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벼에서 가뭄과 염분 저항성 높이는 유전자 발견농진청, "이상 기후 대응 작물 개발 위한 기반 기술 마련"

농촌진흥청(청장 김경규)은 벼에서 가뭄 저항성과 염분 저항성을 동시에 높이는 유전자 OsZF1을 발견했다고 밝혔다.

이번에 발견한 OsZF1은 벼가 스트레스에 대응해 만들어내는 유전자 중 하나다. 세포 내 mRNA 변화를 분석하고 이를 통해 만들어지는 단백질의 상호 관계를 추적해 유전자와 mRNA, 단백질의 기능을 밝히는 전사체를 연구해 찾아냈다.

OsZF1 유전자가 많이 발현된 벼에 5일 동안 물을 주지 않거나 염화나트륨(NaCl)으로 토양 속 염분을 높였다가 원래 상태로 되돌리자 대조구인 ‘동진’ 벼보다 스트레스 지수가 30% 이상 낮게 나타났다.

식물은 앱시스산(ABA)이라는 호르몬을 분비해 환경 스트레스를 극복한다. 이때 OsZF1가 많이 발현된 벼는 가뭄과 염해에 반응해 앱시스산을 더 많이 만들어내기 때문으로 분석된다.

또한, OsZF1이 앱시스산을 억제하는 탈인산화 효소(단백질에 붙어있는 인산기를 제거하는 효소) 단백질의 분해를 촉진해 앱시스산의 작용을 극대화해 스트레스 저항 효과가 유지되게 하는 것으로 확인됐다.

이와 함께 OsZF1은 유비퀴티네이션으로 세포 내 단백질 분해를 촉진하는 E3 ligase 활성을 나타내는데, 이는 세포가 환경 변화에 적응하는 반응을 조절하는 매우 중요한 기작이다. 유비퀴티네이션(Ubiquitination)은 세포 내에서 불필요하거나 용도가 다한 단백질, 신호 전달을 극대화하거나 억제할 수 있는 조절 단백질에 유비퀴틴을 붙여서 분해할 것이라는 표식을 하는 과정을 말한다.

농촌진흥청은 이번에 발견한 OsZF1에 대해 특허 등록을 완료했다.

농촌진흥청 국립농업과학원 한정헌 유전자공학과장은 “이번 연구 결과가 기후 변화에 대비하는 내재해성 품종을 개발하기 위한 기반 기술이 되리라 기대한다.”라고 말했다.

(A) 가뭄 혹은 염처리 후 OsZF1-OE 벼와 대조구의 스트레스 지수 비교 (B) OsZF1-OE 벼와 대조구의 잎에서 수분 감소율 비교. [사진 제공=농촌진흥청]

이광조 기자  lgj@youngnong.co.kr

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