국내 연구진이 식물의 이산화탄소 흡수량을 조절하는 유전자를 발견, 온실가스를 감소시킬 수 있는 식물체 개발 가능성을 제시했다.

포항공대 생명과학과 이영숙 교수팀은 7일 스위스 취리히대 엔리코 마르티노이아 교수팀과 함께 대기 중 CO₂농도에 따라 식물의 호흡기관인 기공의 닫힘 운동을 조절, 이산화탄소 흡수량을 조절하는 유전자(AtABCB14)를 발견했다고 밝혔다.

이 연구결과는 식물의 이산화탄소 흡수 메커니즘을 밝혀내 CO₂를 다량 흡수할 수 있는 식물체 개발 가능성을 제시한 것으로 국제학술지 '네이처 셀 바이올로지(Nature Cell Biology, 7일자 인터넷판)'에 게재됐다.

식물은 대기 중 CO₂농도가 높으면 수분 증발을 최소화하면서 CO₂를 많이 흡수할 수 있도록 기공 크기를 조절하는 것으로 알려져 있지만, 기공의 닫힘 운동이 어떻게 조절되는 지는 밝혀지지 않았었다.

이 교수팀은 이 연구에서 식물의 기공세포를 이루는 공변세포에서 물질이동에 관여하는 ABC 타입 수송체인 'AtABCB14'가 CO₂의 농도에 따라 공변세포의 삼투압을 변화시켜 기공의 열리고 닫힘을 조절한다는 사실을 확인했다.

AtABCB14가 제 기능을 하면 말산(malic acid)이라는 물질이 공변세포 내로 이동하면서 기공이 닫히는 것이 억제된다는 것이다.

실제로 연구진이 유전자 조작을 통해 AtABCB14 유전자가 과발현된 애기장대를 만든 결과 이산화탄소 농도가 높은 상태에서도 기공이 일반 식물체보다 일정기간 더 많이 열려 있는 것으로 나타났다.

그러나 연구진은 AtABCB14 유전자가 과발현된 경우에도 어느 정도 시간이 흐르면 기공이 닫힌다며 이 유전자가 이산화탄소 흡수량을 결정하는 유일한 요인은 아닌 것으로 보인다고 밝혔다. 기공이 열리고 닫히는 데는 이산화탄소 외에도 빛과 수분, 호르몬 등이 작용하는 것으로 알려져 있다.

이 교수는 "이 결과는 이산화탄소에 반응하는 식물의 기공운동 메커니즘에 대한 이해를 도울 뿐 아니라 CO₂흡수량을 변화시켜 온실효과를 줄일 수 있는 형질전환 식물 개발에 유용한 유전자원을 찾았다는 점에서 중요하다"고 말했다.