캘리포니아 대학교 (University of California), 리버 사이드 (Riverside)와 보이스 톰슨 (Boyce Thompson Institute)이 공동으로 한이 팀은 조절 유전자의 단일 돌연변이가 모델 식물 아라비돕시스 탈리아 나 (Thaliana)의 뿌리가 고도로 산성 토양에서도 일반적으로 자랄 수 있음을 발견했다.
오늘날 자연 플랜트 저널에 발표 된이 발견은 산성 토양에 더 견딜 수있는 작물의 발달로 이어져 식량 생산을 늘리고 전 세계 기아를 완화시키는 데 도움이 될 수 있다고 UCR Plant Biologist Long Jiang은 말했다.
알루미늄은 지각에서 세 번째로 풍부한 요소이며, 알루미늄을 함유 한 고 산성 토양은 세계의 많은 지역에서 널리 퍼져 있습니다. 산성 토양은 자연 풍화로 인해 발생할 수 있으며 질소 비료의 과도한 사용과 같은 인간 활동에 의해 악화 될 수 있습니다.
식물에 대한 알루미늄의 독성 효과는 스턴트 뿌리 성장, 감소 된 물 및 영양소 흡수, 세포 분열 및 팽창의 억제를 포함하여 잘 기록되어 있습니다. 이러한 효과는 작물 수확량과 품질에 심각하게 영향을 줄 수있어 전 세계 식량 안보에 중대한 어려움을 겪을 수 있습니다.
토양 알루미늄 독성의 유병률과 영향에도 불구하고, 식물에서 알루미늄 내성의 기초가되는 분자 메커니즘은 잘 이해되지 않습니다. 이 지식 격차를 해결하기 위해 Jiang과 그의 팀은 Arabidopsis 식물이 알루미늄 스트레스에 어떻게 반응하는지 조사하기 시작했습니다.
유전자 스크리닝 접근법을 사용하여 연구원들은 알루미늄 내성에서 중요한 역할을하는 ART1 (알루미늄 반응 전사 인자 1)으로 지정된 단일 유전자를 확인했습니다. ART1은 다른 유전자의 발현을 조절하는 단백질 인 전사 인자를 암호화한다.
연구자들은 ART1 유전자의 단일 돌연변이가 애기 장대 식물에서 알루미늄 스트레스에 대한 내성을 증가 시킨다는 것을 발견했다. 돌연변이 식물의 뿌리는 야생형 식물의 스턴트 뿌리와 달리 고도로 산성 토양에서도 정상적인 성장과 발달을 나타냈다.
추가 실험은 ART1이 알루미늄 해독, 뿌리 발달 및 세포 항상성에 관여하는 다수의 유전자의 발현을 조절한다는 것이 밝혀졌다. 이들 유전자의 발현을 변경함으로써 ART1은 식물이 알루미늄 스트레스에 대처하고 뿌리 성장을 유지하는 데 도움이된다.
Jiang은“우리의 연구 결과는 식물에서 알루미늄 내성의 분자 메커니즘에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다. "ART1 활동을 조작함으로써 산성 토양에 대한 내성이 향상된 작물을 개발할 수 있으며, 이는 식량 생산 및 세계 식량 안보에 중대한 영향을 줄 수 있습니다."
이 연구는 국립 과학 재단, 미국 농무부 및 중국 장학금위원회의 보조금으로 뒷받침되었습니다.
