기후위기에 따른 식량문제를 우려하는 목소리가 높아지는 만큼 이를 해결하기 위한 연구도 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다. 이런 가운데 경희대 정기홍 생명공학원 교수와 김유진 생명과학대학 학술연구교수가 벼 화분의 부착과 화분관 발아, 신장에서 작용하는 다수의 유전자를 확인하고, 향후 연구 방향을 제시한 논문을 발표했다. 연구 결과는 식물과학 분야의 저명한 학술지 <Trends in Plant Science>(논문명: Molecular Basis of Pollen Germination in Cereals) 온라인판에 게재됐다.
화분이 암술머리에 안착하면 단계별로 여러 유전자가 작용해 화분관이 발아하고, 신장하게 된다. 식물연구에서 많이 쓰는 모델 식물인 ‘애기장대’에서는 화분 발아를 조절하는 유전자 연구가 상대적으로 활발히 진행됐지만, 벼에서는 순종 돌연변이가 생성되지 않아 기능이 보고된 논문이 적었다.
정기홍, 김유진 교수는 크리스퍼 유전자가위(CRISPR/Cas9) 기술을 적용해 자연 상태에서 만들어질 수 없는 순종 돌연변이를 만들어 연구를 수행했다. 이를 통해 화분의 성장단계에 따라 관여하는 유전자를 발견하고, 애기장대(쌍떡잎식물)와 벼(외떡잎식물)에서의 공통점과 차이점을 생리학적, 유전학적으로 비교 분석했다.
정기홍 교수는 “관련 분야의 연구가 이루어지지 않은 미지의 영역이라 모든 연구 과정이 쉽지 않았지만, 상하이 교통대학교의 다빙 장(Dabing Zhang) 교수를 초빙하고, 세계 최고 수준의 벼 연구 네트워크를 자랑하는 경희대 작물바이오텍연구센터의 역량으로 연구를 진행할 수 있었다”라며 “연구를 지속한다면 고온, 가뭄 등 이상기후에 잘 견디고 생산성 높은 벼 종자를 개발할 수 있을 것”이라고 기대했다.
함께 연구를 수행한 김유진 학술연구교수도 “이번 연구를 통해 새로 찾은 유전자가 많다. 이들의 분자 네트워크를 구축하고, 지속해서 작물생리학적 연구를 수행한다면 앞으로 더 의미 있는 성과를 달성할 수 있을 것으로 생각한다. 지속적인 연구로 개량된 종자를 만들어 인류 생존에 큰 문제로 다가오고 있는 기후위기에 대응하고 싶다”고 말했다.
서울 = 이민영 기자
