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이시철
이시철(Sichul Lee) 저자 이메일 보기
기초과학연구원
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Natural variations at the Stay-Green gene promoter control lifespan and yield in rice cultivars

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

전 세계적인 지속적 인구 증가와 더불어, 쌀을 주식으로 하는 인구도 점점 늘어나면서, 식량 생산량 증대에 대한 요구가 증가하는 실정입니다. 벼를 연구하는 연구자 입장에서는 이러한 사회적 요구에 대해 응하는 게 당연하다고 생각합니다, 이번 연구는 벼의 노화가 생산량 증대에 이용 할 수 있음을 보여주는 좋은 예라고 할 수 있습니다. 벼의 대표적 아종은 우리 나라를 포함한 온대 지방에서 재배하는 자포니카 벼와 주로 열대 지방에서 자라는 인디카 벼로 나뉘는데, 이 둘은 외형적/생리적 차이뿐만 아니라, 인디카 벼의 노화가 상대적으로 빠르다는 것은 이미 많이 알려져 있습니다.

이러한 인디카/자포니카 벼의 노화 차이의 원인 유전자를 찾기 위해 오랜 기간 map-based cloning을 수행하였습니다. 이를 통해 인디카에서 벼의 엽록소 분해에 필요한 Stay-Green (OsSGR) 유전자의 프로모터 부분 변이에 의해, 인디카에서 OsSGR 유전자 발현이 증가하여 엽록소 분해가 빨리 일어나면서 노화가 촉진 됨을 밝혔습니다. 이러한 벼의 프로모터 변이는 진화의 과정에서 고대 야생 벼로부터 유래하였음을 확인했습니다. 노화 차이를 육종에 이용하고자, 자포니카 벼의 OsSGR 유전자를 인디카 벼에 도입한 근동질 계통 (Near Isogenic Line)은 OsSGR 유전자 발현이 감소하여, 노화가 지연되고, 광합성 능력이 오래 유지 되면서 종자 성숙도가 증가하고, 그 결과로 생산량이 증가 함을 보였습니다. 이 결과는 작물 종의 노화 차이를 이용하여, 생산량 증대가 가능한 새로운 품종 개발이 가능함을 보여주고 있습니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.

제가 속해 있는 기초과학연구원 (IBS) 식물노화수명연구단은 식물 노화와 일생 전략의 시스템 차원에서 이해하고자 2013년 설립 되었습니다. 연구단에서는 주로 애기장대를 대상으로 연구를 수행하고 있으나, 저는 벼 노화 팀의 리더를 맡고 있습니다. 저는 주로 벼에서 노화 연구를 통해 어떻게 생산성을 높이는지에 관심을 두고 연구하고 있습니다. 이번 논문의 주제인 인디카/자포키타 벼의 노화 차이 연구를 밀양에 위치한 농촌진흥청 국립식량과학원 남부작물부 팀과 공동연구를 수행하고 있습니다. 또한 종자의 fitness와 생산성을 높이기 위해 노화 시기에 생식기관(종자)으로 영양분의 이동이 활발히 일어나는데, 저는 질소의 이동에 관한 연구를 통해 생산량과 품질을 향상 시키고, 질소 이용 효율을 높이려는 연구를 수행하고 있습니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

이번 연구를 통해 출간한 논문의 저자가 22명입니다. 우리 연구단과 밀양의 남부작물부 팀이 중심이 되어 연구를 수행하는데, 총 일곱 개의 연구 그룹이 함께 하였습니다. 실험 수행 중간에 여러 어려움이 생기곤 했는데, 공동 저자가 되신 분들께 연락을 드려 도움을 청했고, 기꺼이 도움을 주셨습니다. 심지어 어떤 분들은 논문을 보고 이메일로만 연락해서, 실제 만나 뵙지 못한 분도 있습니다. 많은 그룹이 공동연구를 수행하고 있어서, 제가 중간에서 소통하고 조정하는 역할을 하면서 논문 작성과 투고의 모든 과정을 진행 하면서 논문 작성만이 아니라, 소통의 문제도 자연스럽게 해결하면서 즐거운 시간이었습니다. 이 연구를 통해 실험실이 아닌, 논에서 실제 생산량이 늘어 났다는 사실에 큰 보람과 자부심을 느낍니다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

벼 연구에 관심이 있다면, 인내심이 많이 필요로 하다는 걸 느낍니다. 이 연구는 2013년 가을에 제가 밀양에 방문 했을 때부터 시작 되어서, 실제 논문으로 나오기까지 거의 7년 정도 걸린 셈입니다. 제가 하고 있는 다른 연구도 정리하여 논문으로 내기까지의 기간이 5년 이상인 경우가 대부분입니다. 따라서 최소 두 개 이상의 주제를 병행해서 연구를 진행해야 했고, 표현형 관찰이나 생산량 측정을 위해서는 여름에 반드시 벼를 논에서 키워야 합니다. 이것이 시간과 노력이 많이 들고, 어떤 경우엔 매년 기후가 변하면서 유사한 결과를 얻지 못하는 경우도 있어서 힘든 경우도 종종 생기곤 합니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

저는 7년정도 재직하고 있는, IBS을 떠나 독립적인 연구자가 될 수 있도록 노력하고 있습니다. 또한 후속 연구는 OsSGR 유전자의 조절 기작에 관한 것으로, 현재 실험 재료를 준비하고 있습니다. 또한 영양분 재 이동에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 자가포식세포 (autophagy)에 대한 연구를 위해 열심히 재료를 준비하고 있습니다. 저의 모든 실험 계획은 결국엔 벼의 생산량 증대나 품질 향상에 초점을 두고 있습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

이번 연구는 긴 시간 동안 IBS의 안정적인 지원에 의한 결과라고 생각합니다. 남홍길 선생님의 오랜 관심과 잦은 토의를 통해 연구 방향을 잡고, 공동으로 논문을 작성할 수 있어 감사드립니다. IBS에서 처음부터 같이 실험한 박준흠 박사님, 이진원 박사님께도 특별히 감사한 마음을 전합니다. 또한 저와 항상 토의하고 실험한 공동 1저자인 밀양의 신동진 박사님, 김태헌 박사님께도 감사드리고, 늘 격려해주신 조준현 박사님, 재료를 만들어 주신 이종희 박사님, 이지윤 박사님께도 감사 드립니다. 늘 도와주시는 경희대 안진흥 교수님, 전종성 교수님께도 고맙다는 말을 전합니다. 일본 홋카이도 대학의 아유미 다나카 교수님, 히사시 이토 교수님은 기회가 되면 한번 만나서 고마움을 전하고 싶습니다. 또한 진화 부분을 도와준 뉴욕대의 최재영 박사님, Michael Purugganan 교수님께도 감사드립니다.

마지막으로 이 모든 일은 우리 가족의 도움 없이는 불가능합니다. 항상 옆에 있어준 아내, 아들과 딸, 그리고 부모님께 진심으로 감사드립니다.

 등록일 2020-06-22
Category: Plant Science, Agriculture
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