뿌리생장과 호르몬

식물 뿌리는 우리가 먹는 작물들에게 물, 영양분 그리고 지지대를 제공한다. 뿌리가 어떻게 성장하고 작물 생산량 향상에 중요한 성장력을 호르몬들이 어떻게 조절하는 지를 밝혀내는 것은 식량 안보를 담보하고 보다 나은 바이오연료를 생산하는데 필요할 수 있다.

노팅햄대학교 식물통합생물학센터가 주관한 한 국제 연구그룹은 한 식물 호르몬이 식물 뿌리 성장을 조절하는데 얼마나 중요한 지에 관해 입증했다.

식물 생장은 2가지 요인들의 증가로 조절된다. 하나는 세포수이고 나머지 하나는 세포 크기이다. 아라비돕시스(Arabidopsis thaliana)라는 모델 식물에서 뿌리가 자랄 때 식물 호르몬 지베렐린이 어떻게 뿌리 세포들이 길게 뻗어 나가도록 조절하는 지에 관한 사실이 이미 입증되었다. 이제 처음으로 Current Biology에 소개된 이 연구에서 그 호르몬이 또한 뿌리 생장을 조절하기 위해 뿌리 내 세포수를 어떻게 조절하는 지도 밝혀지게 되었다. 일반적으로 지베렐린은 생육을 억제하는 단백질을 제거하는 신호를 내서 작용을 한다. 이를 통해 뿌리 세포 생산을 증진시킨다. 이 새로운 연구는 지베렐린을 생성하지 못하는 돌연변이 식물들은 자신들의 세포 생산율과 세포 증식 지역인 뿌리 분열조직의 크기를 증가시킬 수 없음을 입증했다.

지베렐린에 의해 분해되지 않는 생장 억제 단백질(GAI)을 발현하도록 만든 돌연변이체 내 분열조직 세포들에서 세포 분화가 일어나지 못했다. 식물 뿌리 조직의 가장 안쪽 층에 위치한 내피, 그 단 하나의 조직에서만 이러한 돌연변이체 gai를 발현시키는 것으로도 분열조직의 팽창을 억제하는데 충분했다. 실제로 분열 중인 내피 포들의 증식율이 다른 조직들에서 동등한 비율로 증식을 명령한다.

이 연구는 그 연구센터의 Susana Ubeda-Tomas와 Malcolm Bennett 교수가 주도했고 함께 노팅햄, 캠브리지, 에덴버그, 스페인, 벨기에 그리고 스웨덴 연구자들이 참여했다.

식물통합생물학센터(CPIB) 생물부장이자 교수인 말콤 베넷 박사는 지베렐린이 뿌리 분열조직의 크기를 조절하는데 중요한 역할을 한다는 점을 밝혔고, 이것이 다른 조직들에서의 증식율을 조절하는 것이 내피라는 것을 입증한 데 본 연구의 의의가 있다고 언급했다. 얼마나 정확히 호르몬들이 식물 생장을 조절하는 지를 밝혀내는 것은 미래 작물 생산성 향상을 담보해 줄 기초 식물 생물학의 핵심 분야들 중 하나임을 그는 강조했다.