제목없슴

식물의 발달과 생장, 그리고 자기방어의 모든 대사는 식물호르몬에 의하여 조절된다. 이미 잘 알려진 식물호르몬으로는 auxin, gebberelin, cytokinine 등이 있으며 근래에 이르러 abscisic acid, ethylene, salicylic acid, 그리고 jasmonate까지 그 개념이 확장되었다.

Methyl jasmonate (MeJA)는 Jasmonic acid (JA)의 methyl ester로서, 꽃향기의 성분으로 처음 발견되었다. 지금까지의 연구 결과로서, MeJA와 JA는 식물의 발아, 생장, 개화 및 결실, 화분생성, 노화 등에 관련하는 성장 조절 물질로 알려져 왔으며, 한편으로는 해충 및 병원균에 대한 방어기작의 조절인자로서 매우 중요한 역할을 한다는 것이 밝혀져 있다. 뿐만 아니라 수분, 염분, 냉온과 같은 환경 스트레스에 대한 식물의 저항성 발현을 매개하는 신호전달인자로서의 MeJA 역할에 대한 많은 연구가 진행되어왔다. 특히 괄목할 만한 것은 MeJA의 처리에 의하여 자기방어에 중요한 2차대산 물질들의 대량 합성을 유도할 수 있음이 밝혀지고 있다. 대표적인 한 예로서 주목 배양세포에 MeJA또는 MeJA를 처리하여 항암제로 널리 쓰이는 taxol의 합성을 15-20배 높인 연구가 발표되었다. 그러므로 MeJA의 기능에 대한 연구와 산업적 이용은 지금 식물생리의 전 분야에 걸쳐 매우 활발히 그 출발이 진행되고 있다. 그러나 JA 및 MeJA가 관련하는 다양한 대사변화에 대한 정확한 기작과 관련 유전자의 발현 등에 관한 연구 및 응용은 아직 미개척 단계로서 최근 큰 관심을 불러 일으키고 있다.

병해충 저항성에 관련하여, 본래 JA는 해충 저항성의 조절인자로 알려져 왔다. 해충이 식물체에 상처(wounding)를 주면 전 식물체에 JA가 합성되어 비감염 부위에 protease inhibitor들을 미리 형성하는 일종의 획득 저항성을 갖게 한다. 식물의 병원균에 대한 방어기작에 있어 JA 및 MeJA는 SA와 함께 병저항성을 매개하는 중요한 조절인자로 알려져 있다. SA는 병원균의 1차 감염에 대하여 비감염 부위, 즉 식물 전체에 미리 저항성을 유도하는 획득저항성 (SAR)을 매개하는 조절인자이다. 이때 식물 전신에 획득된 저항성은 1차 감염 미생물 자체에 대해서 뿐 아니라 virus, bacteria, fungi 등 광범위한 다른 2차 감염 병원균 침투에 대하여 효율적으로 작용한다. 따라서 국부적 반응인 hypersesitive response (HR)과 함께 SAR에 관련하는 유전자 및 산물 단백질들에 관한 연구와 응용이 활발하게 진행되어 왔다. 그러나 SAR로 저항이 되지 않는 병원균들이 발견되었는데, 이들에 대해서는 식물이 JA-dependent pathway를 발현하여 저항성을 갖게 됨이 밝혀졌다. SAR의 궁극적 발현 단백질들이 PR-proteins인데 반하여, JA의 경우 defensin, thionin등 유황함유 단백질들이 저항에 직접 관여하는 것으로 알려져 있다. 그리고 일부 토양미생물에 의해 획득되는 전신성 식물 병저항성(ISR)도 JA와 관련된 미지의 기작에 의한 것임이 발표된 바 있다.

더욱이 괄목할 만한 것은, MeJA는 휘발성의 기체상태의 화합물로서, 식물 개체 조직 내부에서 생리조절물질로 작용할 뿐 아니라, 식물 개체 간의 신호가 될 수 있다는 점이다. 그리고 본래 MeJA는 MeSA 등과 함께 꽃향기의 성분으로써 익충을 유인하고 해충 또는 초식동물의 접근을 차단하는 역할을 하는 것으로 잘 알려져 있다. 최근 이러한 휘발성 성분, 특히 JA 유도체 군들이 해충 자극에 의하여 합성되는 것이 다수 보고 되었다.

식물 대사조절 인자로서의 JA는 다른 호르몬들과 조화를 이루면서 그 역할을 함이 최근 밝혀지고 있다. 특히 ethylene (ET)은 기체상태의 식물 호르몬으로서 JA와 상호 상승 도는 억제 작용을 통하여 식물의 발달과정과 저항성에도 관여하는 것이 밝혀졌다. 그리고 SA와 JA-ET의 pathway는 상호 억제 관계가 있다. 그러므로 식물 저항성 관여 조절인자들이 매개하는 pathway들은 서로 큰 영항을 주며, 이에 따라서 어떤 유전자들이 발현되어 해당 병원균에 대한 적절한 저항반응을 나타내게 되는 지가 결정된다. 아직 각 pathway를 유도하는 신호물질이 확증되어 있지 않으므로 현재로는 이 조절 인자가 간에 상호작용에 관한 체계적 정보가 없다.

이와 같이 식물의 발달 및 생장, 병충해 저항성, 이차대사변화에 조절인자로서 매우 중요한 역할을 하는 MeJA 대사의 총체적인 연구를 통하여, 이에 관련하는 많은 유전자를 탐색하고, 궁극적으로 형질전환을 통하여 산업에 직접 응용할 수 있는 유용유전자의 대량 발굴이 기대된다.