식물에도 사춘기가 있다.
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2024-09-02 22:14:20
3'00" 읽기
- 이 발달 단계에서는 더 성장할 뿐만 아니라 성적으로 성숙해지고 생식 단계로 넘어간다.
- 인간의 십대와 달리 식물의 사춘기는 몇 년 동안 지속되지 않고 종종 2~3일만 지속돼
- 사춘기 동안 영양분도 잎에서 생식기관으로, 마지막으로 꽃, 과일, 곡물로 재분배
- 농부들이 사춘기 징후에 주의를 기울이면 더 좋고 일관된 품질의 식품 생산 가능
인간뿐만 아니라 식물도 사춘기를 겪는다. 이 발달 단계에서는 더 성장할 뿐만 아니라 성적으로 성숙해지고 생식 단계로 넘어간다. 그렇게 함으로써 잎의 성장을 감소시키고 때로는 죽게 만들기도 하며, 대신 꽃눈과 같은 생식기관의 발달에 에너지를 쏟는다. 인간의 십대와 달리 식물의 사춘기는 몇 년 동안 지속되지 않고 종종 2~3일만 지속된다.
수확 시기가 중요
농민과 소비자가 이러한 전환을 놓치지 않는 것이 중요하다. 식물의 사춘기 동안 식물의 영양분도 잎에서 생식 기관으로, 그리고 마지막으로 꽃, 과일 및 곡물로 재분배된다. 더 많은 영양분을 함유한 식품을 얻으려면 수확할 때 좋은 타이밍이 중요하다. 이상적으로는, 한 종에서 자라는 모든 식물은 사춘기 이전이든 이후든 생물학적 발달의 동일한 단계에서 수확된다.
그러나 우리와 마찬가지로 식물의 사춘기는 같은 나이라 할지라도 모든 개인에게 동시에 발생하지 않는다. "어떤 면에서 식물과 인간의 성장은 매우 유사하다. 모든 사람이 자신만의 고유한 방식으로 성장을 경험한다"고 요크 대학의 수석 저자인 Daphne Ezer는 말했다.
초점을 맞춘 모델 플랜트
요크 대학의 Ezer와 제1저자인 Ethan Redmond가 이끄는 팀은 이제 식물 십대(十代)를 인식할 수 있는 방법을 더 자세히 조사했다. 이를 위해 생물학자들은 양배추와 브로콜리 등 브라시카 식물과 유사한 야생 겨자의 일종인 모델 식물인 애기장대(Arabidopsis thaliana)를 사용했다. 수년간의 근친교배로 인해 이 종의 종자는 유전적으로 거의 동일하므로 쉽게 비교할 수 있다.
연구자들은 빛, 물, 온도, 토양의 질 측면에서 최대한 일정한 성장 조건에서 68종의 식물을 재배했다. 같은 날에 파종되었음에도 불구하고 어린 식물의 사춘기는 실제로 다른 날에 비동기적으로 발생했다. Redmond와 그의 동료들은 식물의 약 절반이 10대 단계에 도달했을 때, 식물에서 어떤 유전자가 활성인지 비교하기 위해 잎 샘플의 RNA 서열 분석을 사용했다. 이 샘플에서 그들은 사춘기의 시작을 나타내는 차이점을 찾기 위해 알고리즘을 사용했다.
유전자는 사춘기가 눈에 띄기 전에 먼저 드러낸다
실제로 연구자들은 눈에 보이는 발달 변화의 시기와 상관관계가 있는 수많은 특정 유전적 변화를 발견했다. 식물의 사춘기가 시작된 후 총 3,734개의 유전자가 증가하고 6,967개의 유전자가 감소했다. 연쇄반응처럼 어떤 유전자가 활발하게 변화하는지. 따라서 10대 식물은 잎 크기나 바이오매스와 같은 측정보다 유전적 패턴을 통해 더 확실하게 식별할 수 있다고 팀이 보고했다.
“식물은 예상보다 훨씬 일찍 잎에서 꽃 구조로 영양분의 방향을 바꾸기 시작한다”고 Ezer는 말했다. 또한 유전자 활동을 통해 식물은 꽃순과 같은 생식 구조가 보이기 전에도 잎을 무시하기 시작한다는 사실이 밝혀졌다. 따라서 그들은 처음에 잎, 즉 단백질이 생산되는 세포의 공장에서 더 적은 수의 리보솜을 형성한다. 그런 다음 광합성이 더 일어나지 않고 잎이 죽을 때까지 추가 세포 기능을 점차적으로 중단한다.
실질적인 이점은 무엇일까?
“식물의 영양적 가치를 높이려면 농부들은 식생에서 번식으로의 가시적인 전환 징후가 나타나기 훨씬 전에 발생하는 이러한 숨겨진 과정에 주의를 기울여야 할 수도 있다”고 Ezer는 말했다. 농부들이 사춘기 징후에 주의를 기울이면 더 좋고 일관된 품질의 식품을 생산할 수 있다.
그러나 새로운 발견이 실제로 얼마나 유용할지는 아직 알 수 없다. 왜냐하면 유전자 활동의 분석은 그 분야의 가장자리에서도 가능하지 않기 때문이다. 게다가, 재배되는 작물은 모델 식물인 애기장대보다 유전적으로 훨씬 덜 균일하다. 그럼에도 불구하고, 식물 사춘기에 대한 통찰력은 이 전환 단계의 일부 기본 과정을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있다.
(The Plant Cell, 2024; doi: 10.1093/plcell/koae226)
출처: University of York
- 이 발달 단계에서는 더 성장할 뿐만 아니라 성적으로 성숙해지고 생식 단계로 넘어간다.
- 인간의 십대와 달리 식물의 사춘기는 몇 년 동안 지속되지 않고 종종 2~3일만 지속돼
- 사춘기 동안 영양분도 잎에서 생식기관으로, 마지막으로 꽃, 과일, 곡물로 재분배
- 농부들이 사춘기 징후에 주의를 기울이면 더 좋고 일관된 품질의 식품 생산 가능
식물에도 사춘기가 있다.
식물 청소년들은 유전자 활동을 통해 자신을 드러낸다.
유전적 패턴:
식물도 자라면서 일종의 사춘기를 겪는다. 이것은 유전자 활동의 특별한 패턴으로 인식될 수 있다. 생물학자들은 수천 개의 유전자가 증폭되거나 감소되어 읽힌다는 사실을 발견했다. 결과적으로 식물은 생식 기관의 발달을 조정하는 동시에 잎 성장을 무시한다. 이번 연구 결과는 미래의 농부들이 완벽한 수확 시기를 인식하는 데 도움이 될 수 있다. 외부 특성과 달리 유전자는 사춘기를 확실하게 나타낸다.
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| ▲ 식물도 자라면서 일종의 사춘기를 겪는다. |
인간뿐만 아니라 식물도 사춘기를 겪는다. 이 발달 단계에서는 더 성장할 뿐만 아니라 성적으로 성숙해지고 생식 단계로 넘어간다. 그렇게 함으로써 잎의 성장을 감소시키고 때로는 죽게 만들기도 하며, 대신 꽃눈과 같은 생식기관의 발달에 에너지를 쏟는다. 인간의 십대와 달리 식물의 사춘기는 몇 년 동안 지속되지 않고 종종 2~3일만 지속된다.
수확 시기가 중요
농민과 소비자가 이러한 전환을 놓치지 않는 것이 중요하다. 식물의 사춘기 동안 식물의 영양분도 잎에서 생식 기관으로, 그리고 마지막으로 꽃, 과일 및 곡물로 재분배된다. 더 많은 영양분을 함유한 식품을 얻으려면 수확할 때 좋은 타이밍이 중요하다. 이상적으로는, 한 종에서 자라는 모든 식물은 사춘기 이전이든 이후든 생물학적 발달의 동일한 단계에서 수확된다.
그러나 우리와 마찬가지로 식물의 사춘기는 같은 나이라 할지라도 모든 개인에게 동시에 발생하지 않는다. "어떤 면에서 식물과 인간의 성장은 매우 유사하다. 모든 사람이 자신만의 고유한 방식으로 성장을 경험한다"고 요크 대학의 수석 저자인 Daphne Ezer는 말했다.
초점을 맞춘 모델 플랜트
요크 대학의 Ezer와 제1저자인 Ethan Redmond가 이끄는 팀은 이제 식물 십대(十代)를 인식할 수 있는 방법을 더 자세히 조사했다. 이를 위해 생물학자들은 양배추와 브로콜리 등 브라시카 식물과 유사한 야생 겨자의 일종인 모델 식물인 애기장대(Arabidopsis thaliana)를 사용했다. 수년간의 근친교배로 인해 이 종의 종자는 유전적으로 거의 동일하므로 쉽게 비교할 수 있다.
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| ▲ 생물학자들은 테스트를 위해 모델 식물인 애기장대(Arabidopsis thaliana)를 사용했다. |
연구자들은 빛, 물, 온도, 토양의 질 측면에서 최대한 일정한 성장 조건에서 68종의 식물을 재배했다. 같은 날에 파종되었음에도 불구하고 어린 식물의 사춘기는 실제로 다른 날에 비동기적으로 발생했다. Redmond와 그의 동료들은 식물의 약 절반이 10대 단계에 도달했을 때, 식물에서 어떤 유전자가 활성인지 비교하기 위해 잎 샘플의 RNA 서열 분석을 사용했다. 이 샘플에서 그들은 사춘기의 시작을 나타내는 차이점을 찾기 위해 알고리즘을 사용했다.
유전자는 사춘기가 눈에 띄기 전에 먼저 드러낸다
실제로 연구자들은 눈에 보이는 발달 변화의 시기와 상관관계가 있는 수많은 특정 유전적 변화를 발견했다. 식물의 사춘기가 시작된 후 총 3,734개의 유전자가 증가하고 6,967개의 유전자가 감소했다. 연쇄반응처럼 어떤 유전자가 활발하게 변화하는지. 따라서 10대 식물은 잎 크기나 바이오매스와 같은 측정보다 유전적 패턴을 통해 더 확실하게 식별할 수 있다고 팀이 보고했다.
“식물은 예상보다 훨씬 일찍 잎에서 꽃 구조로 영양분의 방향을 바꾸기 시작한다”고 Ezer는 말했다. 또한 유전자 활동을 통해 식물은 꽃순과 같은 생식 구조가 보이기 전에도 잎을 무시하기 시작한다는 사실이 밝혀졌다. 따라서 그들은 처음에 잎, 즉 단백질이 생산되는 세포의 공장에서 더 적은 수의 리보솜을 형성한다. 그런 다음 광합성이 더 일어나지 않고 잎이 죽을 때까지 추가 세포 기능을 점차적으로 중단한다.
실질적인 이점은 무엇일까?
“식물의 영양적 가치를 높이려면 농부들은 식생에서 번식으로의 가시적인 전환 징후가 나타나기 훨씬 전에 발생하는 이러한 숨겨진 과정에 주의를 기울여야 할 수도 있다”고 Ezer는 말했다. 농부들이 사춘기 징후에 주의를 기울이면 더 좋고 일관된 품질의 식품을 생산할 수 있다.
그러나 새로운 발견이 실제로 얼마나 유용할지는 아직 알 수 없다. 왜냐하면 유전자 활동의 분석은 그 분야의 가장자리에서도 가능하지 않기 때문이다. 게다가, 재배되는 작물은 모델 식물인 애기장대보다 유전적으로 훨씬 덜 균일하다. 그럼에도 불구하고, 식물 사춘기에 대한 통찰력은 이 전환 단계의 일부 기본 과정을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있다.
(The Plant Cell, 2024; doi: 10.1093/plcell/koae226)
출처: University of York
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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