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염분저항성 높이는 벼 유전자 기능 밝혀내
박윤석 기자  |  et12@ecotiger.co.kr
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승인 2020.03.03  11:12:21
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농촌진흥청(청장 김경규)이 벼에서 염분저항성을 높이는 OsEXPA7 유전자의 기능을 과학적인 연구를 통해 밝혀냈다.

벼는 58개의 세포벽 완화 유전자(expansin superfamily)를 가지고 있다. 이 유전자는 세포벽에서 발현돼 세포 신장에 의한 성장, 환경 스트레스와 관련이 있다고 알려져 있다.

이 유전자 중 expansin7(OsEXPA7) 유전자가 염분저항성이 있다는 것을 이번 연구를 통해 처음으로 밝혀냈다.

   
▲ 벼 유묘 (T3 개체) 이용 염분(150mM) 처리 시 2주 후 과발현체의 가뭄저항성이 증진됐다.
OsEXPA7 유전자가 과발현된 벼를 이용해 염분저항성을 확인한 결과, 이 유전자는 정단분열조직과 잎에서 강하게 나타났다. 고농도의 염분(150mM NaCl)을 처리한 경우에는 뿌리에서도 강하게 발현됐다.

또한 OsEXPA7 유전자가 과발현된 벼 어린 모종을 고농도의 염분(150mM NaCl)을 처리한 화분에서 2주 동안 재배한 결과, 잎과 뿌리 세포에서 염이온(Na+)은 줄고 칼륨(K+)은 증가해 일반 모종보다 강한 염분저항성을 가지는 것으로 확인됐다.

OsEXPA7 유전자가 과발현된 벼는 일반 벼보다 세포가 크고 뿌리의 길이와 숫자가 늘어났으며, 엽맥의 크기가 컸다. 활성산소의 축적을 줄여 항산화효과도 높아졌다.

또한 염분 수송체(sodium transporter)가 많이 나타나 염분을 세포 밖으로 배출시키는 기능이 높아졌다.

연구 결과, OsEXPA7 유전자는 세포 내 염분 수송과 활성산소 분해, 세포벽 신장 완화에 관여해 염분저항성에 영향을 끼치는 것으로 나타났다.

농진청은 이번 연구 결과를 국제학술지 분자과학(Intl J Mol Sci, Impact factor: 4.18)에 게재해 학술적으로 인정받았으며, 특허등록을 완료했다.

농진청 정미정 생물소재공학과장은 “새만금과 같은 간척지자 염류집적 토양에서 염분 피해 없이 잘 자라는 작물 품종 육성에 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

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