중국과학원 전문가, 면섬유 신장 관건유전자 복제 성공

GhHOX3는 섬유가 늘어나는 과정에서 중요한 역할을 발휘하여 면화체에서의 GhHOX3의 표현을 좌우하여 면섬유를"자유자재로 연장"할수 있다.천샤오야는"지금까지 발견된 면섬유의 길이를 조절하는 가장 가치 있는 유전자 중 하나"라고 말했다.

참숯 섬유 등 신개념이 침입한 현재도 순면 옷은 편안함이 높고 통풍이 잘되며 스킨케어 등의 장점으로 대부분의 사람들의 옷장에서 자리를 잡고 있다.국민들의 면섬유에 대한 수요는 줄어들지 않고 있지만 우리나라의 양질의 면화 생산량은 오히려 거대한 부족점이 존재하고 있다.최근, 중국과학원 상해생과원 식물생리생태연구소 진효아 원사 연구팀은 최근 복제하여 면섬유의 신장을 통제하는 관건적인 유전자를 감정하였는데 이는 이 모순을 완화시키는데 도움이 될것이다.

　　면 섬유를 자유자재로 확장시키는 유전자

통계에 따르면 전 세계 80개국이 넘는 국가에서 면화를 재배한다.중국은 가장 큰 원면생산국이자 소비국으로서 면방직 및 관련 업종에 직접 종사하는 인원이 2000여만명에 달하고 간접종업원이 1억명에 달한다.면방직산업은 우리 나라 국민경제에서 매우 중요한 지위를 갖고있는데 우리 나라의 매년 면화자급률은 70% 정도에 불과하고 고급량질원면의 자급률은 더욱 낮아 매년 100여만톤의 량질원면을 수입해야 한다.

면섬유는 소비자들에게 가장 인기 있는 방직 재료이며, 면섬유의 길이는 면화 품질의 중요한 지표이다.연구진은 기자에게 면섬유는 면화씨앗의 표피세포에서 분화된것으로서 고등식물가운데서 가장 빨리 신장되고 합성섬유소가 가장 많은 단세포라고 알려주었다.그 발육 과정은 분화와 돌기, 신속한 신장, 차생벽 합성 및 탈수 성숙 4개 부분이 중첩되는 시기로 나눌 수 있는데, 그 중 섬유 신장과 차생벽 합성은 품질 성상과 가장 밀접한 관계를 가진다.

"그러나 지금까지 면 섬유의 발달, 특히 섬유의 신장 조절에 대한 연구는 상대적으로 적었다."천샤오야는 유감스럽지 않게 말했다.관련 분석과 유전적 위치를 통해 그들은 동원 이형 테두리를 함유한 전사 인자 GhHOX3가 면 섬유의 신장과 관련이 있다는 것을 발견했다.

이번에 이들이'포획'한 GhHOX3라는 유전자는 면화의 많은 유전자 속에 숨겨져 있으며, 중요한 육종 가치를 지닌 면섬유 신장 유전자다.연구팀은 GhHOX3가 전사인자를 인코딩하여 페니실린 경로의 음조절인자인 DELLA 단백질과 결합하여 호르몬 신호에 호응하여 면섬유세포의 신장을 촉진함으로써 식물세포의 신장의 분자기리를 한층 더 해석하고 면섬유의 발육을 복제하는 새로운 유전자를 기초로 하였으며 면섬유의 품질개량에도 표적유전자를 제공하였음을 발견하였다.

"면화체에서 GhHOX3의 발현을 높이면 면 섬유의 길이를 증가시킬 수 있지만, 이 유전자 발현을 억제하면 섬유가 현저하게 짧아진다."진효아는 뒤이어 기자에게 면섬유 클로즈업 그림을 보여주었는데 좌우 량쪽은 각각 실험실에서 GhHOX3의 표현을 조절한후 생장하는 두가지 부동한 면섬유였다.그림에서 GhHOX3의 저표현 면섬유는 1센티미터 정도의 길이로 전개되어 있고, GhHOX3의 고표현 면섬유의 길이는 저표현 면섬유의 몇 배이다.

　　GhHOX3섬유가 늘어나는 과정에서 중요한 역할을 발휘하여 면화체에서의 GhHOX3의 표현을 좌우하면 면섬유를"자유롭게 연장"할수 있다.천샤오야는"지금까지 발견된 면섬유의 길이를 조절하는 가장 가치 있는 유전자 중 하나"라고 말했다.

　　"녹색 혁명 호르몬"과 암호 해독면 섬유

면섬유의 길이를 조절하는 관건적인 유전자를 찾은후 속칭"록색혁명호르몬"으로 불리우는 페니실린이 면섬유의 신장을 촉진하는 작용기능문제도 쉽게 해결되였다.

지난 세기 중반부터 밀, 벼 반줄기 신품종은 전 세계적으로 대면적의 보급 응용을 받아 작물의"고수확 역복"모순을 해결하여 세계 식량 총생산을 짧은 시간 내에 대폭 향상시켰으며, 따라서 전 세계적으로 당시 인구의 급속한 증가로 식량 안보에 가져온 심각한 위기를 해결하였다.바로 식물호르몬"페니실린"의 거대한 생물학효과가 전 인류를 행복하게 하는 이"록색혁명"을 가져다주었다.

　　“페니실린식물세포의 신장을 촉진하지만 페니실린이 면섬유의 신장을 촉진하는 작용의 메커니즘은 이전에는 잘 알려지지 않았다"고 말했다.천샤오야는 기자에게 말했다.

연구팀은 섬유 발달 과정에서 식물 호르몬인 페니실린의 조절 기전을 밝히기 위해 실험에서 GhHOX3를'미끼'로 선별해 같은 종류의 또 다른 전사인자와 결합해 면섬유 신장과 관련된 이원 이중합체를 형성할 수 있다는 것을 발견했다.페니실린 경로의 마이너스 조정 인자인 DELLA 단백질은 이 전사 인자와"경쟁"하고, GhHOX3와 결합한"선기선"을"선점"하여 이중합체의 형성을 방해한다.페니실린 농도가 높아지면 DELLA 단백질이 빠르게 분해돼'바인딩'된 GhHOX3가'방출'돼 고활성 이중합체를 형성하고 하류 유전자의 발현을 활성화해 면섬유의 신장을 촉진한다.

　　더 많은 숨겨진 하류 유전자'출생'

GhHOX3가 복제되어 과학자들이 목표를"잠그고"실험 수단을 통해"개조"할 수 있도록 감정되었다GhHOX3, 면 섬유에 작용하여 면 섬유를 더 길게 합니다.현재의 실험 결과를 보면 이런 신장은 아직 뚜렷하지 않다."진효아가 말했다.

GhHOX3 자체에서"글을 쓰는 것"외에도 과학자들은 그것으로"물고기"를 만들 수 있으며, 면섬유의 신장과 관련된 일련의 하류 유전자를"낚시"할 수 있다.

"우리 연구팀이 이전에 발표한 논문에서 이미 두 개의 면화 세포벽 이완 단백질 유전자가 면섬유 발육에 촉진 작용을 한다는 것을 발견했다.이번 실험은 GhHOX3가 이 두 유전자의 시동자에 있는 순식 소자와 직접 결합하여 그들의 표현을 활성화시킬 수 있다는 것을 더욱 증명했다. 세포벽 확장은 바로 면섬유 신장의 필수 조건이다.""진효아가 말했다.

이 두 개의 면화 세포벽 솔리드 단백질 유전자가 바로 GhHOX3의 많은 하류 유전자 중 두 개이다.섬유의 신장은 복잡한 조절통제과정으로서 GhHOX3의 기타 하류유전자를 진일보 발굴하기 위해 연구팀은 고통량서렬분석기술을 통해 90개의 차이표현기능유전자를 선별하여 면섬유품질개량에 일련의 중요한 후보유전자를 제공해주었다.