연구성과

이영숙 교수팀, 칼슘 풍부한 특화작물 생산·재배 가능성 열어 (2011.11.23)

2011-12-091,010

미국립과학원회보 발표, “갓의 칼슘 수송체 유전자 규명”

국내 연구진이 칼슘이 풍부한 특화된 작물을 생산·재배할 수 있는 길을 열었다.
이영숙 교수 △송원용 박사 △마티노이아 교수(스위스 취리히대, Martinoia)가 공동으로 주도한 이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 글로벌연구실(GRL)사업의 지원을 받아 수행되었고, 연구결과는 세계적으로 권위 있는 과학전문지인 ‘미국립과학원회보(PNAS)’에 온라인 속보로 게재되었다.
(논문명 : Brassica juncea plant cadmium resistance 1 protein (BjPCR1) facilitates the radial transport of calcium in the root)

이영숙 교수 연구팀은 식물의 뿌리털에서 흡수한 칼슘을 잎과 줄기 등 지상부로 효율적으로 이동하는 칼슘 수송단백질(BjPCR1)을 갓에서 발견하였다.
※ 수송단백질(Transporter) : 생명체의 막에 존재하는 단백질로, 생명체의 대사활동에 필요한 물질을 적재적소에 수송하는 역할을 함

칼슘의 결핍은 동식물의 성장을 저해하고 질병을 유발하며, 작물의 생산량과 품질을 저해하는 것으로 잘 알려져 있다. 이번 연구에서 밝힌 칼슘 수송단백질(BjPCR1)을 이용하면 칼슘이 부족한 토양에서도 건강하게 자랄 수 있는 작물과 보통의 토양에서도 칼슘을 다량 축적한 작물을 생산․재배할 수 있을 것으로 기대된다.
또한 이 교수팀은 BjPCR1을 뿌리의 표피에 특이적으로 과발현시킨 형질전환 식물체를 개발하여, 이 식물이 칼슘을 줄기로 더 잘 이동시켜 야생종에 비해 훨씬 더 잘 자란다는 사실을 입증하였다.

이영숙 교수팀은 갓의 뿌리털에서 흡수한 칼슘을 잎과 줄기 등 지상으로 이동시키는 과정에서 BjPCR1이 칼슘 수송단백질의 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다.
토양에 존재하는 칼슘 이온은 식물의 생장과 발달에 꼭 필요한 무기영양원이다.
식물은 칼슘을 흡수하는 부위와 사용하는 부위가 다르기 때문에 칼슘을 적재적소로 이동시켜주는 칼슘 수송단백질이 꼭 필요하다.
※ 무기영양원(mineral mutrition) : 토양에 있는 광물 영양원으로 생명체를 이루는 구성성분

이제까지 뿌리의 내피층이 잎과 줄기로 보내는 이온들의 선택적 투과를 결정한다고 알려져 왔다. 그러나 연구팀은 뿌리 표피층 안에 BjPCR1 유전자가 발현되는 양에 따라 지상의 칼슘 이온 농도도 달라진다는 사실을 통해, 뿌리의 표피층도 식물 내의 무기이온 이동의 조절에 중요한 역할을 한다는 새로운 이론을 정립하게 되었다.
이영숙 교수는 “이번 연구 성과는 우리나라 사람들이 김치 등으로 즐겨 먹는 ‘갓’을 연구개발해서 나온 성과로, 이 결과를 통해 칼슘 함량이 높은 특화된 작물의 생산과 재배까지도 기대할 수 있게 되었다”며 연구의의를 밝혔다.