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2018년 05월 04일 14시 12분 KST

꽃잎이 떨어지는 원리가 밝혀졌다

식량 문제 해결에도 적용할 수 있다.

i-works/amanaimagesRF via Getty Images

식물의 꽃잎이 떨어지는 원리가 규명됐다.

이는 식량 작물의 수확량을 늘리는 데 활용될 수 있을 전망이다.

기초과학연구원(IBS)은 이유리 식물노화·수명연구단 연구위원 연구팀과 곽준명 대구경북과학기술원(DGIST) 교수가 식물이 발달하고 노화하는 과정 중 ‘리그닌’(Lignin)이라는 물질을 만들어 꽃잎이나 나뭇잎이 떨어져야 할 정확한 위치에서 잎을 떨어뜨린다는 사실을 규명했다고 4일 밝혔다.

via Cell Journal
꽃잎이 떨어지는 탈리현상에 관한 세포 수준에서의 메커니즘

연구진은 식물에서 낙엽이나 꽃잎, 씨앗 등이 떨어지는 등 식물 기관이 식물 본체로부터 분리되는 ‘탈리’현상에 주목했다.

탈리가 일어나는 경계에는 떨어져 나가는 ‘이탈세포‘와 식물 본체에 남는 ‘잔존세포’가 이웃해 있다.

연구진은 이 중 이탈세포에 형성되는 리그닌이 꽃잎을 식물의 본체로부터 정확한 위치에서 떨어지게 한다는 것을 밝혔다.

리그닌은 식물의 목질부를 구성하는 고분자 화합물로, 식물 세포벽에 기계적 강도를 부여하는 역할을 한다. 꽃잎이 떨어질 때 리그닌은 이웃하는 세포 사이를 분리시키는 세포벽 분해효소가 꽃잎이 탈리되는 경계선 위치에만 밀집한다. 이때 주변 세포들로는 퍼지지 않도록 조절된다.

이후 꽃잎이 떨어진 후 꽃잎이 떨어진 단면에 큐티클 막이 형성돼 외부 세균의 침입으로부터 식물을 보호해 생존력을 높였다. 

via Cell Journal
이탈세포층에 특이적으로 형성되는 리그닌의 구조

이번 연구는 이후 탈리 현상을 촉진하거나 억제하는 화합물을 찾는 후속연구로 이어질 계획이다.

탈리 현상을 조절해 낙과로 잃어버리는 식량 작물의 손실을 줄이거나 수확량을 늘리는 등 식량 생산 증대에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

곽준명 교수는 ”리그닌이 이탈세포에서 형성돼 더 이상 필요하지 않는 조직을 정확히 이탈시켜 식물의 생존에 기여하는 중요한 역할을 한다는 것을 밝혔다”면서 ”작물의 꽃과 종자, 과일이 떨어지는 것을 조절해 수확량을 늘려 식량 생산 증대를 도모할 수 있다”고 설명했다. 

이번 연구결과는 ‘셀’(Cell)지에 실렸다. 아래 링크를 눌러 내용을 볼 수 있다.

아티클: A Lignin Molecular Brace Controls Precision Processing of Cell Walls Critical for Surface Integrity in Arabidopsis