콩과식물과 뿌리혹박테리아의 공생관계를 지속하게 만드는 조절 메커니즘이 밝혀졌다. 미국 데이비스에 있는 캘리포니아 대학의 R. Ford Denison 박사를 비롯한 연구팀은 콩과식물이 질소를 고정하여 제공하지 않는 박테리아에 산소 공급을 제한함으로써 건전한 공생관계를 유지한다는 사실을 발견하여 9월 4일 “Nature”에 “Host sanctions and the legume-rhizobium mutualism”이라는 제목으로 발표하였다.

오랫동안 과학자들의 흥미를 끌어온 콩과식물과 토양 박테리아들의 공생관계에서 박테리아는 공기 중에 있는 질소를 고정해서 식물에 제공하고 식물은 박테리아의 성장에 필요한 영양소들을 공급한다. 그러나 식물과 상호작용을 하는 박테리아는 여러 가지가 존재하며, 박테리아들은 질소를 제공하는 효율이 서로 다를 수 있다.

만약 자신이 얻은 영양소를 식물에 제공할 질소를 고정하는 데 쓰지 않고 자신의 성장과 증식을 위해 사용하는 박테리아가 있다면 식물에 많은 질소를 제공하는 박테리아에 비해 더 빠른 속도로 증식할 수 있을 것이다. 그 결과 식물에 충실하게 유익을 주던 박테리아들은 모두 사라지고, 이기적인 박테리아들만 남을 것이다.

Denison 박사의 연구팀은 그러한 상황이 벌어지지 않는 이유는 질소를 제공하지 않는 이기적인 박테리아에 대해 식물이 일종의 제재를 가하는 메커니즘이 존재하기 때문일 것으로 추측하였다. 이 가설을 확인하기 위해 질소를 제거한 대기 환경에서 공생관계를 조사하였다. 질소가 없는 환경에서는 박테리아들의 질소 제공 정도가 평소의 1%에 머물렀다.

연구팀은 뿌리마다 대기 환경을 다르게 한 실험을 통해 질소를 고정하지 못하는 박테리아에 대해 식물이 산소 공급을 제한함으로써 제재를 가한다는 사실을 발견하였다. 그 결과 질소를 제공하지 못하는 박테리아는 수가 감소하고, 질소를 제공하는 박테리아들은 원활한 산소 공급으로 인하여 수가 점점 늘어났다. 이러한 결과는 콩과식물이 일종의 상과 벌을 통해 건전한 공생관계가 지속되도록 하고 있다는 것을 보여준다.

등록날짜 2003/09/06 출판일 20030903

정보출처 http://www.eurekalert.org/pub_releases/2003-09/uoc--cia09030... kisti.

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