'100일 이상 피는 꽃' 무궁화 개화 원리 밝혔다

생명연 등 공동연구팀 "이상 저온으로 배수체화 반복"

2000년 모델 식물인 애기장대의 염기 서열 해독이 끝난 이후, 생명공학 연구자들은 다양한 식물 유전체의 염기 서열을 분석하는 작업을 진행해왔다.

그동안 배추, 고추, 인삼 등 다양한 식물에 대한 연구가 진행됐지만 정작 나라꽃인 무궁화 유전체에 대한 연구는 이뤄지지 않았다.

국내 연구진이 처음으로 무궁화의 유전체를 해독해 100일 이상 지속해서 꽃이피는 기제(메커니즘)를 밝혔다.

한국생명공학연구원 김용민·권석윤 박사, 서울대 최도일 교수, 경상대 염선인교수 공동연구팀은 무궁화의 유전체·전사체 8만7천603개를 분석해 무궁화가 배수체임을 확인했다고 20일 밝혔다.

배수체는 유전체가 2배, 3배 이상 증가하는 현상으로, DNA가 한 쌍으로 이뤄진인간은 2배수체이다.

식물에는 배수체가 흔한데 그동안 무궁화에 대해서는 현미경으로 염색체 함량을관찰해 배수체 수를 간접적으로 추정했지만, 정확한 측정에 한계가 있었다.

연구팀이 무궁화의 유전체를 분석한 결과 무궁화는 같은 아욱과에 속하는 카카오와 3천만년전 분화됐으며, 목화와는 2천200만년전에 종 분화가 일어난 것으로 나타났다.

목화와 종 분화가 일어난 이후 당시 지구의 평균 기온은 급속도로 떨어졌으며,한반도의 평균 기온도 무궁화 생육에 적절한 온도인 30도보다 낮았다.

이 같은 이상 저온 현상으로 인해 무궁화의 생식세포 감수분열이 비정상적으로일어났으며, 이로 인해 여러 차례의 배수체화 현상이 일어난 것으로 확인됐다.

여기에 이배체화 현상(배수체화된 유전체가 불안정성을 해소하기 위해 이배체로돌아가려 하면서 유전자의 손실이 일어나는 현상)이 동반되면서 무궁화에서 개화와관련된 유전자가 다른 식물에 비해 많이 증가한 것으로 나타났다.

일반적으로 식물의 개화 시기는 짧게는 수일, 길게는 수십 일에 이르지만 무궁화는 배수체화 현상을 거듭하면서 지속해서 개화하는 표현형질을 얻게 됐다고 연구팀은 설명했다.

생명연 김운봉 박사는 "산업 분야에 많이 쓰이는 식물에 대한 연구는 많았지만무궁화의 유전체를 분석한 연구는 처음"이라며 "무궁화가 최근 전통한방 의약재료나화장품 원료로 주목받고 있어 정확한 형질을 연구할 필요가 있다"고 말했다.

이번 연구는 생명연 주요사업과 농촌진흥청의 차세대 바이오그린 사업의 지원을받았다. 연구 결과는 국제 학술지 'DNA Research' 지난 3일자 온라인판에 실렸다.

jyoung@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>