하이드로겔로 전달한 스트리고락톤 차단제, 기생 잡초 발아 억제하고 벼 분얼 도와…연구 결과

China Agricultural University와 Guizhou University 연구진이 스트리고락톤 신호전달을 차단하는 화합물을 서서히 방출하는 겔을 보고했다. 연구진의 실험에서 이 겔은 기생 잡초의 발아를 억제하고 벼가 더 많은 분얼을 형성하도록 했다. 논문은 Nature Communications에 오픈 액세스 논문으로 게재됐다. 학술지에 따르면 이는 동료 심사를 거쳐 채택된 원고를 조기 공개한 것으로, 최종 Version of Record로 대체되기 전에 아직 편집될 수 있다.

이 연구는 스트리고락톤(SL) 신호전달에 초점을 맞추고 있다. 저자들은 SL 신호전달을 농업에서 식물의 분지를 조절하는 동시에 기생 잡초에 대응하는 데 유용한 수단으로 본다. 연구팀은 KK094라는 이미 알려진 SL 억제제를 출발점으로 32종의 인돌 유도체를 설계했다. 논문에 따르면 이 가운데 DK6라는 화합물이 가장 우수한 성능을 보였다.

연구진은 DK6의 용해도와 생체이용률을 높이기 위해 이를 망간이 배위된 카복시메틸 키토산 하이드로겔과 결합했으며, 이를 CMCS-DK6라고 부른다. 이 겔은 pH에 반응하며, 저자들에 따르면 알칼리성 조건에서 담지된 물질을 시간에 걸쳐 지속적으로 방출한다. 연구진은 CMCS-DK6가 기생 잡초의 발아를 강하게 억제했으며, 그중 Striga asiatica에서 가장 뚜렷했다고 보고했다. 이에 대해 연구진은 IC50을 1.80 μM으로 제시했다. 연구진은 벼에서 이 제형이 분얼을 촉진하고, 식물의 키를 낮추었으며, 건중량을 늘렸다고 밝혔다.

연구팀은 이 화합물의 작용 방식을 알아보기 위해 분자 시뮬레이션과 미세규모 열영동 측정을 함께 활용했다. 저자들에 따르면 이 결과는 DK6가 SL 수용체에 안정적으로 결합한다는 것을 시사한다. 저자들은 전사체 분석 결과가 DK6가 SL 신호전달을 약화시키고, 여러 대사 경로를 변화시키며, 호르몬 경로와 함께 작용해 분얼을 조절한다는 것을 나타낸다고 썼다.

저자들은 결론을 신중하게 제시한다. 이들은 이 연구가 하이드로겔 전달 방식과 “몇 가지 잠재적인 기전적 시사점”을 제공하며, 이는 작물 초형을 조성하고 잡초를 방제하려는 노력에 참고가 될 수 있다고 밝혔다. 이 연구는 중국 국가중점연구개발계획(National Key Research and Development Program of China)의 지원을 받았으며, 저자들은 이해충돌이 없다고 밝혔다. 교신저자는 웨이밍 탄(Weiming Tan)이다.