식물성장을 촉진하는 식물생장촉진근권세균(Plant-growth-promoting rhizobacteria, PGPR)은 식물의 뿌리 주위에 살면서 영양분 공급의 증진, 식물호르몬에 의한 대사활동 유도, 식물호르몬 균형 유지, 전신획득저항성(SAR)과 유도전신저항성(ISR)과 같은 식물의 방어기작의 유도, 식물병원균 억제 등을 조절하는 역할을 한다.
또한 식물성장촉진과 ISR 유도기작에 대해 최근 밝혀진 바에 따르면, 특정 미생물로부터 나오는 휘발성 냄새물질(butanediol, acetoin)이 이를 촉진한다고 한다.
PGPR은 크게 두 가지 그룹으로 나눌 수 있는데, 식물병원균을 억제하여 간접적으로 식물에 도움을 주는 소위 바이오콘트롤-PGPR과 식물성장을 늘리거나 종자발아 촉진, 작물생산성 증대 등을 가져오도록 식물대사에 직접적인 영향을 미치는 PGPR이 그것이다.
이렇게 PGPR은 식물에 긍정적인 영향을 주고 있어서 둘 간의 정보교환을 통한 분자 수준의 상호작용에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
우선 1) 생물비료로서의 역할에는 질소고정세균이 질소원을 제공하고 콩과식물이 탄소원을 제공하는 공생관계가 이미 잘 알려져 있다. 2) 생물적방제로서의 역할에는 ISR, SAR, 항균물질 방출 등을 들 수 있다. 3) 식물로 하여금 식물호르몬 합성 및 방출을 직접 유도하여 식물성장을 촉진하는 역할도 한다. 어떤 PGPR은 옥신(indole-3-acetic acid), 사이토키닌(cytokinin), 지베렐린(gibberellin) 옥타데카노이드(octadecanoid), 자스몬산(jasmonate) 유사체 등을 생산하고, 어떤 PGPR은 살리실산(salicylate)을 생산하거나 식물의 에틸렌(ethylene) 생산을 조절하기도 한다.
게다가 PGPR에서 나오는 휘발성 물질도 식물에 작용한다는 것을 저자는 마지막으로 강조하고 있다. 식물과 PGPR 간의 신호전달에 대한 연구가 지난 20년간 수행되어 왔으나, 휘발성 물질이 관여한다는 것은 최근에서야 밝혀진 사실이다.
저자는 최근 미국 Auburn 대학교의 한국인 류충민 박사의 연구결과를 인용하면서, Bacillus 속의 두 균주에서 나오는 휘발성 물질이 애기장대(Arabidopsis)의 성장을 촉진하였다는 점과 3-hydroxybutan-2-one(acetoin)과 2R,3R-butanediol 두 물질이 상호작용에 관여한다는 연구결과를 자세히 설명하고 있다.
더 나아가 휘발성 물질은 식물 성장 촉진뿐만 아니라 ISR을 활성화시키는 사실이 밝혀졌는데, 기존에 에틸렌 신호 전달 과정과는 전혀 무관한 것으로 나타나 PGPR과 ISR과의 새로운 관계 정립이 필요하게 되었다고 말한다.
앞으로 휘발성 물질을 보다 많이 만들어내는 탁월한 PGPR 균주를 선발하고, 유전자변형하여 적용한다면 농업에 새로운 전략을 제공할 것으로 연구진은 전망하고 있다.
등록날짜 2004/06/22 출판일 20040605
원문언어 영어 국가 미국
정보출처 Trends in Plant Science 9: 263-266 (2004년 6월호)
* 참고 : <토착미생물의 아름다운 색상들>
운영자, 다른기사보기기사등록일시 : 2004.06.24 15:48
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