고온에서 감자 수확량이 감소하는 원리 규명

• 생육 시기별 유전자 분석을 통해 고온에서 감자 식물이 스스로 괴경 형성을 억제하는 원리 최초 확인
• 고온에서도 수확량이 높은 감자 품종개발 기여 기대

(위) 고온에서 자란 감자, (아래) 정상온도에서 자란 감자

이 연구는 감자의 괴경 발달에 관련된 StSP6A 유전자와 고온 환경에서의 수확량 감소에 대한 연구입니다. 이전 연구들에서는 StSP6A 유전자가 감자의 지하 줄기 발달에 중요한 역할을 한다는 것과 고온 환경에서 StSP6A의 발현이 줄어들어 수확량이 감소한다는 것이 알려져 있었습니다.

이 연구에서는 이러한 이전의 관찰을 바탕으로 StSP6A의 역할과 고온 환경에서의 작용 메커니즘을 더 자세히 조사하였습니다. 그 결과, 고온에서는 괴경의 형성이 억제되며 이미 형성된 괴경의 발달도 억제된다는 것을 발견했습니다. 또한, StSP6A 유전자의 발현이 고온에서 생육 과정 전반에 걸쳐 감소한다는 것을 알아냈습니다.

더 나아가, 이 연구에서는 StSP6A의 조절 원리가 시기에 따라 다르다는 것을 발견했습니다. 초기에는 microRNA를 통한 RNA 조절이 주요한 역할을 하지만 후기에는 DNA 전사가 주요 조절 원리임을 밝혔습니다.

이 연구는 또한 StSP6A가 이미 형성된 감자의 발달에는 큰 영향을 미치지 못한다는 것을 밝혀냈습니다. 따라서 고온에서 감자의 수확량을 높이기 위해서는 StSP6A 외에도 다른 요인을 고려해야 한다는 결론을 내렸습니다.

이 연구의 의미는 크게 세 가지로 요약할 수 있습니다. 
첫째, 고온에서의 StSP6A 조절 원리를 규명하여 감자의 생장과 발달에 대한 이해를 높였습니다. 
둘째, StSP6A가 고온에서 감자 수확량 감소의 주요 원인이 아니라는 것을 규명하여, 감자 재배에 있어서 더 넓은 시각에서 접근할 필요성을 제시했습니다. 
셋째, 고온에서도 수확량이 높은 감자 품종을 개발하는데 StSP6A 외에도 다른 유전자의 기능을 조절해야 한다는 시사점을 제공했습니다. 
이 결과는 지구온난화로 인해 고온 환경이 더 많이 예상되는 현대 사회에서 중요한 의미를 갖습니다.
 
출처 : Park et al., Temporally distinct regulatory pathways coordinate thermo-responsive storage organ formation in potato. (2022) Cell Rep. 29;38(13):110579.