우리 대학교 자연과학대학 생명과학부 생화학과 이상열 교수팀과 한국생명공학연구원 식물시스템공학연구센터 곽상수 박사팀은 고구마 속 ‘오렌지 단백질’(IbOr)이 항산화물질을 축적함으로써 산화 스트레스를 일으키는 활성산소를 제거한다는 사실을 규명했다.

이상열 교수에 따르면, 베타카로틴을 고함유하는 고구마(품종: 신황미)에서 분리한 IbOr이 카로티노이드를 축적해 식물의 광합성을 정상적으로 할 수 있도록 하는 기능을 밝힌 것이다.

카로티노이드는 탄소수 40개로 구성된 지용성의 테르펜계 화합물로 옅은 노란색, 오렌지색, 붉은색 식물색소를 가지며, 모든 식물에 존재한다.

연구진은 IbOr 유전자를 자색고구마(자색의 항산화물질인 안토시아닌 생산)에 도입, 안토시아닌과 카로티노이드를 많이 생산하는 형질전환 고구마를 개발했다.

또 IbOr 유전자를 콩과 사료작물인 알팔파에 고발현시키고 건조시켜 고염분 등 환경스트레스에 강한 형질전환 알팔파를 개발했다. 그리고 이 형질전환 감자가 건조 등 스트레스에 강함을 확인했다.

연구진이 이번에 규명한 IbOr은 모든 식물에 적용 가능하며, 카로티노이드계 항산화물질(베타카로틴 등)을 고생산하고, 고온 스트레스 등 재해에 강한 산업식물을 개발하는 데 활용할 수 있다.

이를 통해 식량·보건 문제 해결뿐만아니라 향후 국내외 사막화지역, 오염지역 등에 대량으로 식재할 경우 바이오매스 증대를 통한 탄소배출권 확보도 기대된다.

또한 고구마는 세계 7대 식량작물로 불순한 기후 조건에서도 최고의 탄수화물을 생산하는 바이오에너지산업식물이자, 식량 안보 문제를 해결하는 데도 기여할 것이다.

이번 연구 성과는 『네이처』(Nature)가 발행하는 저명 학술지인 『사이언티픽 리포츠』(Scientific Reports) (IF 5.6) 9월 16일자 온라인 판에 게재됐다.