농촌진흥청 등의 지원으로 아주대학교 송영훈 교수 연구팀과 다수의 국제공동연구팀은 복잡한 자연 환경에서 식물이 개화하는 유전자 발현 조절 메커니즘(구조)을 규명했다.
이로써 실험실이나 온실에서 연구를 통해 확보한 유용 작물 형질을 실제 재배 환경에 적용할 수 없었던 문제를 해결할 수 있는 대안이 마련됐다.
애기장대를 이용한 이번 연구에서 공동연구팀은 실험실과 현장의 생장 조건이 달라 개화 시기 조절 구조를 이해하기에 충분하지 않다고 판단했다.
기존 연구를 통해 개화 유도 단백질 호르몬(florigen)을 암호화하는 FT(FLOWERING LOCUS T) 유전자는 낮의 길이에 반응하며 저녁에 매우 높게 발현해 개화를 촉진한다고 알려졌다. 그러나 실제 낮이 가장 긴 하지 무렵에 재배한 애기장대에서는 아침에 FT 유전자 발현이 더 높은 것을 확인했다.
또한, 실제 자연 환경 상태에서 관찰되던 FT 유전자 발현 패턴과 개화 시기를 재현하는 결정적 요인은 하루 주기로 실험실의 온도 변화를 적용하는 것임을 밝혀냈다.
이는 실내 생장 제어 시스템에 여러 환경 요인을 도입하는 시뮬레이션을 통해 태양광과 비슷한 적색광·원적색광 비율을 조절한 결과로 알 수 있었다.
농촌진흥청 연구운영과 서효원 과장은 “차세대바이오그린21사업을 통해 얻은 이번 연구로 실험실의 식물 생장 조건을 자연 환경에 보다 가깝게 갖출 수 있게 됐다는 데 의미가 있다.”라며, “앞으로 개화 시기를 포함한 주요 농업 형질 발굴 작업에 폭넓게 활용함으로써 농업 생산량을 늘리고 품질을 높이는 데도 많은 도움이 될 것으로 기대된다.”라고 말했다.
식물의 개화 시기 조절 원리를 밝힌 이번 연구와 관련된 내용의 논문은 ‘Molecular basis of flowering under natural long-day conditions in Arabidopsis’라는 제목으로 지난 9월 24일 Nature Plants(Impact Factor 11.471, mrnIF 98.578) 온라인에 게재됐다.
