식물의 꽃잎이 떨어지는 원리를 밝히다

국내 연구진이 꽃잎이 떨어지는 원리를 밝혀냈다.
곽준명 대구경북과학기술원 교수와 이유리 기초과학연구원(IBS) 식물 노화·수명 연구단 연구위원 공동 연구진은 식물이 발달과 노화 과정 중 '리그닌(Lignin)'이라는 물질을 만들어 꽃잎이나 나뭇잎이 떨어져야 할 정확한 위치에서 잎을 떨어뜨린다는 사실을 규명했다고 밝혔다. 연구결과는 생명과학 분야 국제학술지인 '셀' 3일자(현지시간)에 게재됐다.
연구진은 식물의 탈리(낙엽, 낙과, 그리고 꽃잎이나 씨앗이 떨어지는 것과 같이 식물 기관이 식물 본체로부터 분리되는 현상)가 일어나는 경계에서 이웃하는 두 세포(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. 리그닌은 식물에 존재하는 고분자 화합물로 식물 세포벽에 기계적인 강도를 부여한다.
리그닌은 이웃하는 세포 사이를 분리시키는 세포벽 분해효소가 꽃잎이 탈리되는 경계선 위치에만 밀집되고 주변 세포들로 퍼지지 않도록 조절하는 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. 리그닌이 육각형의 벌집구조를 형성하여 기능을 발휘하는데 최적인 구조를 가지고 있음도 발견하였다. 리그닌의 울타리 역할 덕분에 식물은 탈리가 일어나야 할 정확한 위치에서 잎을 분리할 수 있는데, 이로 인해 꽃잎이 떨어진 단면에 큐티클 막이 형성되면서 외부 세균의 침입으로부터 식물을 보호해 생존력을 높인다. 이번 연구로 새롭게 발견한 리그닌의 역할과 탈리 메커니즘을 응용하면 탈리 현상을 촉진하거나 억제하는 화합물을 찾을 수 있을 것으로 기대되고 있다. 탈리 현상을 조절하면 낙과로 잃어버리는 식량 작물의 손실을 줄이거나 잎의 탈리를 조절하여 수확량을 늘리는 등 식량 생산 증대에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
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.
[원호섭 기자]