[이달의 과학기술자상] 업적과 선정이유

[이달의 과학기술자상] 업적과 선정이유

남홍길 포항공대 교수는 식물의 꽃이 피는 시기를 조절하는 유전자를 세계최초로 분리하는데 성공, 유전자가 생체리듬과 밀접한 관계를 가지고 있다는 사실을 규명했다.

남교수가 분리에 성공한 자이겐티아(GIGANTEA)유전자는 현재까지 알려진 생체시계와 관련된 유전자와는 다른 새로운 유형의 유전자다. 이 유전자의 존재는 이미 30년이 넘게 알려져왔다. 60년대초 방사능 처리된 돌연변이체들중 정상적인 식물체에 비해 크기가 2~3배나 크고 잎도 3~4배정도 많은 개체들이 나왔고 , 거대한 크기 때문에 그리스신화의 신들을 멸망시킨 거인족을 의미하는 자이게스(GIGAS)에서 유래한 자이겐티아로 명명됐다.

이 돌연변이체들의 특징은 꽃이 피는 시기가 정상개체들보다 2~3배 정도 늦다는 것. 따라서 이 유전자가 식물개화 시기를 조절하는 중요한 인자로 인식됐고 전세계 많은 연구그룹이 이 유전자의 분리를 놓고 경합을 벌여왔다.

남교수 연구팀은 지난 98년말 1년생 십자화과 식물인 애기장대에서 유전자를 세계최초로 분리하는데 성공했다. 애기장대는 배추, 무와 생물학적으로 가깝고 낮의 길이가 길어야 꽃이 피는 장일(長日)식물이다.

연구팀은 돌연변이체가 낮밤을 인식하지 못하고 꽃이 늦게 핀다는 연구결과를 얻고 이 유전자가 낮밤을 인식하는 기능과 밀접한 관계가 있음을 확신하게 됐다.

연구팀은 유전자를 분리하기 위해 기존의 방법과는 다르게 접근했다. 유전체상의 자이겐티아 유전자가 있을 것으로 추정되는 주위에 비타민합성과 관련된 돌연변이유전자를 먼저 분리하는 방법을 이용, 자이겐티아 유전자를 분리했다.

분리된 유전자를 바탕으로 연구팀이 얻어낸 또 다른 성과는 식물의 생체리듬과 자이켄티아 유전자의 상호작용이다. 동ㆍ식물의 수면등 다양한 생체현상들은 24시간 주기의 생체리듬에 따라 주기적으로 나타난다. 식물의 경우 잎운동, 기공의 개폐 등이 생체시계와 관련이 있다고 알려져왔다.

연구팀은 자이겐티아 유전자가 생체시계를 이루는 직접적인 구성인자가 아니라 외부의 빛의 변화를 감지해 그 신호를 생체시계로 보내주는 전달자역할을 한다는 것을 규명했다.

이 유전자는 생체시계에 일방적이 아닌 상호작용을 통해 생체리듬을 조절한다.

유전자가 고장이 나면 건전지가 닳은 시계와 같다. 시계가 작동은 하지만 부정확한 시간을 알려주는 것처럼 돌연변이체들은 개화시기를 잘못 결정하는 것으로 밝혀졌다.

개화시기 조절유전자는 대부분 농작물에 유전공학적인 방법으로 응용가능하다는 게 남교수의 설명이다.

남교수는 "이 유전자를 이용하면 원하는 시기에 꽃이 피는 화훼류를 만들거나 원하는 시기에 수확이 가능한 농작물의 종자개발이 가능할 것"이라고 말했다.

특히 벼의 경우 수확시기에 서리등 이상기후로 매년 막대한 손실을 입고 있는데, 이 유전자를 이용해 수확시기를 약간 앞당기는 종을 개발할 경우 수확량을 늘리고 농가피해도 줄일 수 있게 된다. 남교수는 이러한 새로운 형질전환식물체를 개발중이라고 덧붙였다.

심사위원들은 "이번 연구로 기존의 일장(日長), 온도조절에 의한 재배방법이 아닌 유전자를 이용한 새로운 품종으로 수확시기를 조절, 농업생산성을 높이는 획기적인 성과를 기대할 수 있을 것"이라고 말했다. 특히 유전자 조절을 이용한 작물재배를 할 경우 기존 농가의 광처리, 온도설비 등이 불필요하게 됨에 따라 경제적 파급효과도 클 것으로 평가했다.

입력시간 2000/11/17 19:32

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