가뭄으로 물이 부족해지면 식물이 물을 찾기 위해 뿌리를 땅속으로 곧고 깊게 뻗게 만드는 성장원리가 밝혀졌다. 이 원리를 활용하면 가뭄에 강한 작물을 개발할 수 있을 것으로 기대된다.
영국 노팅엄대 라훌 보살 교수와 중국 상하이 자오퉁대 궈창황 교수팀은 가뭄으로 물이 부족해지면 식물들은 땅속 깊은 곳에 있는 물에 접근하기 위해 '아브시스산(ABA)'이라는 식물호르몬을 조절해 뿌리를 더 곧게 자라게 한다는 사실을 발견했다고 10일(현지시간) 발표했다. '아브시스산(ABA)'은 성장 호르몬인 옥신(auxin) 생성을 촉진시키는 역할을 하는데, 옥신이 많이 생성되면 뿌리는 물에 접근할 수 있도록 중력방향으로 더 곧게 자라게 된다.
연구팀은 이번 연구를 위해 어린 벼와 옥수수의 유전자를 조작해 ABA 생성을 억제한 다음, 가뭄 환경에 노출하고 정상적인 식물체 뿌리의 성장을 비교했다.
그 결과, ABA는 식물의 성장 호르몬의 하나인 옥신(auxin) 생성을 촉진시켜 뿌리가 중력을 향해 더 바르게 자라게 하는 뿌리 중력 굴성(root gravitropism)을 강화하는 것으로 확인됐다.
대조군으로 ABA 생성을 차단한 유전자 조작 식물체는 가뭄 상황에서도 정상적인 식물체에 비해 뿌리 중력 굴성이 약하게 나타나 뿌리가 더 넓은 각도로 퍼지면서 자라는 것으로 나타났다.
연구팀은 "이 결과는 ABA가 뿌리 성장 각도를 어떻게 변화시켜 더 깊은 땅속의 물을 찾을 수 있게 하는지 보여주는 것으로, 인류에게 핵심 농산물인 벼와 옥수수에서 모두 확인됐다"며 "이는 이 메커니즘이 다른 곡물 작물에도 적용될 수 있음을 보여준다"고 말했다.
연구팀은 "농작물이 물 부족을 견딜 수 있는 능력을 향상하는 것은 매우 중요하다"며 "ABA가 가뭄 내성에 중요하면서도 ABA가 곡물 작물의 가뭄 저항성에 중요한 뿌리 시스템 구조를 조절하는 정확한 메커니즘은 여전히 미지수"라고 언급했다.
가뭄은 세계 식량안보에 큰 위협이 되고 있으며, 지난 10년간 가뭄으로 인해 발생한 농작물 생산 손실은 약 300억달러에 달하는 것으로 추산된다.
라훌 보살 교수는 "식량 불안을 해결하는 방법을 찾는 것은 매우 중요하다"며 "식물의 성장을 제어하는 메커니즘을 더 잘 이해할수록 식물이 가뭄을 더 잘 견디고 수확량을 개선할 수 있는 시스템 설계에 다가갈 수 있다"고 말했다.
이번 연구결과는 국제학술지 '바이올로지(Current Biology)' 온라인 1월 10일자에 게재됐다.
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