구황작물 고구마, 글로벌 기후 변화 대응 산업식물로 재발견

- 항산화활성 물질 축적과 환경스트레스 내성에 관여하는 신규 단백질 기능 규명

- 향후 글로벌 기후변화에 대응하는 재해내성 산업식물 개발에 활용 기대

[헤럴드경제=박세환 기자] 국내 연구진이 고구마에서 항산화활성 물질인 카로티노이드 축적과 환경스트레스(고온 등)에 내성을 갖게 하는 ‘고구마 Orange 단백질(IbOr)’의 기능을 규명했다. 이에 따라 앞으로 항산화물질 고축적 산업식물과 기후변화 대응 산업식물 개발에 활용이 기대되고 있다.

한국생명공학연구원(이하 생명연, 원장 장규태) 식물시스템공학연구센터 곽상수 박사팀(교신저자: 곽상수박사, 공동제1저자: 박세연, 김호수박사)과 경상대 이상열 교수팀(공동저자: 이상열, 정영준박사)이 공동으로 수행한 이번 연구는 생명연 주요사업과 농촌진흥청 차세대바이오그린21사업 시스템합성농생명공학사업단 지원으로 수행됐다. 네이처(Nature)사가 발행하는 저명학술지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)‘ 9월16일자 온라인 판에 게재됐다.


카로티노이드(carotenoid)는 탄소수 40개로 구성된 지용성의 테르펜계 화합물로, 옅은 노란색과 오렌지색, 붉은색 식물색소를 가지며 모든 식물에 존재한다. 특히 토마토와 당근, 고구마, 오렌지 등에 많이 포함돼 있다. 또 식물에서 광합성 보조색소로서 강한 빛 등으로부터 식물을 보호하며 베타카로틴, 리코핀, 루테인 등은 강한 항산화작용으로 각종 질병과 노화방지에 효과가 있는 것으로 알려졌다.

이번 연구성과는 생명연 곽상수 박사팀이 베타카로틴을 고함유하는 고구마(품종: 신황미)에서 분리한 Orange 단백질이 카로티노이드를 축적해 식물의 광합성을 정상적으로 할 수 있도록 하는 기능을 밝힌 것이다. 즉, 식물체(고구마, 애기장대)에서 스트레스 조건 하 Orange 단백질이 효소인 ‘PSY 단백질’의 활성을 안정화시켜 카로티노이드 축적과 고온 등 환경스트레스에 내성을 갖게 되는 것을 처음으로 밝힌 것이다.

곽상수 박사팀은 선행연구에서 고구마 Orange 단백질을 고생산하는 형질전환 식물(고구마, 알팔파, 감자)에서 카로티노이드를 축적해 환경스트레스에 내성을 갖는 것을 확인해 논문을 발표 한 바 있다.

이번에 특성이 규명된 Orange 단백질은 모든 식물에 적용 가능하며 카로티노이드계 항산화물질(베타카로틴 등)을 고생산하고 고온스트레스 등 재해에 강한 산업식물을 개발하는데 활용할 수 있어 식량문제, 보건문제 해결뿐 만 아니라 향후 국내∙외 조건 불리지역(사막화지역, 오염지역 등)에 대량으로 식재하면 바이오매스 증대를 통한 탄소배출권 확보도 기대된다.

박세환 [email protected]

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