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온실식물의 전기신호 감시계통과 응용

전문가 제언: ○ 환경의 자극에 의한 전기신호는 해조류 및 고등식물에서 잘 알려진 것이다. 동물이나 식물 세포에서 발생하는 활동전위(AP: Action Potential)와 같은 전기신호는 식물세포도 이온 채널을 이용해서 생리학적 정보를 전달한다는 것을 시사하고 있다. 실제로 지난 10년간 식물 생물학의 급속한 발전으로 전기신호가 민감한 식물(Mimosa pudica 등)의 잎 동작뿐 아니라 보통식물에서도 생리학적 프로세스를 유발한다는 가정이 사실인 것이 증명되었다(J. Fromm & S. Lautner, 2007)

○ 일반적으로 식물의 전기신호는 세포 외(extra-cellular) 및 세포 간(intra-cellular)의 전위를 측정하는 두 가지 방법이 있다. 식물의 표면에서 세포외 전위측정은 과거에 널리 사용되었고 장기간(며칠간) 측정에 장점이 있다. 반면 유리마이크로 전극을 사용하는 세포 간 측정은 단시간(1~2시간)에만 효과적이다. 그러나 세포 간 측정이 막전위와 전기 신호를 특정세포에서 이끌어내기 때문에 더욱 정확한 이점이 있다.

○ 우리나라의 경우 식물생명공학 분야에 대한 연구는 대학을 중심으로 활발한 실정이고, 특히 식물의 신호전달체계 연구는 식물신호네트워크 연구센터(고대 생명대 생명과학부)를 중심으로 연구되고 있다. 이 센터에서는 식물체가 접하는 내외부 신호(호르몬, 빛, 온도 등)로부터의 식물의 반응에 관한 네트워크 연구를 목적으로 하고 있다. 앞으로 식물발달신호 네트워크와 식물방어신호 네트워크를 규명해 네트워크 조절에 의한 맞춤형 식물을 개발할 계획이다.

○ 따라서 이러한 연구에는 외부자극에 반응하는 식물의 전기신호를 검출하는 모니터링 시스템이 필요하게 되는데 이러한 시스템에 이 글에서 기술한 모니터링 시스템은 신뢰성도 좋기 때문에 매우 유용할 것으로 판단된다. 그러나 더욱 신뢰성 있는 모니터링에는 식물의 바이오전기 현상을 이용하여 장기간 전위를 측정할 수 있는 전극의 개발과 신호처리에 대한 통계적 및 데이터처리 방법에 대한 연구가 더욱 필요하다.

저자: Zhong-Yi Wang, Qiang Leng, Lan Huang, Long-Lian Zhao, Zhi-Long Xu, Rui-Feng Hou, Cheng Wang
자료유형: 학술정보