한국생명공학연구원(원장 장규태)은 김용민 국가생명연구자원정보센터 박사팀과 권석윤 생명연 식물시스템공학센터 박사팀, 최도일 서울대 교수팀, 염선인 경상대 교수팀 등이 공동 연구를 통해 무궁화의 식물 배수체화 현상과 개화 메커니즘을 규명했다고 20일 밝혔다. 

연구팀은 무궁화의 유전체·전사체 8만7603개를 분석해 무궁화가 배수체임을 밝혔다. 배수체는 유전체가 2배, 3배 이상 증가하는 현상으로, 고유한 염색체의 숫자가 배로 증가한다.  

그동안 무궁화에 대해서는 염색체 함량을 관찰해 배수체 수를 간접적으로 추정했지만 정확한 측정에 한계가 있었다. 

연구팀이 무궁화의 유전체를 분석한 결과 무궁화는 아욱과에 속하는 식물이며, 같은 아욱과에 속하는 카카오와는 3000만년 전에 목화와는 2200만년 전에 종분화가 일어난 것으로 나타났다. 

목화와 종 분화가 일어난 이후 당시 지구의 평균 기온은 지속적으로 낮아졌으며, 한반도의 평균기온도 무궁화의 생육에 적절한 온도인 30도 보다 낮았다. 

이같은 저온 현상으로 무궁화의 생식세포 감수분열이 비정상적으로 일어났으며, 배수체화 현상이 여러 차례 발생한 것으로 확인됐다. 또 유전체 분석에서는 목화와의 종 분화 이후 두 차례의 배수체화 현상이 일어났다는 것이 연구팀의 설명이다.  

연구팀은 배수체화와 이배체와 현상에 의해 개화와 관련된 유전자가 무궁화 유전체에서 다른 식물체에 비해 많이 증가했으며, 이런 유전자의 증가에 의해 무궁화가 지속적으로 개화하는 표현형질을 진화적으로 획득한 것으로 확인할 수 있다고 밝혔다. 

연구팀 관계자는 "이번 결과는 목본 식물에서 유전체 분석을 이용해 배수체화 현상과 표현형질과의 분석을 진행한 첫 번째 논문"이며 "무궁화의 대표적인 표현형질인 개화 형질에 대한 메커니즘을 분석 한 첫 논문이기도 하다"고 말했다. 

이번 연구는 생명연 주요사업과 농촌진흥청의 차세대 바이오그린 사업의 지원을 받았으며, 연구 결과는 국제 학술지 'DNA Research' 지난 3일자 온라인판에 실렸다.