곤충 혹은 인공으로 수분시키지 않고 재배한 도마도가 페화수분을 할 수 있고 결실률도 야생 도마도보다 현저히 높다. 그 비밀은 어디에 있을가?

복건농림대학교 오쌍교수 연구팀이 세계적으로 제일 먼저 이에 대한 중요 돌파를 가져왔다. 그들은 도마도에서 식물이 표피모의 발육을 조절하는 것을 통해 꽃기관의 구조를 개변하고 페화수분 방식으로 결실률을 높인다는 것을 발견하고 농작물 다수확의 ‘비밀’을 알아냈다. 이 연구 성과는 국제학술지 《과학》에 발표됐다.

도마도는 세계적으로 소비가 가장 많은 3대 야채중의 하나이다. 500년 전만 해도 남아메리카의 안데스산맥에서 기원한 야생 과일이였던 도마도는 인류의 재배를 거쳐 점차 세계 각지에 퍼졌다. 이 과정에서 도마도 재배는 개화수분으로부터 페화수분에로 전환되고 야생 품종에 비해 결실률이 뚜렷이 제고된 동시에 도마도의 생산량도 늘어났다. 하지만 전환 배후의 변화 기제는 줄곧 알려지지 않았다.

연구를 통해 도마도의 재배 과정에서 현대적으로 재배된 도마도의 수컷 꽃가루변연세포가 3개의 동원구조역인 류신지퍼 유전자의 조절을 받아 지퍼와 비슷한 기능을 가진 일종 특수 표피모세포를 형성했음을 발견했다. 이런 표피모세포는 서로 얽혀 작용하면서 꽃가루 단일체들을 련결시켜 하나의 통모양 구조로 만드는 동시에 암꽃술 머리를 꽃가루 안으로 완전히 감싸게 하여 페화수분을 실현함으로써 수분 기간에 외계와 엄격히 격리되여 외계 꽃가루와의 접촉과 오염을 막도록 한다.

“자연계에서 식물은 극단적 역경 속에서 곤충을 매개로 하는 전파 현상인 충매 부족으로 생식격리에 대처하기 위해 자신의 꽃기관 구조를 개변시켜서라도 페화수분의 목적을 달성한다.” 연구 성과의 제1작성자이자 복건농림대학교 박사후인 우민량은 농업체계에서 식물의 페화수분은 비교적 높은 결실률을 가지면서 우량형 품질의 유전을 보장해 인류 농작물 개조의 중요 목표중의 하나로 되였다고 소개했다.

이 연구는 식물의 수분 방식을 개변시키는 것을 통해 미래 농작물의 품질 제고 및 생산량 증가에 중요한 참고를 제공하게 될 것으로 기대를 모으고 있다.

/과기일보