염분 스트레스 적응을 위한 벼의 황화수소(H₂S) 기반 분자조절 기전 규명

부산대학교 식물생명과학과 김선태 교수 연구팀이 참여한 연구가 식물생리학 분야의 국제 저명 학술지인 Plant Physiology and Biochemistry (JCR Top 8.79%, Q1)에 게재되었다.

본 연구는 토양 염류화로 인해 발생하는 염분 스트레스 환경에서 식물 신호분자인 황화수소(H₂S)가 벼의 스트레스 적응을 조절하는 분자적 기전을 규명한 연구이다. 연구진은 염분 저항성이 서로 다른 벼 품종인 동진(감수성)과 IR73(저항성)을 대상으로 최신 4D-diaPASEF 단백질체 분석 기술을 적용하여 H₂S의 기능적 역할을 종합적으로 분석하였다.

연구 결과, H₂S 전처리는 심각한 염분 스트레스 조건에서 세포의 산화적 손상을 효과적으로 감소시키고, 나트륨(Na?)과 칼륨(K?)의 항상성을 유지하여 식물의 생존과 적응 능력을 향상시키는 것으로 확인되었다. 또한 단백질체 분석과 유전자 발현 분석을 통해 H₂S가 이온 균형과 항산화 방어체계를 조절하는 동시에 감마-아미노부티르산(GABA)의 과도한 축적을 억제함으로써 스트레스 반응을 완화한다는 사실을 밝혔다.

특히 본 연구는 GABA 축적이 염분 저항성을 직접적으로 유도하는 인자가 아니라 식물이 경험하는 스트레스 수준을 반영하는 생리적 지표임을 제시하였다. 이를 통해 H₂S가 스트레스 인지 수준 자체를 낮추고 세포 내 항상성을 유지하여 2차 스트레스 반응을 최소화함으로써 염분 적응력을 향상시킨다는 새로운 분자적 모델을 제안하였다.

이번 연구는 작물의 H₂S 매개 스트레스 적응 네트워크를 정밀하게 규명함으로써 기후변화와 토양 염류화로 인한 농업 생산성 저하 문제 해결에 중요한 학술적 기반을 제공하였다. 또한 본 연구에서 발굴된 대사 및 신호전달 경로는 미래 내염성 작물 개발과 분자육종 기술 고도화를 위한 핵심 표적으로 활용될 것으로 기대된다.

게재 학술지: Plant Physiology and Biochemistry (JCR Top 8.79%, Q1)
논문명: 4D-proteome analysis reveals the role of hydrogen sulfide-based priming in attenuating salinity-induced GABA accumulation in rice
연구 분야: 식물생리학, 단백질체학, 스트레스생물학, 스마트농업, 작물분자육종