기후의 변화와 인간활동으로 인한 경지면적의 감소는 기존의 기술에 기반한 작물 생산성의 증가 또는 지속 가능성을 매우 어렵게 하고 있다. 지구의 평균 온도가 섭씨 1도 증가할 때마다 식량 작물의 생산량은 3-7% 줄어들 것이라는 연구결과가 있다. 전문가들은 앞으로 50년 이내에 한반도의 평균 온도가 섭씨 2도 오를 것으로 예측하고 있다. 기후의 변화는 강수의 변화도 수반하여, 많은 지역에서 농업에 필요한 물 부족 현상이 일어날 것으로 예상된다. 이러한 변화에 대응할 수 있는 작물을 유전체 편집을 통해 개발하거나, 재배품종의 생산성을 최저의 비용으로 극대화할 수 있는 생육 조건을 디자인하기 위해서는 식물 생장 조절의 기반이 되는 유전자 조절망에 대한 정보가 필수적이다.
서울대학교 자연과학대학 생명과학부 이지영 교수팀은 미국 보이스 톰슨 인스티튜트의 Zhangjun Fei 교수와, 서울대학교 컴퓨터공학부 김선 교수팀과의 공동연구를 통해 한국의 대표적 채소 뿌리 작물인 무를 이용, 저장뿌리의 비대 성장과 관련된 유전자 발현 데이터를 생산하고 유전자 간의 조절망을 규명하였다. 유전자 조절망을 분석한 결과, 연구진은 뿌리 비대 성장을 촉진하는 유전자들이 환경 스트레스에 대응하는 유전자들에 의해 제어를 받으면서 뿌리 생장 속도와 생산성을 조율함을 알게 있었다. 또한, 연구진은 밝혀낸 유전자 조절망이 다른 식물종에도 보존되어 있어 타 뿌리 작물에도 폭넓게 활용 가능함을 제시하였다.
본 연구는 변화하는 환경 속에 작물 생산성을 극대화할 수 있는 신육종 기술을 도입하고자 할 때 필요한 기술과 정보를 제공할 것으로 기대된다.
본 연구성과는 생물학 분야의 리더 학술지인 Current Biology의 온라인 판으로 게재되었다. 본 연구는 농림식품기술기획평가원에서 지원하는 골든시드프로젝트 채소종자사업단과 한국연구재단의 지원을 받아 수행되었다.
■ 논문명: Identification of conserved gene-regulatory networks that integrate environmental sensing and growth in the root cambium
■ 주저자: 이지영 교수 (교신저자, 서울대), Nam V. Hoang 연구원 (공동제1저자, 서울대 이지영 교수 연구실 소속), 최 고 연구원 (공동제1저자, 전 서울대 이지영 교수 연구실 소속 현 카이스트 소속), Yi Zheng (공동제1저자, Boyce Thompson Institute)