2025년 3월 25일 일본 언론사 마이니치 신문(毎日新聞)에 따르면, 나라 첨단과학기술대학(奈良先端科学技術大学院大) 연구팀이 무, 배추, 브로콜리, 케일 등 배추과 식물의 개화를 제어할 수 있는 화합물을 발견했다. 이 발견은 개화를 늦추는 방법을 통해 영양분을 잎의 성장에 활용하거나 수확 시기를 조절하는 등 식물 성장을 촉진하는 데 활용될 것으로 주목을 받고 있다.
기존의 연구들은 식물의 개화 시기를 촉진하는 데 집중했다. 하지만 이번 연구팀은 ‘탈춘화’ 현상에 주목했다. 탈춘화는 추운 겨울을 지나 개화를 준비하던 식물이 고온에 노출되면 ,개화 준비가 중단되고 다시 이전 상태로 돌아가는 현상이다. 식물이 고온에 노출되면서 개화를 억제하는 ‘FLC 유전자(Flowering Locus C)’의 활동이 촉진되어 개화가 지연되는 것이다. (참고: NAIST)
연구팀은’ ‘FLC 유전자’의 작용을 촉진하는 원인이 고온 이외에 또 다른 요인이 있을 것으로 판단하고, 그 요인을 찾기 위해 실험을 진행했다. 식물 세포에 쉽게 침투하는 성질을 가진 약 2만 종의 화합물을 배추과 모델 식물인 애기장대에 처리해 지배한 것이다. 그중 FLC 유전자가 강하게 작용하는 식물을 발견하고, 추가 분석을 통해 두 가지 공통된 화학 구조를 가진 물질을 발견했다. 이를 ‘DVRs(Devernalizer)’라고 명명했다.
추가 실험 결과, DVRs는 FLC 유전자의 작용을 방해하는 물질을 줄이는 효과가 있어 개화를 억제하는 것으로 나타났다. 특히 일반적으로 발생하는 고온에 의한 탈춘화와는 달리, FLC 유전자에만 영향을 미친다는 점도 확인되었다. 또한, 개별 식물의 성장 상황을 비교한 결과, DVRs를 처리한 식물에서는 개화까지 걸리는 일수가 평균 15% 길어졌다.이와 함께 줄기의 길이가 같아진 시점에서 비교하면, 잎의 수를 약 30% 더 많이 만들 수 있었다고 연구팀은 밝혔다.
작물의 개화시기는 종자 생산량, *바이오매스(Biomass) 생산량, 스트레스 환경에의 적응 또는 회피 등을 위해서 상당히 중요하다. 이러한 이유로 개화 시기에 관여하는 유전자 발현을 조절하여 작물의 개화 시기를 변화시키는 다양한 실험들이 계속 진행되고 있다. ‘FLC 유전자 ‘외에도, 식물의 영양생장에서 생식생장으로의 발달을 유도하는 다양한 경로의 유전자들이 존재한다는 사실이 밝혀졌다. 이를 토대로 작물의 개화시기 및 화기와 관련한 유전자 기능과 메커니즘에 관한 연구가 계속 진행되고 있다. (참고: 국립농업과학원)
이번 연구는 미래의 식량 부족 문제 해결에 중요한 단서를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 기후 변화로 발생하는 급격한 온도 변화에 민감한 식물들에게도 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 특히, DVRs 화합물은 개화 시기를 조절해 농업 생산성의 향상과 안정성에 기여할 수 있다. 이 연구가 앞으로 더 발전해 기후 변화에 대응하는 농업 기술로 자리 잡기를 기대한다.
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*바이오매스(Biomass)-생물을 의미하는 Bio와 양을 나타내는 Mass와의 합성어로서, 원래 주변에서 흔히 찾아 볼 수 있는 다양한 조류 및 나무, 꽃, 풀, 가지, 잎, 뿌리, 열매 등 광합성으로 생성되는 모든 식물자원을 말한다. (출처 : GS칼텍스)