옥수수 '글루타레독신' 유전자…가뭄 생존율 70%까지↑

농촌진흥청이 가뭄 피해를 줄일 수 있는 옥수수 핵심 유전자의 기능을 규명하고, 실제 재배 환경에서 가뭄 저항성 향상 효과를 확인했다.

농촌진흥청은 14일 옥수수의 '글루타레독신 유전자(ZmGRXS17)'가 가뭄 저항성을 높이는 기작을 구명했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 '인터내셔널 저널 오브 바이오로지컬 매크로몰레큘스(International Journal of Biological Macromolecules)'에 게재됐다.

연구진에 따르면 식물이 가뭄 등 환경 스트레스를 받으면 체내 활성산소(ROS)가 급증해 세포가 손상된다. 이번에 발견된 글루타레독신 유전자는 이러한 스트레스에 대응하는 시스템을 통합적으로 조절하는 역할을 한다.

이 유전자를 대량 발현시킨 옥수수는 가뭄 초기 단계에서 식물호르몬인 앱시스산(ABA)에 더 민감하게 반응했다. 이를 통해 잎의 기공을 더 빠르게 닫아 체내 수분 손실을 최소화하는 것으로 나타났다.

또한 항산화 효소(SOD, CAT) 활성을 높여 활성산소 축적을 줄였다. 이는 세포 손상을 막는 항산화 방어 체계를 강화하는 효과로 이어졌다. 가뭄 내성 관련 유전자들(ZmNAC111, ZmVPP1 등)의 발현도 함께 증가했다.

실험 결과, 글루타레독신 유전자가 발현된 옥수수는 가뭄 스트레스 후 물을 공급했을 때 빠르게 회복하며 생존율이 평균 70%까지 높아졌다. 일부 계통은 100%의 생존율을 보이기도 했다.

특히 이번 연구는 실제 옥수수 재배지 환경에서 효과를 확인해 실용화 가능성을 높였다. 유전자가 발현된 옥수수는 가뭄 조건에서 일반 옥수수보다 생육 저하가 적었고 수확량 감소 폭도 줄어드는 경향을 보였다.

농촌진흥청은 이 유전자를 기반으로 분자표지(마커)를 개발할 계획이다. 이를 통해 가뭄에 강한 품종을 효율적으로 선발하는 등 기후변화 대응 품종 개발에 속도를 낼 방침이다.

권수진 농촌진흥청 디지털육종지원과장은 "기후 위기 대응 내재해 품종 육성 기반을 지속적으로 확대해 나갈 것"이라고 말했다.