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식물 재배 기술 개발로 식량난 대비

[2021-11-30, 17:18:05] 상하이저널

세계 46개국 식량난 위기

유엔식량농업기구(FAO)는 2050년까지 세계 인구가 91억 명을 넘어설 것으로 추산한다. 유엔식량농업기구 측은 이 시점에서 농업 시스템은 세계의 모든 사람들을 먹여 살릴 충분한 식량을 공급하지 못할 것이라고 덧붙였다. 몇몇 연구는 세계의 식량난이 이보다 더 빨리 찾아올 수 있다고 발표했고, 현재는 세계 43개국이 식량난에 시달리고 있다. 따라서 오늘날엔 현재, 혹은 미래의 식량 부족 현상을 극복하기 위한 연구가 다수 이루어지고 있다. 이 중 미국 캘리포니아 대학교에서 발표한 수확량을 극대화시키는 기술을 소개한다.

2021년 10월 6일, 미국 캘리포니아 대학교의 학술 연구에 식물을 햇빛이 적은 환경에서도 기를 수 있도록 하는 기술이 게재됐다. 연구진은 식물이 빛에 어떻게 반응하는 지 알아냈고 이를 통해 유전자를 변형시켜 그늘에서도 식물의 성장을 촉진시킬 수 있다고 주장한다.

이 기술의 원리를 이해하기 위해서는 식물이 햇빛에 어떻게 반응하는 지 알아야 한다. 식물의 성장과 발달의 거의 모든 양상은 빛의 영향을 받는다. 식물은 ‘피토크롬 B’라고 불리는 단백질로 온도와 빛을 감지하는데 이 단백질이 빛 정보를 세포에게 전달하면 유전체가 변형하고 이로 인해 식물의 성장이 조절된다. 하지만 ‘피토크롬 B’는 식물의 DNA와 직접적으로 상호작용할 수 없다. 이 때문에 식물 세포는 ‘PIFs’라고 불리는 8개의 단백질 군에 의존한다. 피토크롬은 식물세포에 축적되는 PIF의 양을 조절하고 억제하는 등 PIF를 통제한다.

수석 연구 저자이자 UCR 식물학 교수인 Chen은 PIF를 레스토랑의 요리사에 비유하며 이렇게 말한다.

“PIF는 레스토랑에 있는 요리사와 같다. 그 수를 조절할 수 있습니다. 예를 들어, 절반을 없애면 식당의 생산성을 떨어뜨리는 것이다. 아니면 모든 요리사들을 데리고 있되 손을 묶어도 된다. 이는 요리사 절반을 없애는 것과 동일하게 그들의 작업 속도를 늦출 수 있다.”

재배자들이 농작물 수확량을 극대화시키기 위해서는 식물이 무작정 높게 자라는 것을 막고 씨앗과 (광합성을 위한) 이파리의 성장을 촉진시켜야 한다. 식물의 키가 커지면 그 그늘에 가려진 다른 식물들은 성장이 느려질 수밖에 없기 때문이다. 따라서 연구진은 농작물 재배자들에게 이익을 주기 위해 빛과 온도와 관련된 유전자를 켜고 끄는 것을 가능하게 만들었고, PIF 단백질의 활동을 줄임으로써 줄기 성장을 늦출 수 있다는 것을 증명했다. 이 연구를 통해 씨앗과 과일 등 식물의 먹을 수 있는 부분들이 그늘 없이 자랄 수 있도록 식물이 더 짧게 자라게 하는 정확한 방법을 발견한 것이다.

요약해서 말하자면, 이제는 ‘PIFs’라고 불리는 식물 세포 속의 단백질을 통제해 빛과 온도에 대한 반응을 조절하고 식물의 성장을 관리할 수 있게 됐고, 이 덕분에 농작물 재배자들은 수확량을 증가시킬 수 있다. 이 발견은 늘어나는 인구를 위한 식량 공급을 증가시키는 데 도움을 줄 수 있다.

학생기자 남선민(BISS Y11)

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