100일 동안 개화…무궁화 비밀 풀렸다

한국생명공학연구원 연구팀, 배수체화 현상 등 규명

▲자하문로 무궁화.[사진=아시아경제DB]

[아시아경제 정종오 기자] 무궁화는 기후변화를 겪으면서 유전체가 2~3배 증가했고 이 때문에 100일 동안 지속적으로 개화하는 것으로 밝혀졌다.

국내 연구팀이 무궁화 유전체 해독을 통해 100일 동안 개화하는 메커니즘을 알아냈다. 무궁화의 유전체 해독을 통해 식물의 배수체화 현상과 100일 동안 지속적으로 개화가 일어나는 무궁화의 비밀이 풀렸다. 배수체화 현상이란 유전체가 2배, 3배로 늘어나는 현상으로 고유한 염색체의 숫자가 배로 증가하는 현상을 말한다.

무궁화의 유전체와 전사체 분석을 통해 무궁화가 배수체임을 밝혔고 총 8만7603개의 유전자를 분리했다. 무궁화의 유전체 해독과 함께 그 동안 여러 의견이 많았던 무궁화의 배수체화 현상, 100일 동안 지속적으로 개화하는 무궁화의 독특한 표현형질이 규명됐다.

유전체 분석 결과 무궁화는 아욱과에 속하는 식물이며 같은 아욱과에 속하는 카카오와는 3000만 년 전에 목화와는 2천200만 년 전에 종분화가 일어난 것으로 밝혀졌다.

목화와의 종 분화시기 이후의 지구의 평균 기온은 지속적으로 감소했다. 만주와 한반도는 빙하로 생물체가 이동할 수 없게 됐고 한반도의 평균기온도 무궁화의 생육적온인 30도에 비해 낮은 온도를 유지했다. 저온으로 무궁화의 생식세포의 감수분열이 비정상으로 일어나 배수체화 현상이 여러 차례 발생했다. 유전체 분석 결과 목화와의 종 분화 이후 두 차례의 배수체화 현상이 일어난 것을 확인 할 수 있었다.

배수체화 현상에 의해 개화와 관련 된 유전자가 무궁화 유전체에서 다른 식물체에 비해 많이 증가했다. 유전자의 증가에 의해 무궁화가 지속적으로 개화하는 표현형질을 진화적으로 획득한 것을 확인 할 수 있었다.

이번 연구는 한국생명공학연구원(이하 생명연, 원장 장규태) 국가생명연구자원정보센터(KOBIC, 센터장 김운봉) 김용민 박사팀(교신저자: 김운봉 박사, 공동제1저자: 김용민 박사)이 생명연 식물시스템공학센터 권석윤 박사팀, 서울대학교 최도일 교수팀, 경상대학교 염선인 교수팀과 공동으로 수행했다. 국제 학술지 DNA Research 12월3일자 온라인(논문명: Genome analysis of Hibiscus syriacus provides insights of polyploidization and indeterminate flowering in woody plants)에 실렸다.

무궁화 조사를 위해 연구팀은 전국 곳곳을 돌아다녔다. 국내에서 가장 오래 된 무궁화 식물체에서 샘플링(sampling)을 하기 위해 백령도, 강릉, 홍천에서 수령 100년 이상의 무궁화들을 찾기도 했다.

김용민 박사는 "무궁화 개화 관련 메커니즘 연구를 다른 식물체에 적용해 개화 시기 조절이 가능한 식물체 개발에 응용할 수 있을 것"이라며 "식물의 배수체화 현상 연구에 활용돼 대표적인 배수체 작물인 옥수수, 밀 등의 연구에 기여 할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

▲무궁화.[사진=아시아경제DB]

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr