국내 연구진이 식물 유전자 실험에 널리 쓰이는 애기장대에서 가뭄에 잘 견디게 하는 유전자를 발굴, 유전자 조작을 통해 가뭄에 강한 애기장대를 만들었다.

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 연세대 생물학과 김우택 교수팀은 10일 애기장대에서 다른 단백질에 달라붙어 단백질 분해 혹은 변형과정에 참여하는 단백질인 유비퀴틴을 붙여주는 효소인 PUB22와 PUB23이 가뭄에 대한 식물의 내성을 제어한다는 사실을 밝혀냈다고 말했다.

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 연구진은 또 유전자를 조작해 이 효소들을 만들어 내는 유전자가 제 기능을 하지 못하는 애기장대를 만든 결과 일반 애기장대보다 가뭄에 훨씬 잘 견디는 것으로 확인됐다고 밝혔다.

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 이 연구 결과는 식물생물학 분야의 권위지인 ’플랜트 셀(Plant Cell, 7월 29일자)’에 실렸다.

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 앞서 진행된 고추에 대한 연구에서 연구진은 유비퀴틴 결합 효소인 고추 PUB1이 가물 때 빠르게 생성되며 이 유전자에 돌연변이가 발생한 애기장대는 가뭄에 훨씬 민감해진다는 사실을 발견, PUB1이 가뭄에 대한 반응에 관련돼 있을 것으로 보고 애기장대에서 PUB1과 아미노산이 50% 이상 동일한 PUB22와 PUB23을 찾아냈다.

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 연구진은 또 이들 두 유전자에 돌연변이가 생겨 두 효소가 지나치게 많이 만들어지거나 전혀 만들어지지 않는 식물체를 만들어 일정기간 물을 주지 않다가 다시 물을 주는 방법으로 가뭄에 견디는 능력을 비교했다.

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 그 결과 유전자가 조작되지 않은 야생 애기장대는 9일간 물을 주지 않다가 3일간 물을 줬을 때 전체의 59%가 다시 살아나 자랐으나 PUB22와 PUB23이 과발현된 애기장대는 각각 10~12%와 3~5%만이 다시 살아난 것으로 나타났다.

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 또 12일간 물을 주지 않다가 3일간 물을 줬을 때 야생 애기장대는 생존율이 7% 미만이었으나 PUB22와 PUB23의 발현이 억제된 애기장대는 각각 28%와 34%가 살아남았고 두 유전자가 모두 발현이 안된 애기장대는 생존율이 최고 70%에 달했다.

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 이 교수는 “이 연구결과는 PUB22와 PUB23이 식물의 가뭄에 대한 내성을 제어한다는 것을 의미하고 두 유전자가 모두 발현이 안되게 하면 식물이 가뭄에 잘 견딘다는 것을 보여준다”며 “현재 이 결과를 벼에 적용하기 위한 연구를 하고 있고 관상용 식물에도 적용이 가능할 것”이라고 말했다.