병원균 방어하는 식물...유전적 비밀 밝혔다

전자 부위의 DNA 메틸화 (gene body DNA methylation)를 통한 식물 병저항성 기억 모델. 포항공대 제공

국내 연구진이 식물이 병에 걸리지 않도록 하는 '병 저항성'을 높일 수 있는 유전적 원리를 알아냈다. 농약을 덜 쓰는 친환경 농업 구현은 물론 작물 수확량도 늘릴 수 있는 단초가 될 것으로 기대된다. 

황일두 포스텍 생명과학과 교수, 황대희 서울대 시스템생물학과 교수, 노태영 이화여대 생명과학과 교수 공동 연구팀은 식물이 병원균의 침입을 기억해 병 저항성 반응을 빠르게 갖는 유전적 원리를 규명해 병충해에 강한 작물을 개발할 수 있는 기초를 마련했다고 12일 밝혔다. 

식물은 고정된 장소에서 평생을 살기 때문에 생존을 위해서는 다양한 스트레스에 저항성을 갖는 것이 필수다. 질병을 일으키는 병원균 등이 대표적인 스트레스다. 식물은 기존에 공격받았던 병원균을 기억하고 이후 더 빠르고 강력한 방어 반응을 일으키도록 진화했다. 

식물이 병원균 공격을 기억하는 데는 후성유전학이 작용하는 것으로 예상됐다. 병원균 공격을 겪은 후 DNA 메틸화와 같은 후성유전적 변화를 통해 그 기억을 유지하고, 다음에 다시 병원균에 대응할 때 효과적인 방어를 할 수 있다고 알려져 있다. 하지만 DNA 메틸화의 역할은 명확하게 규명되지 않았다. 

연구팀은 DNA 메틸화와 식물의 병 저항성 사이의 관계를 알아보기 위해 DNA 메틸화와 관련된 변이를 가진 식물들을 조사해 병 저항성을 측정했다. 이 연구에서는 'DDM1(Decrease in DNA methylation 1)' 단백질이 정상적으로 기능하지 않는 식물들이 활용됐다. 

연구 결과 DDM1 단백질이 기능하지 않는 식물들은 DNA 메틸화 수준이 낮아져 병원균에 대한 저항성이 높아졌다. DDM1 단백질은 DNA 메틸화를 조절하며 스트레스에 반응하는 유전자들을 포함한 유전자군을 조절한다. DNA 메틸화가 감소하면 식물은 병원균에 더 강하게 대처할 수 있는 방어 반응을 보이게 되는 것이다. 

연구팀은 "이번 연구는 농약 사용량을 감소시켜 친환경 농업 구현과 작물 수확량 증가에 기여할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다. 

[안수연 기자 your@donga.com]