농촌진흥청(청장 이승돈)은 벼에서 염 스트레스 내성을 지닌 신규 유전자를 발견해 염해에 강한 작물 육종에 활용 가능성을 확인했다.

식물은 다양한 환경에 적응하기 위해 세포대사부터 발달까지 여러 조절 기작을 작동하며, 특히 비생물적 스트레스에 대응하는 능력은 환경 적응에 매우 중요하다. 비생물적 스트레스는 식물세포의 항상성을 무너뜨려 식물 성장을 저해하는 기후나 토양 조건을 의미한다. 수분 과잉이나 부족, 독성 이온, 양분 부족, 고온, 저온 등이 이에 해당한다.

염해가 발생하면 식물은 물과 양분을 제대로 흡수하지 못하고 세포 안에 과다한 수준의 이온이 쌓여 생육이 저해된다. 이는 수확량 감소로 이어진다. 염해는 토양이나 관개수에 포함된 염분 때문에 작물의 생육과 수량이 떨어지는 피해로, 간척지, 해안 저지대, 관개 농지 등에서 주로 발생한다.

연구진은 염해가 발생하는 환경에서도 안정적으로 자라는 작물을 개발하고자 벼 오믹스 빅데이터를 기반으로 스트레스 대응에 관여하는 유전자를 탐색했다. 그 결과, 염 스트레스 내성을 조절하는 신규 유전자(OsWRKY116)를 발견했다.

OsWRKY116의 기능을 확인하기 위해 유전자가위 기술(크리스퍼-카스9)을 활용해 이 유전자를 제거한 뒤 염 처리 조건에서 일반 벼와 비교해 보았다. 염 처리 조건에서 OsWRKY116를 제거한 벼는 일반 벼보다 잎의 백화 현상이 뚜렷하게 줄고 생육 상태는 좋아졌다. 또한, 일반 벼보다 생존율도 높았다.

이를 통해 OsWRKY116 발현을 억제하면 염 스트레스 저항성이 늘어난다는 것을 확인하고, 이 유전자가 벼의 내염성을 조절하는 인자로 작용한다는 점을 밝혔다.

농촌진흥청은 이와 관련해 특허출원을 완료했다. 앞으로 벼 염 스트레스 저항성 관련 기초 자료로써 내염성 작물 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.