[한국미래일보=손민기 대학생 기자]

가뭄 상황의 식물 뿌리 성장변화 메커니즘 (자료:Current Biology) 

최근 가뭄에 물이 부족해지면 식물은 물을 찾기 위해 뿌리가 더 곧게 깊은 땅속으로 자라게 하는 것으로 밝혀졌다. 

이 메커니즘을 활용하면 뿌리 구조를 개선, 가뭄에 강한 작물을 개발할 수 있을 것으로 기대되고 나아가 미래 식량 불안 문제의 해결책 중 하나로 자리 잡을 것으로 전망된다.

영국 노팅엄대 라훌 보살 교수와 중국 상하이 자오퉁대 궈창황 교수팀은 식물이 가뭄 상황에서 물을 찾기 위해 뿌리를 성장시키는 메커니즘을 발견했다고 발표했다. 식물은 가뭄 상황에서 식물 호르몬 아브시스산(ABA)을 조절, 땅속 깊은 곳의 물에 접근하기 위해 뿌리를 더 곧게 자라게 하는 메커니즘을 가지고 있다. 

가뭄에 직면한 식물은 식물 호르몬 아브시스산(ABA)을 작용시켜 성장 호르몬인 옥신(auxin) 생성을 촉진시키게 되고 땅속 더 깊은 곳의 물에 접근할 수 있게 뿌리가 곧게 중력 방향으로 자라도록 식물 스스로 할 수 있다는 것이다. 연구팀은 이 연구에서 어린 벼와 옥수수의 유전자를 조작해 ABA 생성을 억제한 다음 가뭄 환경에 노출하고 정상적인 식물체 뿌리의 성장을 비교한 자료를 공개했다.

결과를 보면 ABA가 식물 성장 호르몬의 하나인 옥신(auxin) 생성을 촉진해 가뭄에 대응해 뿌리가 중력을 향해 더 가파르게 자라게 하는 뿌리 중력 굴성(root gravitropism)을 강화하는 것으로 확인됐다.대조군으로 ABA 생성을 차단한 유전자 조작 식물체는 가뭄 상황에서도 정상적인 식물체에 비해 뿌리 중력 굴성이 약하게 나타나 뿌리가 더 넓은 각도로 퍼지면서 자라는 것으로 나타났다.

연구팀은 이 결과는 ABA가 뿌리 성장 각도를 어떻게 변화시켜 더 깊은 땅속의 물을 찾을 수 있게 하는지 보여주는 것으로, 인류에게 핵심 농산물인 벼와 옥수수에서 모두 확인됐다며 이는 이 메커니즘이 다른 곡물 작물에도 적용될 수 있음을 보여준다고 말했다.연구팀은 농작물이 물 부족을 견딜 수 있는 능력을 향상하는 것은 매우 중요하다며 ABA가 가뭄 내성에 중요하면서도 ABA가 곡물 작물의 가뭄 저항성에 중요한 뿌리 시스템 구조를 조절하는 정확한 메커니즘은 여전히 미지수라고 언급했다.

가뭄은 세계 식량 안보에 큰 위협이 되고 있으며, 지난 10년간 가뭄으로 인해 발생한 농작물 생산 손실은 약 300억 달러에 달하는 것으로 추산된다. 보살 교수는 "식량 불안을 해결하는 방법을 찾는 것은 매우 중요하다"며 "식물의 성장을 제어하는 메커니즘을 더 잘 이해할수록 식물이 가뭄을 더 잘 견디고 수확량을 개선할 수 있는 시스템 설계에 다가갈 수 있다"고 말했다.

이번 연구결과는 국제학술지 '바이올로지(Current Biology)'에 게재됐다.