식물 물에 담그면 역분화 촉진

생명연

한국생명공학연구원 연구팀이 식물에 침수처리를 하면 역분화가 촉진된다는 사실을 발견했다. 왼쪽부터 이효준 생명연 선임연구원과 신승용 생명연 연구원. 생명연 제공

국내 연구팀이 식물을 물에 담그면 이미 분화된 조직세포가 다시 분화 전 상태로 돌아가는 '역분화'가 촉진된다는 사실을 밝혔다. 향후 복제식물이나 유전자변형(GM) 식물 제작에 도움이 될 것으로 기대된다. 

한국생명공학연구원은 이효준 식물시스템공학연구센터 선임연구원팀이 식물을 침수처리했을 때 세포 역분화가 촉진되는 것을 발견했다고 26일 밝혔다. 침수처리는 식물을 물에 담그는 것을 말한다.

식물은 동물과 마찬가지로 세포가 분화하면서 성장한다. 세포 분화는 분화되지 않은 세포가 특정 조직이나 기관을 구성하는 고유한 구조와 기능을 가진 세포로 변화하는 과정을 말한다.

일반적으로 분화가 일어난 세포는 그 형질이 영구적으로 유지되는데 특정 호르몬을 처리하면 역분화해 미분화 세포로 되돌아가고 뿌리, 줄기, 잎, 온전한 식물로까지 재분화할 수 있다. 이렇게 제작된 식물은 체세포와 유전적으로 같기 때문에 이론적으로는 잎 한 장에 있는 체세포에서 복제식물을 만들 수 있다.

만약 유전자가 교정된 식물체에서 역분화·재분화 과정을 거치면 모든 체세포가 교정된 새로운 식물체를 만들 수 있다. 다만 체세포 분화 조절이 어렵고 제작 효율이 낮아 산업적으로 활용하기는 힘들었다.

연구팀은 역분화 이전에 짧게 침수처리를 하면 분화장벽이 낮아져 모든 부위의 식물 체세포에서 역분화가 가능해진다는 사실을 발견했다. 식물에 침수처리를 하면 식물 호르몬 중 에틸렌 신호가 활성화되는데 이는 옥신 수용체의 양을 늘려 옥신 반응성을 높이고 역분화를 촉진하는 것으로 나타났다. 연구팀은 "이런 현상은 모델 식물인 애기장대뿐 아니라 배추에서도 발생하는 것이 확인됐다"며 "작물로까지 적용 영역을 확대할 수 있을 것"이라고 밝혔다.

연구팀은 침수처리를 통해 유도된 미분화 세포가 식물로 재분화 가능하다는 사실도 밝혔다. 이는 실제 복제식물 및 유전자변형(GM) 식물 제작에 활용할 수 있다는 의미다.

이 선임연구원은 "국소 부위에만 체세포 탈분화가 유도되는 기존 조직배양의 한계를 극복할 수 있는 방안이 마련됐다"며 "이번 연구결과를 발전시켜 향후 어떤 종에서도 식물 체세포 분화를 자유롭게 조절할 수 있을 것"이라고 말했다.

연구 결과는 국제학술지' 몰레큘러 플랜트' 12월 5일(현지시간)자에 발표됐다.

[이영애 기자 yalee@donga.com]