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동아대 연구진, 세계 최초로 ‘식물 근권 미생물 간 공생 상호작용’ 기전과 기능 밝혀
(1) 왼쪽부터 이상무 연구교수, 로니야 타파마가 박사, 정민경 석사, 이선우 교수.
(2) 토마토 근권에서 난배양성 수혜자 RD1은 도우미 H3가 제공하는 숙신산을 이용하여 호흡하며 생장할 수 있고, 두 세균은 공생 상호작용으로 토마토 근권에 정착하며 식물의 면역과 생장을 증진시킨다는 연구 내용.
<사진=이선우 교수 연구팀 제공>
이선우 교수 연구팀, ‘ISME Journal(국제미생물생태학지)’에 논문 게재
“뿌리 주변 난배양성 세균과 도우미 세균 간 공생이 식물 건강하게 만들어”
국내 연구진이 세계 최초로 식물 근권(식물 뿌리둘레의 영역) 미생물 간 공생 상호작용 기전과 기능을 밝혔다.
동아대학교(총장 이해우)는 응용생물공학과 이선우 교수와 이상무 연구교수를 비롯, 대학원생 등으로 구성된 연구팀이 미생물 생태학 분야의 세계 최고 저널인 국제미생물생태학지(ISME Journal, IF 10.8) 온라인 판에 논문을 게재했다고 밝혔다.
이 교수 연구팀은 ‘Rhizobacterial syntrophy between a helper and a beneficiary promotes tomato plant health(식물 근권에서 도우미 미생물과 수혜자 미생물 간 공생 협력이 토마토 식물을 건강하게 한다)’라는 제목의 이번 논문에서 세계 최초로 식물 근권 미생물 간 공생 상호작용 기작과 활용법을 규명했다.
‘식물 근권’은 식물 뿌리가 토양 내에서 자라 그 영향이 미치는 범위를 말하며, 그곳에서 검색 가능한 미생물(주로 세균, 방선균, 사상균) 집단을 의미한다.
화학농약이나 화학비료를 대체하기 위한 친환경 수단으로 자연에 존재하는 유용 미생물이 일부 쓰이고 있지만, 대다수 미생물은 배양이 안 되고 있어 환경으로부터 유용 미생물 자원을 획득하는 것은 매우 어려운 것으로 알려져 있다.
이 교수 연구팀은 이를 극복하기 위해 난배양성 수혜자(Beneficiary) 세균과 공생하는 도우미(Helper) 세균의 상호작용을 탐구했다.
난배양성 수혜자 세균은 특정 기능의 유전자 손실이 있기 때문에 이를 보조하는 도우미 세균과 공배양을 통해서만 획득할 수 있다.
동아대 연구팀은 미생물 공동 배양 기법과 도우미 세균의 변이체 연구로 ‘근권 토양에서 도우미 Pseudomonas putida H3가 생산하는 숙신산이 난배양성 수혜자 Niallia sp. RD1의 생장과 complex II 의존적 세포 호흡으로 에너지 생성을 보조한다’는 것을 최초로 입증했다.
두 세균 간 공생 상호작용은 토마토 풋마름병 발병을 억제할 뿐 아니라 토마토 생육도 촉진하는 것으로 나타났다.
이번 연구는 식물 뿌리 미생물 군집에서 난배양성 수혜자와 도우미 미생물 사이의 에너지 요구성(Energy auxotrophy)이 중요하다는 것을 새롭게 밝혀냈다는 성과를 거뒀다.
이는 다양한 자연 환경에서 미생물 상호의존 과정과 세균의 난배양성에 대한 새로운 통찰력을 제공할 것으로 기대된다,
이 교수 연구팀은 오랜 기간 ‘식물 마이크로바이옴 상호작용 연구’를 수행했으며 이번 연구 성과는 지난 2018년 ‘Nature Biotechnology(네이처 바이오테크놀로지)’에 발표한 논문에 이어 대학원생과 박사급 연구원들의 땀방울이 모여 이뤄낸 우수한 성과로 눈길을 끈다.
이번 논문에는 동아대 이선우 교수(교신저자)와 이상무 연구교수(공동 제1저자)를 비롯 로니야 타파마가 박사(응용생명과학과 박사, 공동 제1저자)와 정민경(응용생명과학과 석사, 공동 제1저자), 충북대 공현기 교수(동아대 응용생명과학과 박사), 동아대 권주환·최민서(동아대 응용생명과학과 석사, 박사 재학), 이형주(응용생물공학과 박사), 국립농업과학원 이승엽 박사(동아대 응용생명과학과 박사), 동아대 레이스 칸(동아응용생명과학과) 박사 등이 참여했다. 미생물 유전체 비교분석은 연세대 김지현 교수와 송주연 교수의 도움을 받았다.
이번 연구는 한국연구재단 (이공분야 대학중점연구소지원사업, 중견연구자지원사업)과 농촌진흥청의 우장춘 프로젝트, 환경부 특성화인력양성사업단의 지원을 받아 수행됐다.
동아대 이진환 교수, 식품•농경 분야 최상위 학술지에 연달아 논문 게재
이진환 교수 <사진 = 본인 제공>
생명자원 내 기능성물질과 효능 규명 및 성분 극대화 연구,’Food Chemistry’와 ’Industrial Crops and Products’에 책임저자로 2편 발표
생명자원에 존재하는 기능성물질 규명 및 극대화 연구로 바이오식품 산업화 개발
신규 기능성물질과 효능 검증으로 생명자원 활용성 증대와 메디푸드 소재 확보
동아대학교(총장 이해우)는 생명자원과학대학 생명자원산업학과 이진환 교수가 식품과학 영양분야와 농경분야의 세계적 상위 학술지 ‘Food Chemistry’와 ‘Industrial Crops and Products’ 저널에 책임저자로 연이어 2편의 논문을 게재(’21년 6월, 11월)했다고 29일 밝혔다.
이들 저널은 의학 및 과학 기술 중심의 세계적 출판사 엘스비어(ELSEVIER SCI)에서 발행하는 것으로 JCR(Journal Citation Reports) 상위 전공분야별 식품영양‧식이요법학 분야(Nutrition&Dietetics) 1/105, 농경분야(Agronomy) 5/91에 해당하는 권위 있는 학술지다.
이 교수는 이번 연구에서 생명자원 내 기능성물질 및 환경변화에 따른 함량을 규명하고, 새로운 기능성물질과 효능을 검증했다.
이 교수가 발표한 논문은 ‘생명자원의 다양한 종과 부위별 페놀성 기능성물질 유도체 평가 및 효소·항산화 관련 유용성 검증 연구(Assessment of phenolic profiles from various organs in different species of perilla plant (Perillla frutescens) and their antioxidant and enzyme inhibitory potential)’ 등 2편이다.
이 교수는 논문에서 세계적으로 기능성식품에 가장 많이 사용하고 있는 생명자원을 소재로 유용물질 추출‧정제‧분리‧구조규명, 신규물질을 검증했다. 또 이 물질들에 대해 인체에 효율적인 신 기능성을 검증하고 생명자원 부위 및 환경변화별 유용물질 함량 최적조건을 규명, 건강식품과 메디푸드 산업화 소재 개발 위한 결과를 밝혀냈다.
이번 연구는 다양한 생명자원 중 국내에서 소비가 많이 되고 있는 농작물을 주제로 진행됐다. 일반적으로 식물 중심의 자원은 생합성경로를 통해 수많은 기능성 대사체가 생성되는데, 이 교수팀은 농작물 생육과정에서 식용 가능한 잎과 씨앗 외 기타부위에 기능성물질인 페놀성물질과 플라보노이드 성분 존재 유무와 함량을 측정, 기능성식품·건강보조식품·제약 등 다양한 연구 분야에 적용 가능성을 확인했다. 또 농작물 종에 따라 기능성물질 함량 비교평가 및 신규물질 분리와 구조해석으로 메디푸드 소재 개발을 위한 기본 연구결과를 도출했다.
뿐만 아니라 인체와 연계된 당뇨 질환 관련 탄수화물분해효소(α-glucosidase)와 색소침착 관련 멜라닌 생성을 조절하는 산화효소인 타이로시네이즈(tyrosinase)를 저해하는 효능을 확인했으며, 만성질환에 관련된 항산화 효능 평가에서도 우수한 활성이 검증돼 생명자원을 활용한 산업화 소재 개발을 증명했다.
이는 앞으로 다양한 연구분야(Functional food, nutraceutical & Pharmaceutical source)에 적용 가능할 것으로 기대된다.
이 교수는 “이번 연구결과는 만성질환 예방과 식의약 소재 개발 측면에서 생명자원을 활용한 맞춤형 메디푸드 산업화에 많은 기여를 할 것으로 기대된다”며 “바이오전환 융합 및 스마트팜 적용 기법을 다양한 생명자원에 접목, 기능성물질과 인체관련 유용성이 높아진 신소재 개발로 식의약소재 산업화에 초석이 되는 연구를 지속적으로 진행할 예정”이라고 밝혔다.
이 교수는 최근 다양한 생명자원을 연구소재로 기능성물질 규명과 효능검증, 기능성물질 함량 변화 등을 밝힌 내용으로 분야별 최상위 논문에 여러 차례 발표한 바 있다.
동아대 정호원 교수, '산학협력 유공' 교육부 장관 표창 수상
교육부 장관 표창을 수상한 정호원 동아대 분자유전공학과 교수(산학협력단 부단장)가 이해우(오른쪽) 동아대 총장과 기념촬영을 하고 있다.
<사진 = 동아대 홍보팀 신부삼>
산학협력 중·장기 발전계획 수립, 국책사업 수주 지원 활동, 산학협력 역량 강화 등 기여
동아대학교(총장 이해우)는 정호원 분자유전공학과 교수가 2021년 산학협력 유공자로 선정돼 교육부 장관 표창을 수상했다고 3일 밝혔다.
현재 동아대 산학협력단 부단장을 맡고 있는 정 교수는 산학협력 중·장기 발전계획 수립과 다수의 중·대형 국책사업 수주 지원 활동, 대학기본역량진단 등 평가와 산학협력 역량 강화 등에 크게 기여한 공을 인정받았다.
그는 중·대형 국책사업 수주를 위한 교내 지정형 연구그룹 제도 시행 및 운영 고도화와 산학협력·연구지원 시스템 구축, 지역 산학협력 협의체 활동 등을 펼쳤으며 대학혁신지원사업·CK-1·BK21 Four·2~3차 대학기본역량진단 등 국책사업 계획서 및 보고서 집필에도 참여했다.
정 교수는 “학교에 몸담은 이후 학교 전체 프로젝트에 처음 참여한 것이 산학협력단에서 주관하는 사업이었기 때문에 이번 수상이 더욱 영광스럽다”며 “교육자이면서 동시에 연구자인 교수님들이 보다 편하게 연구를 할 수 있도록, 학생들이 배움터에서 많은 것을 느끼고 성장할 수 있도록 주어진 위치에서 최선을 다함으로써 학교와 산학협력단 관계자를 비롯한 많은 분께 보답하겠다”는 소감을 밝혔다.
정 교수는 지난 2010년 3월 동아대 생명자원과학대학 분자유전공학과에 부임, 식물산업의 환경친화적·지속 가능한 발달에 요구되는 식물-미생물 상호작용의 유전학적·후생유전학적 요인을 규명하는 연구를 수행하고 있다.