과일·채소 성장 원리 찾았다…"당도·크기 30% 조절 가능"

과일이나 채소의 성장을 늦추면 어떤 일이 일어날까. 사흘만 더 햇볕을 쪼여도, 당도가 더 올라가고, 크기도 더 커진다. DGIST 곽준명 뉴바이올로지학과 연구진이 POSTECH(포항공과대학교) 연구진(김종경 교수)과 함께 이 같은 식물 성장 메커니즘을 규명했다. 추가 연구를 통해 향후 농업 및 식량 생산기술로 전환도 가능할 것으로 연구진은 내다봤다. 연구진은 식물이 꽃, 잎, 열매 등을 자연스럽게 떨어뜨리는 탈리(Abscission) 과정에서 잔존세포가 표피세포로 변화하는 원리와 이유를 밝혀냈다. 식물은 계절 변화나 성장이 끝난 후 불필요해진 기관을 정교하게 떨어뜨리는 능력을 갖고 있다. 또 이 같은 탈리 부위에서 잔존세포(남아 있는 세포)는 큐티클 보호층을 형성하며 3단계에 겇쳐 표피세포로 변화한다. 잔존세포는 초기 단계에서 광합성과 관련된 유전자가 활발하게 작동하지만, 전이 단계에서는 이러한 유전자 발현이 감소하며 스트레스 저항성 유전자들이 왕성히 작동하는 것으로 나타났다. 이는 세포가 외부 위험 요소로부터 스스로를 보호하기 위한 방법으로 분석됐다. 이후 최종 단계에서는 큐티클 합성 및 형성과 관련된 유전자들이 발현되며 새로운 표면에 보호층이 형성되는 것으로 확인됐다. 연구진은 "열매가 성장하려면 잔존세포가 위치해 있는 꽃턱(열매의 기초 구조)도 함께 성장해야 하는데, 잔존세포가 표피세포로 변하지 않으면 꽃턱의 성장이 멈추고 결국 열매도 정상적으로 자라지 못하게 된다"고 설명했다. DGIST 곽준명 교수는 “식물이 열매 성장을 위해 세포의 운명을 조절하는 메커니즘을 규명한 중요한 성과”라며, “이를 바탕으로 열매 성장 조절 기술을 개발하면 농작물의 생산성을 현재 수준에서 30% 정도 더 높일 것”으로 내다봤다. 연구는 삼성미래육성재단과 과학기술정보통신부의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 플랜츠'(IF 15.8)에 게재됐다.