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겨울을 난 식물이 언제 꽃을 피울지를 판단하는 메커니즘을 한국인 유학생이 유전자 차원에서 밝혀냈다.

미국 위스콘신대에서 박사학위 과정을 밟고 있는 성시범씨는 애기장대를 대상으로 실험한 결과 봄이 올 때까지 꽃을 피우지 못하게 하는 유전자의 작동 메커니즘을 밝혀내 ‘네이처’ 1월 8일자에 발표했다. 성씨는 서울대 생명과학부에서 석사학위를 받은 뒤 미국에서 유학 중이다.

식물에는 FLC라는 유전자가 있는데, 겨울 동안 꽃을 피우는 여러 유전자들의 발현을 억제한다. 이는 추운 겨울에 성급하게 꽃이 피어나 얼어죽는 것을 막는 자연의 지혜.

가을에 파종하는 밀이나 보리, 배추, 무, 파슬리 등의 식물은 겨울의 낮은 온도를 견디고 나서 봄이 되면 FLC의 활동이 줄어들면서 꽃이 피어난다. 이를 춘화(春花)현상이라고 한다. 저온에 노출되지 않으면 꽃을 피우지 못하고 계속 키만 크게 된다(사진).

성씨는 지도교수인 리처드 아마시노 교수와 함께 VIN3라는 유전자가 FLC 유전자와 함께 있는 히스톤 단백질의 구조를 변경시킴으로써 FLC의 활동을 억제한다는 사실을 밝혀냈다. 영국 존인네스센터의 카롤린 딘 박사는 VRN1과 VRN2 유전자 역시 같은 메커니즘으로 FLC의 활동을 억제한다는 것을 밝혀내 같은 날 네이처에 논문을 발표했다. 성씨가 밝혀낸 VIN3 유전자는 마치 스위치를 끄듯 FLC의 활동을 처음으로 막는 역할을 하며 영국 연구진이 밝혀낸 두 유전자는 이 상태가 지속되도록 만든다.

옛소련에서는 겨울의 기온이 너무나 낮아 가을에 파종한 밀이 살아남지 못하는 경우가 많았다. 당시 세계적인 생물학자인 리센코는 종자를 적절한 저온상태에서 일정시간 보관하는 춘화처리를 함으로써 봄에 밀을 심어 늦여름에 수확할 수 있게 했다. 그 결과 옛소련의 밀 수확량이 엄청나게 늘어날 수 있었다. 전문가들은 이번 연구가 농작물의 춘화처리 과정을 개선시켜 생산량 증대에 기여할 수 있을 것으로 기대했다.

또한 네이처는 인간을 포함한 다른 생물에서 발견되는 유사한 유전자들의 활동과 억제에 대한 연구에도 도움이 될 것으로 소개했다.