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미국 라이스대학교 (Rice University) 연구는 접촉에 의해서 활성화되는 유전자가 식물의 성장과 곤충에 대항하는 방어와 연관되어 있다는 것을 보여주고 있다.
식물은 곰팡이 감염과 곤충과 싸우기 위해서 접촉 감각을 이용할 수 있다는 새로운 연구 결과가 라이스대학교 연구진에 의해서 밝혀졌는데 이 연구 결과는 커렌트바이올로지 (Current Biology) 4월 24일자호에 게재되었다. 연구진은 식물이 접촉될 때 식물 방어가 증진된다는 사실을 알아낸 것이다.
“이전 연구들에서 우리는 식물들이 접촉에 반응해서 자신들의 성장을 변화시킨다는 것을 알았습니다. 하지만 우리는 이런 성장 변화가 어떻게 활성화되는지는 몰랐습니다. 우리는 널리 연구된 식물, 애기장대 (Arabidopsis thaliana)를 사용해서 접촉으로 유도되는 성장이 자스몬산염 (jasmonate)라고 하는 식물 호르몬에 의해서 조절될 것이라고 하는 생각을 시험해보았습니다.”고 Wassim Chehab은 말했다. 그는 라이스대학의 생화학세포생물학과에서 특별 연구원으로 있으며 그 새 연구의 주 저자이다.
자스몬산염은 식물을 먹는 곤충에 대항하는 식물의 반응을 개시하는데 중요한 역할을 한다. 자스몬산염 수준이 올라갈 때, 식물은 곤충의 장애 탈을 나게 하는 대사산물의 생성을 증가시킨다. 자스몬산염 방어는 어떤 곰팡이 감염에 대항해서도 방어를 하는데 토마토, 벼, 옥수수 등 사실상 모든 식물이 이 방어 기작을 갖고 있다. 이 새 연구는 이런 방어가 식물이 접촉될 때 유도된다는 최초의 증거를 보여주었다. 그 연구에서 학생들은 실험실에서 식물들을 만졌다. 하지만 연구자들은 그 접촉-유도성 반응이 곤충을 포함하는 동물과 바람에 의해서도 활성화될 수 있다고 말한다.
“식물은 움직일 수 없기 때문에 환경 변화에 빠르게 반응할 수 있도록 고도로 발달된 접촉 감각을 갖게 된 것입니다.”고 연구의 공동저자 Janet Braam은 말했다. 그녀는 라이스대학의 생화학세포생물학 교수이자 학과장으로 있다.
그 유명한 ‘비너스 플라이트랩 (Venus flytrap)’은 접촉 감각을 이용하여 빠르게 폐쇄하여 곤충을 잡는다. 그러나 라이스대학의 이전 연구에서 Braam과 그녀의 동료들은 Arabidopsis도 접촉에 아주 반응성이 높다는 것을 보여주었다. 2000년, 그녀의 실험실은 생명공학 도구들을 이용해서 접촉될 때마다 발광하는 식물을 만들어내었다. 그들은 정기적으로 접촉되는 애기장대 식물들이 키도 훨씬 더 짧고, 더 느리게 자랐다는 것을 보여주었다. 바람이 잦은 해안에 노출된 나무들이 키가 작고 구부러진 것과 아주 비슷한 현상이다.
“이 새 연구에서 우리는 자스몬산염이 애기장대에서 이런 성장 반응을 매개한다는 것을 보여주고 있습니다. 우리의 실험은 반복적으로 접촉된 식물들에 자스몬산염 수준이 높게 유지된다는 것을 보여주고 있습니다. 그래서 곤충과 곰팡이 내성이 증가되었습니다. 게다가 우리는 자스몬산염 생성에 필요한 핵심 유전자들을 제거했을 때 식물은 만졌을 때 키가 작아지고 느리게 자라는 능력이 상실된다는 사실도 알아내었습니다.”고 Braam은 말했다.
Braam과 Chehab은 자주 만진 식물이 결국에는 자스몬산염 수준이 높아져서 곰팡이와 곤충의 공격에 더욱 저항성을 갖게 된다는 사실도 알아내었다.
Chehab에 따르면 식물의 자스몬산염 생산이 단 하나의 정보원 (접촉)에만 의존하는 것은 아니라고 한다. 자스몬산염 반응에 영향을 줄 수 있는 신호는 다양하다. 접촉은 그 중의 하나일 뿐이다. 연구진은 최근에 식물이 내부 시계 또는 24시간 주기리듬에 의해서 이 반응이 매개될 수 있다는 것도 발견했다. 그는 “이것은 하나의 복잡한 그림으로서 짝을 잘 맞추면 식물의 병해충 저항성을 보다 선명하게 이해할 수 있게 될 것입니다.”고 말했다.
키워드 : 곤충 방어, 접촉-활성 유전자, 곰팡이 감염
출처 : http://news.rice.edu/2012/04/09/a-bit-touchy-plants-insect-defenses-activated-by-touch-2/
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