뿌리 유전자, 식충식물에선 잎에서 발현돼

2020.06.02 10:00

 

 

서식지 경쟁에서 도태돼 습지대나 암벽과 같이 척박한 환경으로 밀려난 식충식물은 나름의 독특한 생존전략을 세웠다. 생존에 반드시 필요한 질소 성분을 뿌리로 흡수할 뿐만 아니라 곤충을 사냥해 섭취하는 전략이다. 국제 공동연구팀이 식충식물의 유전체를 분석해 이 같은 진화의 비밀을 일부 밝혀냈다.

독일 뷔르츠부르크대와 일본 국립기초생물학연구소 등 국제 공동연구팀은 파리지옥, 벌레먹이말, 좀끈끈이주걱 등 끈끈이귀개과(Droseraceae) 식충식물 3종의 유전체를 대표적인 모델 식물인 애기장대의 유전체와 비교했다. 벌레먹이말은 전 세계에 분포하며 파리지옥은 북아메리카에, 좀끈끈이주걱은 아시아에 주로 서식한다.

분석 결과 연구팀은 애기장대에서는 뿌리와 관련된 유전자가 식충식물에서는 잎에서 발현된다는 사실을 알아냈다. 뿌리에서 영양분을 흡수하는 데 관여하는 유전자가 식충식물에서는 잎의 분비샘에서 소화 효소를 분비하는 데 관여하는 것으로 나타났다. 실제로 벌레먹이말은 뿌리가 아예 없고, 파리지옥과 좀끈끈이주걱은 다른 식물에 비해 뿌리의 크기가 현저히 작다.

또한 애기장대에서 꽃가루를 만드는 꿀샘과 관련된 유전자가 식충식물에선 잎 가장자리에서 발현돼 곤충을 유혹하는 휘발성 물질을 분비하는 역할을 했다.

연구팀은 식충식물 3종의 유전자 수도 비교했다. 그간 식충식물은 새로운 영양 섭취 방식을 개발하기 위해 일반 식물보다 더 많은 유전자를 가졌을 것으로 예상됐다.

하지만 대부분의 식물이 3만~4만 개의 유전자를 갖고 있는 반면, 파리지옥의 유전자는 2만
1135개, 벌레먹이말은 2만5123개, 좀끈끈이주걱은 1만8111개로 일반 식물보다 적었다.

라이너 헤드리히 뷔르츠부르크대 분자식물생리학및생물물리학과 교수는 “식충식물의 유전자가 적은 것은 육식으로 진화하며 엄청난 유전자 손실을 겪었다는 의미”라고 설명했다. 연구 결과는 ‘커런트 바이올로지’ 5월 14일자에 실렸다. doi: 10.1016/j.cub.2020.04.051