충북대, 지속가능한 농업과 첨단바이오기술 접목한 기술 개발

식물자원학과 우선희 교수 연구팀, 식물의 카드뮴 독성 완화 새로운 길 열어

［충북일보］ 충북대학교는 식물자원학과 우선희 교수 연구팀이 십자화과(Brssica) 식물인 유채의 카드뮴 독성을 완화하는데 있어 글루타티온(glutathione=GSH)의 주요 역할을 세계 처음 규명했다고 22일 밝혔다.

충북대는 이번 연구결과에 대해 중금속 오염에 대한 지속가능한 농업과 첨단바이오기술을 접목하는 연구에 크게 기여할 것으로 전망했다.

우선희 교수 연구팀의 프로비르 쿠마 미트라 씨(Probir Kumar Mittra, 박사 3년·사진)는 유채에서 식물 적합성과 카드뮴 독성 내성을 개선하는 데 크게 도움을 주는 글루타티온의 역할을 설명하는 단백질체 메커니즘을 세계 처음으로 해독했다. 이 논문은 'Deciphering proteomic mechanisms explaining the role of glutathione as an aid in improving plant fitness and tolerance against cadmium-toxicity in Brassica napus L.' 제목으로 Journal of Hazardous Materials(Impact factor: 13.6, 2023) 저널 온라인으로 발행됐다. 논문은 단백질체학적인 면에서 글루타티온의 적용을 통해 카드뮴 독성을 완화시키기 위한 세계 최초의 연구로 그 의미가 크다.

카드뮴(cadmium=Cd) 독성은 인간, 식물, 동물, 환경에 심각한 위협을 가하며 식물의 생장 지연, 백화증, 괴사, 수확량 손실을 유발한다. 연구는 단백질체 분석을 통해 글루타티온의 적용으로 카드뮴 독성을 완화시키고자 시행됐다.

연구 결과 염화카드뮴(CdCl2) 노출은 유채의 생장 매개변수와 형태에 영향을 미쳤다. 카드뮴 스트레스는 생장 억제와 산화 스트레스를 유발하는 반면, 글루타티온 공급은 생장과 생리적 특징을 크게 회복시켰을 뿐만 아니라 카드뮴 오염으로 인한 손상을 완화시켰다. 단백질체 분석은 카드뮴 해독 및 내성을 개선시키는 데 있어 글루타티온 역할의 중요성을 강조했다.

연구는 식물의 카드뮴 독성을 퇴치하는 도구로서 글루타티온의 잠재력을 강조하고 친환경농업, 환경과 건강에 대한 통찰력을 제공했다. 글루타티온 매개 메커니즘을 이해하면 지속가능한 농업과 식량안보에 영향을 미치면서 카드뮴 내성과 식물 적합성을 향상시키기 위한 표적 개입의 길을 열 수 있다. 글루타티온은 카드뮴으로 인한 손상을 퇴치하는데 매우 효과적이어서 글루타티온이 보충된 바이오비료생산을 고려할 수 있다.

우선희 충북대 교수는 "긍극적으로 카드뮴 독성 완화의 새로운 길을 열며 육종 프로그램을 사용해 카드뮴 내성품종을 개발하거나, 멀티오믹스가 카드뮴 독성에 대한 십자화과 작물 개선을 지원하는데 작물육종가의 많은 활용이 기대된다"며 "지속가능한 중금속 오염을 엔지니어링하고 안정적인 작물생산에 기여할 것"이라고 연구의 의미를 밝혔다.

/ 김금란기자