전 세계 경작 면적의 약 30%가 건조 스트레스에 직면해 있으며, 작물 최대 생산 가능량의 50% 이상이 건조 스트레스를 포함한 환경 스트레스에 의해 소실되는 것으로 추산된다. 이와 같은 건조 스트레스에 적극적으로 대응하기 위해 스트레스에 저항성을 가지는 새로운 품종 개발의 필요성이 증대되고 있는 실정이다. 환경 스트레스 대응 유전자의 발굴을 통한 작물 개발이 식량난을 해소하고 농생명 산업의 경쟁력을 높이는 핵심 분야로 주목받고 있는 것이다. 

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김우택 교수팀(시스템생물학과)은 100% 순수 국내 연구를 통해 식물의 건조 스트레스 내성 반응의 음성 인자(negative factor)로 작용하는 유전자의 기능과 그 세부 메커니즘을 규명함으로써, 가뭄에 강한 작물 생산의 가능성을 확인했다. 본 연구 결과는 미국식물학회에서 발간하는 식물학분야 최고 권위지인 ‘플랜트 셀(The Plant Cell)’ 온라인 최신판에 게재됐다.

김 교수팀은 식물의 스트레스 반응 호르몬인 ABA의 신호전달 과정을 조절하는 U-box type의 E3 ubiquitin ligase PUB18이 건조 스트레스 신호 전달 반응에서 Exo70B1 단백질을 분해하는 음성 인자로 작용함을 발견했다. 그 결과, 음성 조절자인 PUB18 유전자가 제거된 knock-out 돌연변이체가 건조 스트레스에 강한 내성을 나타냄을 확인했다.

이는 음성 인자로 작용하는 유전자의 결실이 건조 스트레스에 저항성을 가져올 수 있음을 밝힌 것으로, 본 연구결과를 CRISPR/Cas9 유전자 가위 시스템과 접목한다면 환경 스트레스에 저항성을 갖는 non GMO 작물 개발이 가능해진다. 나아가 이러한 기초연구 결과를 농업에 응용한다면 환경스트레스에 강한 내성을 나타내는 새로운 품종 개발을 통해 농작물의 수확량을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. 

한편, 본 연구는 농촌진흥청 우장춘 특별 프로젝트의 지원으로 이루어졌다.