농촌진흥청(청장 이양호)은 서울대학교 농생명공학부 연구팀과 공동으로 콩으로부터 식물바이러스병에 대한 저항성을 조절하는 핵심 유전자로서 Type 2C Protein Phosphatase (PP2C) 계통에 속하는 GmPP2C3a를 분리하고 해당 유전자의 작용 메커니즘을 밝혔다.

이번 연구 결과는 세계적 권위의 과학전문지 ‘사이언티픽 리포트’ 7월 31일자 온라인판에 ‘Type 2C Protein Phosphatase Is a Key Regulator of Antiviral Extreme Resistance Limiting Virus Spread’라는 제목으로 실렸다.

▲ 농촌진흥청은 서울대 농생명공학부 연구팀과 공동으로 식물바이러스 저항성 조절 핵심 유전자를 규명했다. 연구결과는 과학전문지 '사이언티픽 리포트 온라인판에 실렸다. 논문표지(좌)와 PP2C 유전자에 의해 조절되는 저항성 유도 기작 모식도     © 모닝투데이

식물바이러스병은 작물의 생산성을 떨어뜨리는 주요 질병이지만 현재 개발된 치료약제가 없어 전통적인 교배 육종을 통해 다양한 저항성 품종을 육성하는 것으로 대처하고 있다.

그러나 최근 변이바이러스의 잇단 출현으로 기존 저항성 품종의 피해가 늘고 있는 실정이다. 이에 저항성 유도 메커니즘과 관련 유전자군에 대한 기초 연구를 바탕으로 정밀한 분자 육종을 통해 지속적으로 재배할 수 있는 저항성 품종 개발의 필요성이 대두되고 있다.

이번 연구는 차세대유전체분석법을 이용해 콩으로부터 GmPP2C3a를 분리한 후 유전자 전달 벡터를 이용한 형질도입을 통해 메커니즘을 밝힌 것이다.

연구 결과, 바이러스에 대한 저항성 반응에서 생물학적 스트레스에 적응하기 위해 생산되는 식물호르몬 ‘엡시스산(ABA, abscisic acid)’의 세포 내 농도가 증가하면 GmPP2C3a 유전자의 발현량도 크게 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 감수성 품종에 GmPP2C3a 유전자만을 과발현하게 함으로써 병원성 바이러스의 감염을 억제하는 새로운 저항성 유도 메커니즘을 세계 최초로 밝혔다.

농진청 작물보호과 서장균 연구사는 “GmPP2C3a 유전자의 구명은 바이러스 저항성 작물 개발 연구에 더욱 박차를 가하는 계기가 될 것이다”고 말했다.

농진청은 앞으로 관련 유전자군에 대한 지속적인 연구를 바탕으로 저항성 작물 개발에 적극 활용할 계획이다.