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▲ 애기장대 실험하는 장면(박형철 선임연구원)

환경부 산하 국립생태원(원장 이희철)은 십자화과 식물 ‘애기장대’에서 기후변화 위험요소에 대응하는 식물세포 신호전달 유전자 물질인 인산화 단백질 29종을 발견했다고 밝혔다.

이번 발견은 국립생태원이 기후변화와 관련한 다양한 유용 유전자를 확보하고, 식물의 기후변화 적응력 향상을 위한 완화 기반을 마련하고자 진행한 ‘기후변화에 의한 생물 적응 현상 연구’를 통해 이뤄졌다.

연구는 국립생태원 생태보전연구실 박형철 박사와 경상대 정우식 교수팀이 공동으로 참여했다.

연구진은 생애주기가 비교적 짧고 전체 유전자 정보가 이미 확보된 ‘애기장대’를 활용하여 고염(高鹽, 고농도 소금), 병원균, 상처 등 급격한 기후변화에 의한 다양한 위험요인을 적용하여 유전자를 발현시켜 인산화 단백질 29종을 분리하는 데 성공했다.

인산화 단백질 29종의 분리에는 식물세포 신호전달 매개체인 ‘맵 카이네이즈(MAP kinase)’에 의한 인산화 방법을 이용했다.

‘맵 카이네이즈(MAP kinase)’는 식물 등 살아있는 생명체에서 세포의 신호전달에 관여하는 매개인자이며, 고온 등 환경 변화에 대응하는 신호전달에 관여하는 유전자 단백질을 의미한다.

연구진은 이번에 발견한 인산화 단백질 29종을 분석한 결과, 7종의 인산화 단백질은 최근 독일 연구진들에 의해 밝혀낸 종이며, 나머지 22종은 이번에 세계에서 처음으로 발견된 것으로 확인했다.

연구진이 세계에서 처음으로 발견한 22종에 대해 추가로 실험한 결과, 식물이 산화적 반응과 외부 상처 등의 생명 보호를 위해 방어기작이 작동할 때 인산화됨을 알 수 있으며, 이는 기후변화에 따른 다양한 환경 위험요인(스트레스)에 의해 저항하는 기작임을 확인했다.

* 방어기작: 환경변화에 저항하는 반응

연구진은 이번 연구 결과 논문을 생명과학분야 국제학술지인 ‘플랜트 바이오 테크놀러지 리포트(Plant Biotechnology Reports)’ 2016년 12월호에 게재했다.

※ 논문명: Novel MAP kinase substrates identified by solid-phase phosphorylation screening in Arabidopsis thaliana

국립생태원은 이번 연구에서 발견된 인산화 단백질 29종을 분리하고 기능 규명을 통하여 구상나무 등 기후변화 취약종 적응과 보전을 위한 유전학적인 연구에 활용할 예정이다.

우리나라 특산종인 구상나무는 한라산 등 일부 지역에서만 볼 수 있는 아고산대 침엽수로 기후변화의 영향으로 개체군이 축소되어 세계자연보전연맹(IUCN)에서 멸종위기종(endangered)으로 등재되었다.