한국 연구진, 꽃잎 떨어지는 원리 밝혀

입력 2018.05.04 11:32

한국 연구진은 최근 꽃잎이 떨어지는 원리를 밝혀냈다.

과학기술정보통신부와 기초과학연구원은 곽준명 대구경북과학기술원(DGIST) 교수와 이유리 기초과학연구원 식물 노화·수명 연구단 연구위원 공동 연구팀이 이번 연구는 진행했다고 4일 밝혔다.

연구진은 식물의 발달과 노화 과정 중 '리그닌(Lignin)'이란 물질을 만들어 꽃잎이나 나뭇잎이 떨어져야 할 정확한 위치에서 잎을 떨어뜨린다는 사실을 규명했다. 리그닌은 식물 목질부를 구성하는 고분자 화합물로, 식물 세포벽에 기계적 강도를 부여하는 역할을 한다.

연구진은 낙엽이나 낙과, 꽃잎이나 씨앗이 떨어지는 식물의 탈리 현상이 일어나는 경계에서 이웃하는 두 세포 중 이탈 세포에서만 리그닌이 형성돼 꽃잎을 식물 본체로부터 정확한 위치에서 떨어지게 하는 울타리 역할을 하는 것을 확인했다.

꽃잎이 떨어지는 탈리 현상에 관한 세포 수준에서의 메커니즘 개요도. / 과학기술정보통신부 제공
리그닌은 이웃하는 세포 사이를 분리하는 세포벽 분해효소가 꽃잎이 떨어져 나가는 경계선 위치에서만 밀집되게 하고, 주변 세포로 퍼지지 않도록 조절하는 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. 연구진은 리그닌이 육각형의 벌집 구조를 형성해 기능을 발휘하는 데 최적의 구조를 띠고 있음도 발견했다.

리그닌의 울타리 역할 덕에 식물은 탈리가 일어나야 할 정확한 위치에서 잎을 분리하는데, 이로 인해 꽃잎이 떨어진 단면에 미세한 막을 형성하고 외부 세균 침입으로부터 식물을 보호해 생존력을 높인다.

연구진은 이번 연구에서 새로 발견한 리그닌의 역할과 탈리 메커니즘을 응용하면 탈리 현상을 촉진하거나 억제하는 화합물을 찾는 후속 연구의 발판을 마련할 수 있을 것으로 내다봤다. 탈리 현상을 조절하면 낙과로 잃어버리는 식량 작물의 손실을 줄이거나 잎의 탈리를 조절해 수확량을 늘리는 등 식량 생산 증대에 기여할 수 있을 전망이다.

곽준명 교수는 "리그닌이 이탈 세포에서 형성돼 더는 필요하지 않은 조직을 정확히 이탈시켜 식물의 생존에 기여하는 중요한 역할을 한다는 것과 탈리 경계의 두 이웃 세포의 협업 메커니즘을 밝힌 것이 이번 연구의 성과다"라며 "작물의 꽃과 종자, 과일이 떨어지는 것을 조절해 수확량을 늘리면 식량 생산 증대를 도모할 수 있을 것이다"라고 말했다.