식물생리학실험 | 식물의 모델 생물 - 애기장대 파종

 

 

 

TIP

 

 

1. 식물의 모델 생물로 사용되는 애기장대의 형태학적 특징과 이를 통해 밝혀진 중요한 생물학적 기작들 그리고 새로운 실험기법들에 대해 이해하여 본다.
2. 애기장대의 씨앗 발아와 지상부 중 잎과 꽃의 형성에 대해 알아본다.

 

 

 

애기장대

애기장대 (Arabidopsis thaliana)는 겨자 과에 속하는 일년생으로 식물의 대표 모델생물 (model organism)의 하나로 사용된다. 애기장대는 작은 크기, 짧은 세대, 작은 게놈(genome), 높은 생식력, 교배의 용이성, 고효율의 형질전환 등 일반적인 모델 생물의 장점을 갖고 있다. 애기장대를 이용한 다양한 실험을 통해 뿌리의 발달 (root development), 개화 유도 (floral induction), 꽃의 발생 (flower development), 광수용 (light perception), 병저항성 (disease resistance), 호르몬 작용기작 (hormone action)등 식물의 중요한 경로들이 밝혀졌다. 또한 애기장대의 전체 염기서열이 밝혀짐에 따라 이제 단순히 단일유전자의 분석을 넘어 하나의 현상에 대한 유전자, 단백질 그리고 2차 대사산물에 대한 전체 분석을 진행하는 systems biology를 선도하고 있다.

 

 

애기장대를 이용한 방사선 누출 감지

우리나라 들판에 흔히 자라는 식물 가운데 하나인 애기장대의 유전자 분석을 통해 원전 주변 등의 방사선 누출과 농작물 오염 여부를 확인할 수 있는 기술이 개발됐다. 한국원자력연구원 첨단방사선연구소 박사팀이 애기장대의 RNA 분석을 통해 특정 공간에 자라는 식물의 감마선 노출 여부와 노출 정도를 측정하는 기술을 개발하는 데 성공했다고 기사가 났었다. 박사팀은 생장 단계에 있는 애기장대에 감마선을 24시간 10그레이(Gy)～4킬로그레이(kGy) 조사한 뒤 이틀 후 RNA를 추출해 유전자 발현을 분석한 결과 감마선량 증가에 비례해 발현이 증가하는 유전자 4종을 찾아냈다. 이를 활용하면 기존 방사선 측정 지표식물에 비해 식물 생태계가 방사선에 노출됐는지 여부뿐 아니라 노출 정도까지 측정 가능하다고 연구원측은 설명했다.

 

과거 방사선 지표식물로는 방사선에 노출되면 청색인 꽃이 염색체 변이로 인해 분홍색이나 무색으로 변하는 자주달개비가 활용됐지만 특정 자주달개비 품종만 변이를 일으킬 뿐 아니라 해당 염색체를 일일이 조사해야하는 번거로움이 있었다. 애기장대는 상대적으로 간단한 RNA 발현 분석을 통해 방사선 노출 여부를 정확하고 신속하게 판별해낼 수 있어 자주달개비를 대체하는 새로운 방사선 지표식물로 활용될 전망이다. 원자력연구원은 이 같은 기술을 벼에도 접목하는 한편, 감마선뿐 아니라 이온빔, 우주선 등 다양한 방사선 노출을 탐지할 수 있도록 후속 연구를 수행한다는 방침이다. 궁극적으로는 다양한 방사선에 공통적으로 변이를 일으키는 유전자를 선별해 냄으로써 식물의 방사선 누출 여부와 정도를 손쉽게 판별할 수 있는 ‘유전자 칩(gene chip)’을 개발할 계획이라고 밝혔다. 박사팀은 “애기장대를 원전과 방사성 폐기물 처리장 주변 등 방사선 안전성이 요구되는 지역에서 식물생태계 감시자로 활용하면 원자력 이용에 대한 국민들의 신뢰를 높일 수 있을 것”이라고 말했다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) Soil과 Vermiculite를 3:1 혹은 2:1 비율로 섞은 후 물을 부어 반죽한다.

 

2) 반죽한 토양을 각 파트에 적당량 덜어 채워준다.

 

3) 물에 섞어놓은 애기장대 씨앗을 Pipet으로 덜어 채워놓은 파트에 적당량 뿌려준다. (애기장대의 씨앗이 너무 작아서 미세한 바람에도 날아갈 우려가 있기 때문에 물과 섞어서 Pipet으로 씨를 뿌린다.)

 

4) 4℃의 빛이 차단된 냉장고에 넣어 춘화처리를 한다.

 

5) 플레이트를 배양실로 옮겨 알맞은 환경에서 배양한다.

 

 

 

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