수 있음을 확인했다.
California University 팀은 단백질 공학을 이용하여, 만디프로파미드가 맞아 들어가서, 수용체 활성화를 초래할 수 있게 변형된 식물 수용체를 새로이 만들었다. 이렇게 변형된 수용체가 애기장대와 토마토 식물에 도입되어, ABA가 처리된 것처럼 만디프로파미드에 반응하게 된 것이라고 밝혔다.

■ 국내 기술수준과 전망
국내의 경우에도 대표적인 것이 가뭄저항성으로 알려진 MON87460에 대하여 농촌진흥청 및 국립수관과학원의 LMO심사위원회에서 심의를 진행 중에 있다.
국내에서는 농촌진층청 및 서울대학교에서 cotyledonary-node를 사용하는 기법을 통하여 AtMYB44 유전자를 전이하였다. 결과로서 가뭄 및 염해에 현저한 저항성을 확보한 콩(품종 bert)을 개발했다.
국내에서는 (주) 유진텍 부설연구소에서는 2004~2007년 기간 동안 과학기술부에서 지원하는 프론티어 과제로서, trehalose 합성유전자 및 CBF1유전자를 발현하는 가뭄 저항성 콩형질전환체 생산시스템 확립을 목표로 연구를 진행 중에 있다.
환경 스트레스 내성을 가지는 작물의 개발은 다양한 분야에 적용될 수 있을 것으로 전망되며, 고온으로 인하여 수확량 감소와 매년 수십억 달러의 비용 추가를 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

■ 참고문헌 및 사이트
● Lee S,W. 2010. Current status on the development and commercialization of GM plants J Plant Biotechnol 37:305-312 (2010)
● Kim S.C et al. 2012. Expression of the Arabidopsis AtMYB44 gene confers drought/salt-stress tolerance in transgenic soybean. Mol Breed 29:601-608 (2012).
http://www.eurekalert.org/pub_releases/2015-02/uoc--srp0203 15.php

■ 자료제공 : 국립원예특작과학원 인삼특작이용팀 박사후연구원 이동구


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