농촌진흥청이 배추의 열충격 인자 결합단백질인 BrHSBP1 유전자가 배추의 가뭄 저항성을 높이고 종자 발달에 관여한다는 사실을 밝혀냈다.
열충격 인자 결합단백질(HSBP heat shock fact binding protein) 유전자는 식물의 고온에 대한 음성 조절자(생체 내 생명현상을 조절하는 인자 중 억제 방향으로 작용하는 생체 분자)로 작용하며 종자 발달에 관여하는 것으로 알려져 있다. 그러나 배추에서의 가뭄 저항성과 생식기관 발달 기능은 밝혀진 적이 없다.
농진청은 BrHSBP1 유전자 과발현 배추와 유전자 일부를 제거한 배추를 활용해 가뭄 저항성 관련 유전자 발현과 종자 표현형을 분석했다.
그 결과, BrHSBP1 유전자 과발현 배추에서 가뭄 스트레스에 대해 중요한 역할을 담당하는 라피노오스 생합성 경로 유전자들이 일반 배추보다 활성화되는 것을 확인했다. 또한, BrHSBP1 유전자 과발현 배추에 가뭄 스트레스를 줬을 때 일반 배추보다 녹색 표현형이 상대적으로 오래 유지돼 더 나은 가뭄 저항성을 보여줬다.
BrHSBP1 유전자 과발현 배추는 정상적으로 자랐으며 일반 배추보다 꼬투리와 종자 크기가 커졌다. 그러나 유전자 일부를 제거한 배추는 잘 자라지 못해 꽃을 피우지 못했다. 특히 유전자를 일부 제거한 배추에서 생식기관 발달 관련 유전자들이 상대적으로 약하게 발현돼 BrHSBP1 유전자가 배추 종자 발달에 영향을 미치는 것을 예측할 수 있었다.
이번 연구 결과를 배추의 가뭄 스트레스 저항성과 종자 생산성을 높이는 데 활용한다면 지구온난화에 의한 기후변화에 대응하는 기술 확보에 도움을 줄 것으로 기대된다.
연구 결과는 국제학술지 Frontiers in Plant Science(IF=5.6)에 논문으로 게재됐으며, 특허 출원을 진행 중이다.
농촌진흥청 생물소재공학과 이시철 과장은 “이번 연구 결과를 가뭄 저항성을 높이고 종자 발달을 돕는 육종 소재 개발 기술에 활용할 수 있을 것으로 기대한다”라며 “가뭄이 자주 발생하는 지역에서도 안정적으로 채소를 생산할 수 있도록 확보한 기술을 바탕으로 계속 연구해 나갈 계획이다”라고 말했다.
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