[지금은 기후위기] 지구가열화…고온에 적응하는 작물 개발한다

[아이뉴스24 정종오 기자] 현재 지구 평균온도는 산업화 이전보다 약 1.01도 상승한 것으로 알려졌다. 10년 이내에 최후의 1.5도 상승 방어선이 무너질 것이란 게 전문가 진단이다. 기후변화에 따라 우리 삶이 달라지고 있다. 무엇보다 생태계가 받는 영향은 절대적이다.

현재 전 세계는 탄소저감, 에너지전환 등 기후변화 완화에 집중하고 있다. 완화뿐 아니라 이제 지구 가열화에 따른 적응에도 투자를 이어가야 한다는 목소리가 높다. 그 중 하나가 고온 스트레스를 견디는 작물 개발 등이다.

과학기술연합대학원대(UST) 연구팀이 고온 스트레스에 저항하는 작물의 유전자 작동원리를 규명해 눈길을 끈다. 지구 가열화로 사막화 진행 등 기후변화가 가속화되는 가운데 고온 스트레스 환경에 저항하는 식물 유전자를 신규 발굴하고 작동 메커니즘을 규명한 것이다,

이번 연구는 식물 유전연구에 사용되는 모델 식물인 애기장대를 활용한 연구이다. 사이클로필린18-1(CYP18-1)의 스플라이싱(splicing) 조절 기능이 식물의 고온 스트레스 저항성에 관여한다는 사실을 알아냈다.

스플라이싱(splicing)이란 생명체 내의 유전자로부터 단백질이 생성되는 절차인 ‘DNA에서의 RNA로의 전사’, ‘RNA에서 단백질로의 번역’ 중 RNA에서 단백질로의 번역 과정에서 불필요한 정보(인트론)가 제거되고 필요한 정보(엑손)만 이어 붙이는 과정을 말한다.

비정상적 고온의 스트레스 환경에서는 이러한 인트론-엑손 간 이어 붙이기 과정이 원활하게 진행되지 않는다. 필수적 엑손이 빠지거나 불필요한 인트론이 포함되는 현상이 일어난다.

연구팀은 CYP18-1의 돌연변이체와 야생형 식물체를 고온 스트레스 아래에서 비교했다. 그 결과 돌연변이체가 야생형 식물체외 비교했을 때 고온 스트레스에 취약하다는 점을 규명했다. CYP18-1이 스플라이싱 조절 기능을 통해 고온 스트레스에 관여하는 유전자임을 입증했다.

이번 연구결과는 지구 가열화에 따른 급격한 기후변화로 농업 생산성이 위협받는 상황에서 사막화 등 고온 환경에 대응하는 작물의 개발 등에 이바지할 것으로 기대된다.

이번 연구는 과학기술연합대학원대(UST·총장 김이환) UST-한국생명공학연구원(KRIBB) 스쿨 생명공학 전공 석·박사 통합과정(박사 수료)에 재학 중인 조승희 학생이 1저자, 조혜선 지도교수(책임연구원)가 교신저자로 참여했다.

연구 결과는 식물과학 분야 국제 학술지인 ‘더 플랜트 셀(The Plant Cell)’ 6월호에 실렸다.

조승희 학생은“앞으로 지구온난화로 작물의 생산량 감소 등 상황 극복에 이바지할 수 있는 연구를 지속하고 싶다”고 말했다.

조혜선 교수는 “고온 스트레스 환경에서 RNA 대사조절의 새로운 과학적 사실을 실제 식물을 통해 최초로 규명했다는 점에서 의미 있는 연구”라며 “앞으로 환경 스트레스에 적응하는 중요 유전자들의 기능과 메커니즘을 밝히는 일 등 관련 작물 개발에 함께 노력하겠다”고 말했다.