국립 경상대학교(GNUㆍ총장 이상경) 농업식물과학과(원예학) 염선인 교수 연구팀이 가지과 작물인 고추에서 Dofs 유전자의 생육과 발달 그리고 생물학적 스트레스 반응의 특성에 대한 연구를 진행해 저명 과학저널인 ‘네이처’ 자매지 ‘사이언티픽 리포트’ 22일자 온라인판에 게재했다고 밝혔다.
논문 제목은 ‘고추 유전체 기반 Dof 전사인자 대량 발굴 및 생육과 생물학적 스트레스 반응 기능 연구’이다.
고등 생물의 유전자는 전사 인자에 의한 전사단계에서의 조절을 통해 제어되고 있으며 환경변화나 성장에 있어 수많은 전사 인자가 필요하다.
전사 인자 중 하나인 Dof는 식물에만 존재하는 특이적 전사인자로서 파이토호르몬 생산, 종자발달, 환경적응을 위한 역할을 수행하며 기온 변화 등의 비생물적 환경 스트레스 조절 및 적응 기작에 관여하는 것으로 알려져 있다.
그러나 Dof 전사인자들의 생물학적 스트레스(병충해)에 대한 저항성 반응 관련 연구는 제한적인 연구만 수행됐다.
전 세계적으로 고추는 고추역병, 탄저병을 비롯한 다양한 식물 바이러스에 의해 심각한 피해가 발생하여 막대한 경제적 손실이 발생하고 있다.
연구팀은 작물 유전체 기반으로 고추 전체 Dof 유전자군을 대량 발굴하였으며 이들의 생성과 소멸에 관한 진화 연구와 더불어 고추에 큰 피해를 일으키는 병원균과의 생물학적 상호작용에 초점을 두고 연구를 진행했다.
RNA-seq 방법을 통해 Dof 유전자들의 고추역병인 Phytophthora capsici와 식물 바이러스(Tabacco Mosaic Virus(TMV), Pepper Mottle Virus(PepMoV))에 대한 저항성 상호반응에 따른 분석을 수행했다.
그 결과, 생육 및 발달뿐만 아니라 생물학적 스트레스에 반응하는 특이적인 Dof 유전자들을 발굴할 수 있었다. 식물에서의 Dof 유전자와 병원균의 상호작용에 대한 결과는 환경스트레스 기작 규명에 유용한 기반이 될 것이며 나아가 세계적으로 급격한 기후 변화에 따른 새로운 생물 스트레스 적응성 품종 육성에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
이 연구는 농촌진흥청 우장춘 프로젝트와 한국연구재단의 대학중점연구소지원사업의 지원을 받아 수행됐다.
이에 앞서 염선인 교수는 국제 컨소시엄 형태로 진행한 토마토와 고추 유전체 분석에 국내 연구진으로 참여해 유전체 분석 노하우를 축적함으로써 국내 유전체 분석 기술 수준 제고에 기여했으며 현재는 유전체 기반의 생명정보를 활용하여 환경스트레스 저항성 품종 개발을 위한 연구에 집중하고 있다.
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