식물과 공생하는 균류, 주변 토양의 세균 모아 이용
식물과 공생하는 균류, 주변 토양의 세균 모아 이용
  • 김정은 기자
  • 승인 2021.05.03 18:26
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ⓒ 데일리포스트 이미지 출처=flicker

[데일리포스트=김정은 기자] 미국 코넬 대학과 보이스톰슨 연구소 연구팀이 균류와 식물이 토양의 양분을 흡수하는 것을 보조하는 세균을 발견했다고 보고했다. 이러한 세균을 이용할 수 있다면, 작물 수확량을 개선하고 비료 의존도를 줄일 수 있을 것으로 기대된다.  

이번 연구 성과는 생태학 분야 국제학술지 'The ISME journal'에 게재됐다. 

ⓒ 데일리포스트 이미지 출처=The ISME journal

토양 속 세균이 식물과 공생 관계에 있다는 사실은 이미 잘 알려져 있다. 가령 뿌리혹박테리아(rhizobia)는 대기 중의 질소를 질소화합물로 만들어 식물에게 전달하고, 그 대가로 식물의 광합성 산물인 당을 공급받는 공생 관계에 있다.

또 육상 식물의 약 70%는 뿌리에 공생체인 '수지상체균근균'(AM균)을 두고 있으며, AM균이 생성하는 질소와 인을 지방산과 교환한다. 다만 AM균에는 복잡한 유기분자에서 질소와 인을 얻기 위해 필요한 효소가 없어, 그동안 질소와 인을 얻는 메커니즘은 알 수 없었다. 

이에 보이스톰슨 연구소의 마리아 해리슨 교수가 이끄는 연구팀은 AM균 외에 식물의 양분 흡수를 돕는 세균이 존재하는지 새롭게 조사했다. 

연구팀은 2종의 AM균(Glomusversiforme·Rhizophagusirregularis)과 외떡잎식물(단자엽식물)의 모델식물인 야생잔디(Brachypodium distachyon)를 준비해 3종의 각기 다른 토양에서 공생 관계를 관찰했다. 그리고 균을 야생잔디와 함께 최대 65일간 성장시킨 후, 균사(hypha)에 존재하는 세균을 유전자 배열로 특정했다.

ⓒ 데일리포스트 이미지 출처=The ISME journal

그 결과, 야생잔디 주변의 토양에서 볼 수 있는 세균 구성이 놀라울 정도로 일치했으며, 야생잔디에서 멀리 떨어진 곳의 세균 구성은 크게 달랐다. 이는 식물과 공생하는 AM균이 특정 세균을 주변으로 끌어와 이용하고 있을 가능성을 시사한다. 

연구팀은 "AM균이 이러한 세균을 이용하기 위해 특정 분자를 분비할 가능성이 있다"고 지적하는 한편, "반대로 주변에 모인 세균 역시 AM균에 어떤 영향을 미칠 가능성을 생각할 수 있다"고 언급했다. 

이어 "발견된 세균군(bacterial flora) 중에는 유기물에서 인(Phosphorus)을 분리하는 균도 포함돼 있다. 이것이 AM균의 인산(phosphoric acid) 획득 프로세스의 핵심일 가능성이 있다"고 추정했다.

ⓒ 데일리포스트 이미지 출처=The ISME journal

한편, 야생잔디 주변 토양에서 확인된 세균군에는 다른 세균을 먹어 영양분을 얻는 점액세균(myxobacteria) 등도 포함돼 있다. 따라서 점액세균이 일부 균을 먹는 활동으로 인해 토양의 미네랄이 증가할 가능성도 있다. 

연구팀은 "AM균 주변의 세균군을 특정하는 것은 AM균과 세균의 상호 작용을 이해하고, 농업 시스템을 생태학적으로 지원하는 방법에 도움이 될 수 있다"고 설명했다. 



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