가뭄 조건서 늘어난 뿌리 세포의 ‘환경 반응 상태’…애기장대 분석

서호주대 등이 참여한 연구진이 애기장대 뿌리의 세포 유형마다 발달 단계와 별개로 환경 반응 유전자가 활발한 상태가 나타난다는 분석을 21일 국제학술지 《네이처》에 발표했다. 물이 부족한 조건에서는 이 상태로 분류된 세포의 비율이 늘었다.

세포 종류와 별도로 나타난 반응

연구진은 애기장대 뿌리 끝에서 세포 하나하나의 유전자 발현을 읽고 조직 내 위치를 확인했다. 기준 자료에는 독립 실험 9회의 세포 8만7056개가 포함됐다. 표피와 피층, 관다발 등 서로 다른 조직에서도 일부 세포는 환경 반응과 관련한 공통 유전자군을 더 활발히 발현했다.

연구진은 이를 환경 반응 상태(ERS)라고 불렀다. 특정 세포가 아예 다른 종류로 바뀌었다는 의미가 아니라, 기존 세포 정체성 위에 나타나는 유전자 활동의 차이다. 온전한 뿌리 조직에서 유전자 신호를 확인하고 기존 단일세포 자료도 다시 분석해, 세포 분리 과정만으로 생긴 현상일 가능성을 점검했다.

물 부족 조건서 비율 상승

물을 적게 넣은 한천 배지에서 키운 뿌리 세포를 비교하자 ERS로 분류된 비율이 물 함량 100% 조건의 0.38에서 20% 조건의 0.66으로 높아졌다. 여기서 100%와 20%는 배양 배지의 물 함량 조건이지 토양 수분이나 식물의 생존율이 아니다. 연구진은 별도 유전자 신호 측정에서도 물 부족 조건의 증가를 확인했다.

가뭄 반응에 관여하는 식물 호르몬 앱시스산을 만들거나 감지하지 못하는 변이 식물에서는 해당 상태의 세포가 적었다. 다만 연구진은 물 부족 때 세포가 두 상태 사이를 더 자주 오가는지, 한 상태에 오래 머무는지는 현재 자료로 가릴 수 없다고 밝혔다.

실험 대상은 모형 식물 애기장대다. 논문은 이런 유전자 상태가 식물의 실제 생장이나 수확량을 높이는지 시험하지 않았다. 작물 품종에 같은 현상이 어느 정도 적용되는지도 추가 연구가 필요하다.

원문: https://www.nature.com/articles/s41586-026-11179-y
서호주대 발표: https://www.uwa.edu.au/news/article/2026/october/plant-roots-hide-a-second-identity-to-help-respond-to-drought
대표 이미지: AI 생성 이미지 / 데이마크