[농촌진흥청]농촌진흥청, 식물호르몬 없이도 '작물 스트레스 대응' 기술 확보

농촌진흥청 ( 청장 이승돈 ) 은 기후변화 대응 작물 개발에 활용할 수 있는 합성생물학 * 기반 앱시스산 (ABA) ** 수용체 설계 원천기술 확보에 성공했다 . * 합성생물학 : 생명체를 구성 요소 단위로 이해하고 설계해 새로운 기능을 갖는 생물 시스템을 만드는 학문 ** 앱시스산 (ABA): 식물이 가뭄 , 염 스트레스 등에 대응하기 위해 생성하는 대표적인 스트레스 호르몬   최근 기후변화로 가뭄 , 고온 등 환경 스트레스가 심해지면서 작물 생산성이 크게 위협받고 있다 . 이에 따라 전 세계적으로 작물 환경 스트레스 대응 능력을 분자 수준에서 정밀하게 조절하는 연구가 활발히 진행 중이다 .   식물은 가뭄 등 환경 스트레스를 받으면 앱시스산을 생성하고 앱시스산이 수용체 (PYL * ) 와 결합해 단백질 탈인산화 효소 (PP2C) ** 활성을 억제한다 . 이렇게 되면 , 스트레스 대응 신호가 활성화돼 식물이 환경 변화에 적응하게 된다 . * PYL: 앱시스산을 인식해 신호전달을 시작하는 앱시스산 수용체 단백질 ** 단백질 탈인산화 효소 (PP2C): 앱시스산 신호를 억제하는 단백질 . 앱시스산 수용체와 결합하면 억제 기능이 해제됨 .   연구진은 벼 앱시스산 수용체 (OsPYL5) 를 대상으로 돌연변이를 유도한 후 효모를 이용해 이를 분석 * 했다 . 이후 분석 결과를 바탕으로 앱시스산 없이도 단백질 탈인산화 효소와 결합해 스트레스 대응 신호를 활성화하는 새로운 수용체를 선발했다 . * 효모 이중하이브리드 (Yeast two-hybrid) 분석법   이와 함께 연구진은 이 새로운 수용체 단백질 내 특정 아미노산 잔기 * 2 개가 앱시스산이 없이도 신호 활성에 핵심적인 역할을 한다는 것을 밝혔다 . 두 잔기를 동시에 변이시켰을 때 신호 활성도가 증가하는 것으로 나타나 앱시스산이 없어도 스트레스 대응 신호를 활성화할 수 있는 앱시스산 수용체 설계 가능성을 확인했다 . * 단백질 내에서 연결된 상태의 아미노산   이 수용체를 과발현한 벼를 분석한 결과 , 기존 벼 품종보다 가뭄이나 염 스트레스 상황에서 생존율과 생체량이 유의적으로 증가하는 등 환경 스트레스 저항성이 크게 향상됐다 . 특히 가뭄 처리 후 회복 단계에서 높은 생존율을 보여 뚜렷한 가뭄 저항성 개선 효과가 있음을 확인했다 .   이번 연구 결과는 국제 학술지 Plant Cell & Environment (IF 6.2) 온라인판에 게재됐다 . 또한 , 생물학연구정보센터 (BRIC) 의 ' 한국을 빛낸 사람들 ( 한빛사 )' 논문으로 선정돼 연구 가치를 인정받았다 . 특허출원 * 도 완료해 산업적 활용 기반도 확보한 상태다 . * ABA 수용체 돌연변이 및 이의 용도 (10-2448536) 농촌진흥청 식물소재바이오공학과 이시철 과장은 " 이번 연구는 자연계의 신호전달 체계를 밝히는 수준을 넘어 핵심 단백질을 설계해 새로운 기능을 부여한 합성생물학적 성과 " 라며 , " 식물호르몬 의존적 신호체계를 재설계함으로써 작물의 환경 적응성을 크게 높일 수 있는 새로운 접근법을 제시한 점에서 의의가 크다 " 라고 말했다 .   [자료제공 : (www.korea.kr) ]