건국대 연구팀, 식물이 병원균 이기는 과정 분자 수준에서 규명

병 저항성 식물체 개발로 농약 사용량 감소시켜 환경문제 해결

건국대 KU융합과학기술원 윤대진 교수팀(의생명공학과)이 식물이 병원균의 공격을 받았을 때 생존하기 위한 생체방어 기작을 분자 수준에서 최초규명했다. 이번 연구 성과는 생명과학 분야의 권위 있는 학술지인 PNAS (Proceedings of National Academy of Science USA) 11월 16일 온라인판에 게재됐다.

식물의 병 저항성에 관한 연구는 인류의 생존을 위한 식량 생산성과 직결되기 때문에 인류가 농경 생활을 시작한 이래 중요한 관심 사항이었다. 또 생산성 향상을 위한 과대한 농약 사용이 많은 환경오염을 유발했고, 이를 해결하기 위해 식물 스스로 병원균에 견딜 수 있는 병 저항성 식물개발을 위한 연구가 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다.

윤 교수 연구팀은 다년간에 걸쳐 식물이 어떻게 병원균을 인식하고 방어하는지에 대한 연구를 수행해 병 저항성에 이상을 보이는 돌연변이 식물체로부터 HOS15라고 명명된 유전자를 확보했다. 이어 그 기능해석을 통해 식물이 병원균에 견디는 과정을 규명했다.

병원균이 식물을 공격하게 되면 식물은 이를 인식하고 생체방어시스템을 작동해 생체방어에 관여하는 PR 단백질(Pathogenesis-Related protein)들을 대량발현하게 되며 이러한 PR 단백질의 발현과정에는 NPR1 (Nonexpressor of Pathogenesis-Related gene 1)이라고 하는 전사조절인자가 중요한 역할을 하게 된다.

윤 교수 연구팀은 이번 연구를 통해 HOS15가 NPR1과 결합해 NPR1의 생성과 소멸을 조절함으로써 식물이 적절한 시기에 PR단백질을 만들어 병원균에 대응하고 병 저항성을 갖게 한다는 새로운 사실을 규명했다.

윤대진 교수는 "이번 연구는 식물생체방어에 중요한 역할을 하는 단백질의 발현조절기작을 분자수준에 규명한 것으로서 앞으로의 연구를 통하여 병 저항성 식물체를 개발하게 되면 식물 생산성 향상뿐 만이 아니라 농약사용을 감소시켜 환경문제 해결에 크게 공헌할 수 있을 것이다"라고 말했다.

이 연구 성과는 한국연구재단 글로벌연구실(Global Research Lab) 사업의 지원으로 수행됐으며 윤대진 교수 연구실의 신명철박사 (현 미국오하이대학교 박사후연구원)이 제1저자로, 윤대진 교수가 교신저자로 게재됐다.