식물의 표피에는 광합성을 행하는 통상의 엽록체보다 크기가 작은 표피 엽록체가 존재하는 것을 알 수 있다.표피엽록체는 광합성에 관한 구조가 미발달이므로 무엇을 위해 존재하고 어떤 기능을 담당하고 있는지 지금까지 불분명했다.

 신슈대학과 교토대학의 연구자들은 식물병원사상균(곰팡이·균류)과 식물의 싸움(서로의 생존전략)을 연구하는 중에서 우연히 식물의 표피엽록체가 병원사상균에 반응 표층 측으로 이동하는 현상을 발견했다.식물병해의 7~8할은 사상균이 원인이며, 식물의 표피는 병원사상균의 침입을 최초로 저지하기 위한 배리어로서 기능한다.여기에서 표피 엽록체가 병원 사상균의 공격에 대한 방어 반응에 관여하고 있다고 예상한 본 연구자들은 표피 엽록체의 기능 해명에 임한 결과, 표피 엽록체에는 식물의 면역에 관여하는 복수의 인자가 탑재되어 있어 병원사상균의 공격에 응답하여 세포내를 다이나믹하게 표층측으로 이동함으로써 표피침입에 대한 저항성 강화에 기여하고 있음을 밝혀 했다.

 유전자 도입에 의해 표피엽록체의 세포내 이동을 억제한 식물을 작출한 결과, 이 식물에서는 병원사상균이 표피에 침입하기 쉬워지는 것이 확인되었다고 한다.또, 표피엽록체에 집적되어 있는 면역인자가 기능하지 않게 된 변이체 식물에서는, 표피엽록체의 표층으로의 이동은 확인되어도, 병원사상균의 침입률이 상승하고 있었다.즉, 표층에 출현한 표피엽록체에는 병원사상균을 격퇴하는 역할이 있는 것이 시사되었다.

 본 연구 성과를 기반으로 표피엽록체의 기능을 증강·제어하는 기술을 개발할 수 있다면 다양한 병원사상균에 저항성을 나타내는 면역력이 높은 식물의 작출로 이어질 가능성이 기대된다.

논문 정보:【Nature Communications】Epidermal chloroplasts are defense-related motile organelles equipped with plant immune components

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