환경에 적응하는 식물

목차

1.귀화식물 척박한 땅에서 잘 자란다

2.생존하기 힘든 환경에 적응하는 식물

3.환경 적응에 관한 유전적 요소

본문내용

에서만 살므로 수질 측정에 좋은 지표어종이 된다.
3.환경 적응에 관한 유전적 요소
The Scripps Research Institute (TSRI)의 Steve Kay박사와 노바티스 기능성 유전체 연구소(Novartis Institute for Functional Genomics)의 과학자들은, DNA 칩 기술을 이용하여 식물들이 생체 시계(circadian clocks)를 이용하여 환경에 적응하는 방법을 밝혀냈다. 이들의 발견으로 식물이 다양한 환경조건에 적응하는 방법을 알게되고, 많은 개발도상국의 가혹한 기후 조건을 견딜만한 식물을 개발하는데 에도 응용될 수 있을 것으로 보인다.
모든 생물체는 이러한 생체 시계를 가지고 있는데, 이것은 적당한 시간에 생물학적 작용을 처리하는데 매우 중요한 역할을 한다. 사람도 수면 주기를 조절하는데 생체 시계를 사용한다고 알려져 있지만, 식물에 대해서는 거의 알려진 것이 없다. 연구진은 Arabidopsis라는 식물에 대해 식물 성장과 발달을 조절하는 생체 시계의 역할을 이해하고자 8000개 이상의 유전자의 활성도를 측정했다. 이로써 환경의 변화에 따라 켜지고 꺼지는 유전자를 찾을 수 있게 되었다.
이 연구는 "Orchestrated Transcription of Key Pathways in Arabidopsis by Circadian Clock," 이라는 제목으로 Science지에 발표되었으며 Stacey Harmer, John B. Hogenesch, Mary Straums, Hur-Song Chang, Bin Han, Tong Zhu, Xun Wang, Joel A. Kreps, Steve A. Kay 들이 공동 저자이다. Steve Kay박사의 연구진은 DNA 미세 배열 칩을 사용하여 Arabidopsis의 약 3분의 1에 해당하는 유전자를 조사했으며 이 중 6퍼센트 정도가 생체 시계에 의해 조절된다는 것을 밝혀냈다. 예를 들어, 23개의 유전자는 해뜨기 바로 직전 아침에 가장 최고조에 달한다.
각각의 유전자는 자외선 손상으로부터 식물을 보호하는 보호 색소를 만드는데 관여하는 효소를 만들어낸다. 이것은 마치 매일 태양 차단막을 설치하는 것과 같은 것으로, 해로운 자외선으로부터 자신들을 보호한다. 반대로 늦은 오후에는 지질 변화와 추위에 대한 저항성을 주는 효소들이 활성화되는 것이 발견되었다. 추위에 민감한 식물에서 관찰되는 이런 주기는 특정 유전자를 생물학적 시간 조절하여 발생되는 것이다.
이런 주기에 관련되어 있는 유전자들은 당류(sugars)를 만들어내고 이용하는데 관여하고 있다. 예를 들어, 빛 에너지를 당류로 바꾸는 광합성과정에 관련되어 있는 22개의 유전자는 한낮에 가장 최고조에 달한다. 이것은 낮에 광합성이 가장 활발하게 일어나게 하여 하루에 할당에 햇볕을 최대한으로 활용할 수 있게 한다. 식물에 누적된 당류를 사용하는 유전자는 날이 어두워질수록 최고조에 달한다. 역으로 보관된 녹말을 당류로 변화하는데 관련된 유전자는 밤에 최고조에 달한다.
이런 모든 과정들을 시간 조절한다는 것은 식물에게 필수적인 당류 대사의 복잡한 조절 과정 구성을 생체 시계가 도와준다는 것을 의미한다. 더 나아가 과학자들은 황이나 질소와 같은 광물 영양소의 흡수와 사용에도 시간 조절 유전자가 관여한다는 사실도 밝혀냈다. 세포의 성장과 팽창이라는 발달과정에도 시간 조절 유전자가 관여하는데, 세포 팽창 유전자들은 낮의 끝에 함께 발현되며 세포벽 합성 유전자는 거의 12시간 후인 밤의 끝에 발현된다. 이번 연구로, 기원전 4세기경 처음 기록된 개화나 잎 운동 현상에서 나타나는 주기 현상에 관한 메커니즘이 밝혀지게 되었다.
　

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