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저온에서 자란 식물의 생리적·분자적 변화

전문가 제언: ○ 여러 환경스트레스 중에서 저온은 식물의 생산성과 분포를 제한하는 가장 중요한 요인의 하나이며, 저온은 많은 식물에 피해를 줄 수 있다. 저온순화기간에 일어나는 분자와 생리적 변화의 일부는 식물의 내냉성에 중요하다.

○ 저온에 노출된 결과로 많은 생리적, 생화학적 세포기능은 위조, 황화현상 혹은 괴사와 같은 가시적 증상을 나타내며, 세포막 구조와 지질구성분의 변화, 전해질과 아미노산의 세포누출, 대체회로로 전자이동의 우회, 원형질유동의 변경, 세포간극의 칼슘이온 재분배 등을 수반한다.

○ 저온순화에 관련된 제1차기작은 식물세포막에서 일어나는 분자적, 생리작 변형, 시토졸에서 Ca이온의 축적, 고농도의 산소종(ROS), 산소종 소거 시스템의 활성화, 저온관련 유전자 발현과 전사인자의 변화, 단백질과 자당합성의 변화, 프롤린 축적이 일어난다.

○ 저온에 대한 식물순화는 내냉성을 증가시키는 물질을 암호화하는 특정 유전자발현의 변화에 의존하며, 저온 유기유전자의 활성은 내냉성과 관계되는 대사변화를 쉽게 일어난다.

○ 우리나라에서는 냉해에 관한 연구는 주로 벼에서 활발하게 이루어지고 있으며, 특히 벼에서 내냉성 생리 기작연구는 Microarray를 이용한 내냉성 반응 유전자 발현과 생리적 기작 연구가 국내에서 활발히 진행되고 있다. 그리고 벼 저온 장해별 분자수준의 내냉성 기작 해석이 가능하며, 또한 효율적인 냉해검정 평가시스템 구축을 통하여 내냉성 품종개발과 보급을 위한 유전자원 확보에 기여하고 있다.

○ 또한 분자 및 생리, 형태적 마커를 이용한 냉해 저항성 유전자를 잡초성 벼에서 탐색하여 내냉성 벼 품종 개발에 응용하려는 연구가 진행되고 있다. 앞으로 벼 이외의 다른 여러 작물에도 확대해서 내냉성을 증진시키는 생화학적, 분자생물학적 연구가 활발히 수행되어 많은 내냉성 품종이 개발되기를 촉구한다.

저자: A. Theacharis, C. Clement, and E. A. Barka
자료유형: 학술정보