더 안전한 감자 재배: 감자에서 독소 제거

과학자들은 감자에서 독성 화합물을 제거하는 방법을 발견하여 감자를 먹기에 더 안전하고 보관하기 쉽게 만들었습니다. 이 획기적인 발견은 음식 낭비를 줄이고 우주와 다른 극한 환경에서 작물 재배를 향상시킬 수 있습니다.

감자 식물은 곤충으로부터 자신을 보호하는 화학 물질을 자연적으로 생성합니다. 스테로이드 글리코알칼로이드 또는 SGA라고 하는 이 화학 물질은 감자 껍질의 녹색 부분과 싹이 트는 부분에서 대량으로 발견됩니다. 이 화학 물질은 감자를 곤충과 인간 모두에게 안전하지 않게 만듭니다.

"이러한 화합물은 식물이 곤충을 물리치는 데 필수적이지만, 이 작물의 특정 부분을 먹을 수 없게 만듭니다." 연구를 이끈 UCR 분자 생화학자 Adam Jozwiak의 말이다. "이제 생합성 경로를 발견했으므로, 식용 부분은 안전하게 유지하면서 잎에서만 이러한 화합물을 생성하는 식물을 만들 수 있습니다."

햇빛은 감자 괴경(먹는 감자 식물의 일부)에서 수확 후에도 SGA의 생산을 유도할 수 있습니다. SGA 생산의 핵심 유전적 메커니즘을 식별함으로써 UC 리버사이드 연구자들은 식물의 자연적 방어력을 보존하면서 감자의 독성을 줄일 수 있을 것입니다. 감자에서 SGA를 제거하면 야외에서 보관하고 운반하기가 더 쉬워질 것입니다.

Science 에 게재된 이 연구는 식물의 SGA 생산을 지시하는 데 중요한 역할을 하는 "GAME15"라는 단백질에 초점을 맞춥니다. 이 단백질은 효소와 스캐폴드 역할을 모두 하며, 다른 효소를 "전환 공장"으로 조직하여 SGA를 효율적으로 생산하는 동시에 독성 화합물이 식물 세포의 다른 부분으로 새어나가 파괴를 일으키는 것을 방지합니다.

토마토는 또한 SGA를 생산하는데, 주로 녹색의 익지 않은 과일과 식물의 잎, 줄기, 뿌리에서 생산합니다. 연구자들이 토마토의 GAME15 유전자를 침묵시켰을 때, 그들은 SGA 생산을 없앴지만 식물을 해충에 매우 취약하게 만들었습니다.

예를 들어, 감자 자체가 아니라 잎에서 SGA가 생성되는 시기와 장소를 제어할 수 있는 식물을 설계함으로써 연구자들은 햇빛 노출로 인한 독성 위험 없이 저장할 수 있는 작물을 구상하고 있습니다.

"감자를 부엌에 보관하면 햇빛에 노출되는 것에 대해 걱정할 필요가 없어 더 많은 SGA를 생산할 수 있습니다. 그러면 언제든지 먹을 수 있어 음식물 낭비를 줄일 수 있습니다."라고 Jozwiak은 말했습니다.

또한, 이 발견은 우주 임무나 수직 농업 시스템과 같은 제한된 공간 환경에서 잎과 같은 다른 식물 부분을 식량으로 사용할 수 있게 할 수 있습니다. "식물의 모든 부분을 먹을 수 있어야 하는 우주 농업의 경우, 이 발견은 특히 유망합니다."라고 Jozwiak은 말했습니다.

연구팀은 담배 식물에서 SGA 생산 과정을 처음 재현하여 이러한 통찰력을 얻었습니다. 놀랍게도, 그들은 진화 과정에서 이 과정이 세포 성장에 필수적인 세포벽 구성 요소를 생산하는 세포막 또는 골지체에서 독소 생산이 시작되는 세포의 일부인 소포체로 단백질을 재지정한다는 것을 발견했습니다.

"기본적으로 식물은 GAME15를 만들기 위해 스스로에게서 빌립니다." Jozwiak이 말했습니다. "우리는 세포벽을 만드는 데 필요한 식물 납치 단백질을 찾을 것이라고는 예상하지 못했습니다."

녹색의 익지 않은 과일은 독성이 있을 수 있지만, 익는 동안 이 분자들은 먹을 수 있는 것으로 전환됩니다. SGA를 식물의 먹을 수 없는 부분으로 제한함으로써 농부와 소비자 모두 더 안전하고 다재다능한 작물의 혜택을 누릴 수 있습니다.

"우리의 연구는 식물이 성장, 번식, 방어의 균형을 맞추는 독창적인 방법을 진화시켰다는 것을 보여줍니다." Jozwiak이 말했습니다. "이러한 시스템을 이해하면 번성 능력을 손상시키지 않으면서도 현대적 요구에 맞게 작물을 재설계할 수 있습니다."

이 연구는 이스라엘의 바이츠만 과학 연구소, 고베 대학, RIKEN 지속 가능 자원 과학 센터, 일본의 오사카 대학의 연구자들이 참여한 고도로 협력적인 노력이었습니다. 이 그룹의 연구 결과는 더 건강한 음식에 대한 약속을 담고 있을 뿐만 아니라 지속 가능한 농업과 우주 탐사의 도약을 나타냅니다.

"우리는 이 발견의 잠재력에 대해 매우 기쁩니다." Jozwiak이 말했습니다. "감자와 같은 작물의 유통기한을 크게 연장하고 지구와 그 너머의 음식물 쓰레기를 줄일 수 있는 방법에 대해 생각하는 것은 흥미진진합니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/12/241220132905.htm