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[사이언스] 식물의 꽃잎은 왜 떨어질까
IBS·DGIST 연구진, 식물의 탈리 현상 조절하는 리그닌 역할 규명
특허뉴스 이성용 기자 기사입력  2018/05/07 [15:58]





[특허뉴스 이성용 기자] 식물의 목질부를 구성하는 고분자 화합물인 리그닌(Lignin)은 식물 세포벽에 기계적 강도를 부여하고, 셀룰로오스 다음으로 많은 목재 중량을 차지한다.
 
▲ 꽃잎이 떨어지는 탈리현상에 관한 세포 수준에서의 메커니즘     © 특허뉴스



식물이 발달과 노화 과정 중 이 리그닌이라는 물질을 만들어 꽃잎이나 나뭇잎이 떨어져야 할 정확한 위치에서 잎을 떨어뜨린다는 사실을 곽준명 대구경북과학기술원 교수와 이유리 기초과학연구원 식물 노화·수명 연구단 연구위원 연구팀이 규명했다.




▲ 이탈세포층에 특이적으로 형성되는 리그닌의 구조     © 특허뉴스



기초과학연구원(‘IBS’), 대구경북과학기술원(‘DGIST’) 연구진은 낙엽, 낙과 등 식물의 탈리가 일어나는 경계에서 이웃하는 두 세포, 즉 식물에서 떨어져 나가는 이탈세포, 꽃잎이 떨어지고 식물 본체에 남는 잔존세포 중 이탈세포에서만 리그닌이 형성돼 꽃잎을 식물의 본체로부터 정확한 위치에서 떨어지게 하는 울타리 역할을 수행하는 것을 확인했다.
 
리그닌의 울타리 역할 덕분에 식물은 탈리가 일어나야 할 정확한 위치에서 잎을 분리할 수 있고, 꽃잎이 떨어진 단면에 큐티클 막이 형성되면서 외부 세균의 침입으로부터 식물을 보호해 생존력을 높인다.
 
연구진은 또한 리그닌은 이웃하는 세포 사이를 분리시키는 세포벽 분해효소가 꽃잎이 탈리되는 경계선 위치에만 밀집되게 하고 주변 세포들로 퍼지지 않도록 조절하는 역할을 하는 것으로 밝히고, 리그닌이 육각형의 벌집구조를 형성하여 기능을 발휘하는데 최적인 구조를 가지고 있음도 발견했다.
   
곽준명 교수는 “리그닌이 이탈세포에서 형성되어 더 이상 필요하지 않는 조직을 정확히 이탈시켜 식물의 생존에 기여하는 중요한 역할을 한다는 것과 탈리 경계의 두 이웃세포의 협업 메커니즘을 밝힌 것이 이번 연구의 성과”라며, “작물의 꽃과 종자, 과일이 떨어지는 것을 조절하여 수확량을 늘리면 식량 생산 증대를 도모할 수 있을 것” 이라고 말했다.
 
이번 연구 성과는 세계최고 권위의 학술지 셀(Cell, IF 30.41) 온라인 판에 5월 4일 00시(한국시간) 게재되었다고 밝혔다.
 

기사입력: 2018/05/07 [15:58]  최종편집: ⓒ 특허뉴스
 
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