뿌리의 비틀림을 제어하는 표피층 ^{CEFR B2}

뿌리의 비틀림 현상은 덩굴이 지지대에 감기거나, 뿌리가 돌과 같은 장애물을 피해 성장할 때 흔히 관찰된다. 연구진은 이런 비틀림이 전체 유전자 기능 상실로 인해 발생하는지, 아니면 세포층별로 국소적인 유전자 발현 변화만으로도 일어나는지를 실험으로 규명하려 했다.

워싱턴 대학교 램 딕싯 연구진은 모델 식물을 이용해 특정 뿌리 세포층에서 야생형 유전자를 발현시켰다. 결과는 뚜렷했다. 내부 세포층에만 유전자를 발현하면 뿌리는 여전히 비틀렸지만, 표피층(가장 바깥층)에만 발현하면 뿌리의 직선 성장이 회복되었다. 이는 표피층이 기관 전체의 비틀림 거동을 지배할 수 있음을 보여준다.

기계생물학 실험과 컴퓨터 모델링이 이유를 설명했다. 한 연구실은 변이체 뿌리에서 셀룰로오스 마이크로피브릴(미세섬유)의 방향 변화를 측정했고, 모델은 동심원 층들이 나무 줄기의 고리처럼 작동하며 바깥층이 더 큰 지렛대를 가짐을 제시했다. 모델은 표피층의 치우침만으로 전체에서 관찰되는 비틀림의 일부를 만들어낼 수 있고, 표피층을 바로잡으면 전체 뿌리가 곧아진다고 시사했다.

저자들은 이 연구가 뿌리 구조를 설계하기 위한 표적과 기계적 틀을 제공한다고 제안한다. 연구는 학제간 협력으로 진행되었고, 관련 연구비는 해당 연구 지원 기관에서 받았다.