벼에서 가뭄-고온 환경에 적응할 수 있는 복합저항성 유전자를 찾아냈다.

19일 농촌진흥청(청장 허태웅)에 따르면 벼에서 가뭄, 고온 환경 속에서도 더 잘 적응하도록 하는 유전자(유전자명: OsERF115)를 발굴하고 기능과 작용원리를 밝혀 그 결과를 국제학술지에 게재했다.

전 세계적인 지구온난화로 식량 공급 등에 어려움을 겪고 있는 가운데 국내에서도 갑작스러운 불볕더위와 가뭄에 적응력이 강한 작물 개발의 필요성이 높아져 현재 벼, 콩, 옥수수 등에서 집중적인 연구가 진행되고 있다.

이에 따라 농촌진흥청은 고온 적응성, 가뭄 저항성, 저온 저항성, 내 병해 충성 등이 강한 작물의 유전자를 찾고 이를 활용한 분자 표지(마커)를 개발해 품종 육성에 활용하는 연구를 수행 중이다.

이번에 벼에서 찾아낸 가뭄-고온 복합저항성 유전자(OsERF115)는 벼가 고온과 가뭄 스트레스 환경에 직면했을 때 발현되는 유전자다.

이 유전자는 식물이 환경 스트레스에 더 잘 적응하도록 도와주는 식물호르몬인 ABA(Abscisic acid)의 작용을 조절하는 전사 조절 유전자다.

식물이 가뭄, 고온 등 물이 부족한 환경에 처하면 삼투압에 의해 세포에서 물이 빠져나가게 되는데 식물은 이런 현상을 완충시켜주는 물질을 만들어 자신을 보호한다.

이때 만들어지는 물질 중 하나가 아미노산의 일종인 프롤린이다.

연구진은 이번에 발견한 유전자가 고온에서 잎의 손상을 낮춰 주고 프롤린 함량을 높여 수분을 보존하는 기능을 한다는 것을 밝혔다.

이 유전자가 발현된 벼는 그렇지 않은 벼보다 고온(42도)에서 잎의 손상률은 22% 낮았으며 프롤린도 30% 이상 더 많이 만들어졌다.

또한 표현체 기술을 이용해 식물체의 실시간 물 손실률을 측정한 결과 이 유전자의 발현이 높은 벼는 고온-가뭄 복합스트레스 환경(38도와 42도)에서 그렇지 않은 벼보다 낮 동안 물 손실률이 낮아 물 이용효율이 1.

4배 증가한 것을 확인할 수 있었다.

농촌진흥청 유전자공학과 김경환 과장은 “이번 연구로 기후변화에 직면한 우리 농업에 환경변화에 적응하는 작물 개발의 학문적 기반을 마련할 수 있게 됐다”고 전했다.

/이신우기자 lsw@