□ 기초과학연구원(원장 오세정·IBS)의 식물 노화수명 연구단(단장 남홍길, 이하 연구단) 연구진이 식물 세포 핵 내의 단백질 집합과 해산이 개화 시기 조절에 영향을 준다는 사실을 밝혀냈다.
식물의 개화시기 조절을 통해 수확을 앞당길 수 있는 길을 열어, 지구촌 식량난 해결의 가능성을 제시한 이번 연구는 연구단 김유미 박사의 주도로 진행됐으며 지난달 21일 세계적 권위학술지 셀의 자매지인 셀 리포트(Cell Reports)에 게재됐다.

□ 식물의 개화는 일반적으로 계절 변화 등 외부 환경과 식물이 가진 유전적 환경 등의 상호작용에 의해 조절된다.
그 중 계절의 변화, 즉 낮 길이의 변화는 식물 생체 시계에 의해서 인지된다고 알려져 있다. 특히 자이겐티아라는 단백질이 식물 생체 시계의 활성을 조절해 개화를 촉진한다는 연구결과는 남홍길 단장 연구진에 의해 1999년 사이언스(Science)에 발표된 바 있다.
이를 시작으로, 전 세계적으로 생체 시계 조절을 통한 광주기성 개화 조절과 관련된 많은 유전자들이 분리됐고, 지금까지 유전자와 단백질 활성을 조절하여 개화시기를 결정한다는 연구가 지속적으로 이루어져 왔다.

□ 연구진은 장일 식물인 애기장대에서 개화 유도 단백질인 자이겐티아가 핵 내에 골고루 퍼져 있거나, 단백질체인 핵체에 모여 있는 두 가지 형태의 핵 내 분포가 존재하는 것을 확인했다.
즉, 낮에는 골고루 퍼져있는 형태로, 밤에는 핵체에 모여 있는 형태로 주로 관찰되었다.

□ 또한 자이겐티아 단백질이 핵체로 모이는 것이 밤에 발현이 많이 되는 엘프4(ELF4)라는 단백질과의 직접적 결합을 통해 유도된다는 사실도 함께 밝혀냈다.
이러한 연구 결과는 낮이 긴 봄에는 개화가 일찍 이루어지지만, 밤이 길어지는 가을에는 개화가 늦어지는 장일 식물의 개화시기를 조절하는 중요한 단서가 된다.

□ 자이겐티아를 포함해 다양한 생체 시계 조절 단백질들이 핵체(nuclear body)를 형성하는 현상은 관찰된 바 있으나, 실제로 개화 시기를 조절하기 위해 단백질이 핵체로 모이거나, 반대로 흩어진다는 것을 밝힌 연구는 이번이 처음이다.

□ IBS 남 단장은 “동 연구는 개화 조절 단백질의 핵 내 위치 조절이, 식물이 가지는 기존의 개화 조절 기작들과는 다른 새로운 방법임을 밝힌 것”이라며 “이는, 식물 발달 및 생애주기 연구를 통한 식량문제 해결을 하는 데 중요한 기반이 되는 연구”라고 말했다.