우리가 매일 먹고 있는 쌀이 어떻게 만들어지고 있는지 아는가? 정답은 바로, 벼의 꽃눈이 성장하는 것이다. 벼의 꽃눈이 많이 만들어져 확실히 여물면 벼의 수확량이 증가하게 된다. 그리고, 이 꽃눈의 형성에 중요한 기능을 하고 있는 것이 식물호르몬의 하나인 사이토카이닌(Cytokinin)이다.

사이토카이닌은 잎의 노화 억제, 광합성의 활성화, 줄기 끝에 피는 싹의 제어나 벼의 곡물수의 결정 등과 같이 식물의 성장과 작물의 수량에 있어 지극히 중요한 기능을 하는 식물호르몬이다. 식물호르몬은 매우 낮은 농도로 그 능력을 발휘하기 때문에 통상은 선구체로 합성된 후 활성화의 단계를 거쳐 기능한다. 지금까지 사이토카이닌 선구체의 합성에 관련되는 유전자는 알고 있었지만, 제일 중요한 활성화 단계에 작용하는 유전자의 정체는 알려져 있지 않았다.

일본 이과학연구소의 식물 과학 연구 센터 생산 제어 연구팀과 도쿄대학 대학원 농학 생명과학 연구과의 연구 그룹은 이삭이나 꽃의 형성이 이상하게 되는 벼의 log 변이체의 원인 유전자 LOG가 사이토카이닌의 활성화 반응을 담당하는 효소를 코드 하는 것을 밝혀냈다.

즉, 이 유전자에 의해 만들어지는 LOG 단백질이 사이토카이닌 뉴클레오티드로부터 당인산을 제거해, 지금까지 알려지지 않았던 경로에서 활성체를 만들어내는 것을 밝혔다. LOG 유전자는 분열 조직이 한정된 세포군에서만 일하고 있는 것으로, 식물 중에서 활성형 사이토카이닌의 양이 교묘하게 조절되고 있는 것을 알 수 있다.

따라서, LOG 유전자를 이용하면 식물체내의 사이토카이닌 활성을 직접 컨트롤 하는 것이 가능하게 된다. 향후, 다양한 작물에서 LOG 유전자의 기능을 인위적으로 바꿈으로써, 생산성의 향상에 크게 공헌할 것으로 기대된다. 이 연구를 통해 지구 규모의 인구증가 문제에 대처하기 위한 「제 2의 초록의 혁명」이 또 한걸음 전진했다고 말할 수 있다.

본 연구 성과는 영국의 과학잡지 「Nature」(2월 8일자)에 게재되었다.