곰팡이균인 알터나리아를 감염시킨 애기장대 잎. ABCG34 유전자를 과 발현시킨 OE1, OE2, OE3는 곰팡이균이 야생종 (WT)에 비해서도 덜 퍼진 것을 볼 수 있다./사진제공=한국연구재단식물은 엽록소를 통해 광합성을 하며 한 자리에서 움직이지 않고 일생을 보낸다.
식물은 곰팡이균의 공격을 받았을 때 어떻게 병에 걸리지 않고 견딜까? 한국연구재단은 이영숙 포항공대 교수, 백경희 고려대 교수 공동연구팀이 배추과 식물들이 곰팡이의 공격을 받았을 때 사용하는 방어 메커니즘의 한 면을 새롭게 발견했다고 12일 발표했다.
알터나리아라는 곰팡이균에 감염되면 배추, 유채 등 배추과 식물의 잎에 검은 반점이 생기고, 생산량이 급격히 줄어든다. 식물은 주로 독성 이차대사 산물들을 분비해서 병균이 자라지 못하도록 하여 병균에 저항한다고 학계에 알려져 있다. 하지만 어떤 수송체가 이 독성물질을 식물 내에서 안전하게 운반하는지는 알려지지 않았다.
연구팀은 배추과 식물들이 곰팡이균에 대항하기 위해 잎에서 분비하는 독성물질인 카마락신을 수송하는 단백질을 발견하였다.
카마락신은 곰팡이를 방어하지만 식물에게도 해를 주는 독성물질이기 때문에 안전한 수송을 위해서는 특수한 수송체 단백질이 필요하다. 연구팀은 ABCG34라는 수송체 단백질이 잎 표피세포에서 카마락신을 잎의 겉 표면으로 분비함으로써 이 병원균에 대항한다는 것을 밝혔다. 잎의 겉 표면에 카마락신을 분비한다는 것은 그곳에 곰팡이가 붙어서 자라지 못하도록 하는 것을 의미하기 때문에 식물이 경제적으로 어떻게 병균에 저항하는지를 보여주는 것이라고 연구팀은 설명했다.
ABCG34를 과발현시키면 잎 표면의 카마락신 양이 증가하고 알터나리아에 내성이 증가했다. 연구팀은 배추, 유채 품종 중에서 ABCG34 와 유사한 일을 할 것으로 보이는 유전자를 높은 수준으로 발현하는 품종을 골라서 현재 재배하고 있는 엘리트 품종과 교배함으로써 병 저항성이 향상된 작물을 얻을 수도 있다고 연구팀은 설명했다.
이영숙 교수는 “배추나 유채와 같은 작물에 ABCG34 유전자를 높은 수준으로 발현시킨다면 곰팡이균(알터나리아)에 의한 감염에 의한 피해를 줄일 수 있을 것이다.”라고 연구의 의의를 설명했다.
미래창조과학부?한국연구재단 기초연구사업(개인연구)의 지원된 이번 연구 성과는 미국 학술원 회지(PNAS)에 지난달 26일자에 게재됐다.
이영숙 포항공대 교수/사진제공=한국연구재단
백경희 고려대 교수/사진제공=한국연구재단
디파 카레 포항공대 연구원/사진제공=한국연구재단
