토마토, 가뭄일 때도 살아남는 비결

토마토 연구를 통해 식물이 가뭄에 견딜 수 있는 추가 요인이 확인됐다. bfk92/게티이미지뱅크 제공.

기후 변화는 인간에게만 위기가 아니다. 식물도 변화하는 기후 조건에 맞춰 살아남아야 한다. 토마토가 가뭄에 살아남는 방식이 확인됐다. 가뭄에 강한 작물을 재배할 때 참조할 수 있을 것으로 보인다. 

시오반 M. 브래디 미국 데이비스캘리포니아대 식물생물학과 교수 연구팀은 2일 국제학술지 ‘네이처 플랜츠’에 토마토가 가뭄에서 생존하는 이유를 발표했다. 

식물의 뿌리에서는 ‘코르크질’이라는 발수성 고분자물질이 생산된다. 물이 잎으로 빠르게 이동해 증발하는 것을 차단하는 역할을 한다. 연구팀은 “코르크질이 없다면 마치 수도꼭지를 틀어놓은 것처럼 수분 손실이 빠르게 일어날 것”이라고 말했다. 

뿌리 안의 내피세포에서 만들어지는 코르크질은 이처럼 가뭄에 대처하는 기능을 한다는 점이 확인됐다. 반면 토마토처럼 뿌리 끝부분에 있는 외피세포에서 만들어지는 코르크질의 기능은 아직 확인되지 않았다. 

연구팀은 이번 연구를 통해 내피세포와 외피세포에 있는 코르크질이 동일한 기능을 한다는 점을 확인했다. 내피세포 코르크질과 마찬가지로 외피세포 코르크질도 수분이 부족한 환경에서 식물이 살아남도록 돕는 역할을 한다. 

연구팀은 외피세포 코르크질의 기능을 확인하기 위해 우선 뿌리 외피세포가 활발하게 사용하는 유전자들을 찾아냈다. 그 다음 유전자 교정을 통해 코르크질 생성에 관여하는 것으로 보이는 유전자가 기능하지 못하도록 돌연변이 토마토를 만들고 열흘간 가뭄과 같은 환경에 토마토가 어떤 반응을 보이는지 살폈다.

그 결과 코르크질 생성에 필요한 유전자들에 변이가 발생하면 물 부족에 대한 토마토 대처 능력이 떨어지면서 훨씬 시들해진다는 점을 발견했다.  

브래디 교수는 “이번 연구를 통해 식물이 가뭄에 대처하도록 돕는 요인에 외피세포 코르크질을 추가할 수 있게 됐다”며 “과학자들이 가뭄에 강한 작물을 설계하는 데 도움이 될 것으로 보인다”고 말했다.  

연구팀은 온실 환경에서 외피세포 코르크질의 가치를 확인했으며 향후 외부 환경에서 추가적인 연구를 진행해 코르크질의 역할을 재차 확인할 계획이라고 밝혔다. 

[문세영 기자 moon09@donga.com]