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동물 유전자를 삽입한 토마토가 식물바이러스와 냉해에 저항성을 갖는 것으로 나타났다. 사무엘 로버트 제단(The Samuel Roberts Noble Foundation)의 Marilyn Roossinck가 이끄는 연구진은 토마토를 썩게하는 한 오이모자이크바이러스(CMV)에 대해 토마토를 보호할 수 있는 동물 유전자 2개를 찾아냈다고 PNAS 최신호에서 밝혔다.
CMV는 1,200여 종의 식물에 바이러스병을 이르키는 바이러스인데, 이 바이러스의 한 종류인 CMV / D satRNA는 토마토에 치명적인 병을 일으키는 것으로 아직까지 자연 저항성이나 내성이 발견된 보고가 없다. 기존 연구에 의하면 이 바이러스가 세포사멸(apoptosis, programmed cell death)을 유도하는 것으로 밝혀진 바 있다.
식물의 병 진전에 있어서 세포사멸의 관련성에 대해 관심을 갖고 있는 연구진은, 동물의 반세포사멸(antiapoptosis) 유전자인 bcl-xL과 ced-9을 Agrobacterium을 이용한 형질전환을 통해 토마토에서 발현하는 연구를 수행하였다.
이 두 유전자 각각을 고도 발현시킨 결과, 식물의 성장과 종자발달에 영향을 주었다. 특히 세포사멸 증상이 지연되거나 아예 나타나지 않는 결과를 보였다. 병징은 삽입 유전자의 발현이 늘어날 수록 억제되었다. 이 유전자의 산물인 단백질이 생산되면 될 수록 바이러스에 대한 방어력이 증가한 것이다.
형질전환 토마토의 생존율을 비교하기 위해, 기능을 잃게 만든 돌연변이 bcl-xL(G138A)와 정상인 bcl-xL을 비교한 결과 bcl-xL과 ced-9을 삽입한 토마토의 80%가 높은 생존율을 보였다.
이 뿐만이 아니었다. 이 유전자를 삽입한 토마토는 냉해에도 잘 견디는 것으로 나타났다. 7°C의 저온에서도 잎의 노화가 상당히 지연된 것이다.
연구진은 삽입된 두 유전자가 농부들에게는 물론이고 식물의 세포사멸을 연구하는 데에도 상당한 가치를 가지고 있다고 말한다. 동물단백질이 식물체내에서 작용하기 때문에, 생물학적 및 물리적인 위험요소에 대한 보호 시스템의 일부분은 계(kingdom)를 뛰어넘어 진화적으로 보존되어있다고 연구진은 설명한다.
*원문제목: Expression of antiapoptotic genes bcl-xL and ced-9 in tomato enhances tolerance to viral-induced necrosis and abiotic stress
*저자정보: Ping Xu, Stephanie J. Rogers, and Marilyn J. Roossinck *
Plant Biology Division, The Samuel Roberts Noble Foundation, Ardmore, OK 73401
*저자연락처: Marilyn J. Roossinck, E-mail: mroossinck@noble.org
한국과학기술정보연구원(KISTI)
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