박테리아의 광합성 때문에 몇종의 콩과 식물은 이 미세 식물과 공생 하면서 혜택을 받는다. 프랑스 발생학 연구소 (IRD) 의 에릭 지로 (Eric Giraud) 와 그의 연구팀은 미국의 학술지 Proceedings of national academy of science (PNAS) 에 연구 결과를 다음과 같이 발표 하였다. 질소 고정 박테리아인Bradyrhizobium 에게는 태양 광선이 없이도 질소를 고정한다. 이 박테리아는 숙주인 Aeschynomene sensitiva 과 공생하면서 이 식물에게 필요한 질소를 공급해 준다. 그러므로 당연히 Aeschynomene sensitiva 는 질소 성분이 풍부해 진다. 이러한 연구 결과를 통해 박테리아가 벼농사에 간접적인 영향을 줄 것이라고 예측할 수 있다.

식물의 성장에 필요한 질소를 고정해 주는 박테리아가 있다는 것은 이미 오래전 부터 알려져 있었다. 이 박테리아에 관한 연구중의 하나가 프랑스 몽쁠리에에 있는 발생학 연구소의 ‘지중해와 열대지역에서의 공생’ 에 관한 연구실에서 수행 되었다. 질소 고정 박테리아는 식물의 뿌리가 아닌 줄기에서 발견 되었다. 이러한 결과는 지극히 드문 경우로 조사된 17000 종의 식물 가운데 30종 만이 줄기에서 질소 고정 박테리아가 발견된 것이다. 이 가운데 공생에 관한 연구를Bradyrhizobium 와 Aeschynomene sensitiva 를 대상으로 수행한 것이다..

너무나 당연하게도 식물의 줄기에서 질소를 고정하는 박테리아는 태양 광선과 접하게 된다. 연구원들은 4개의 유전자 배열을 찾아 냈는데 이 박테리아의 기능에 절대적인 작용을 하는 단백질의 유전자 배열을 알기 위해서였다. 다음에는 발효된 박테리아Bradyrhizobium 를 광합성의 영향을 받지 않는 곳에서Aeschynomene sensitiva 의 뿌리와 줄기에 투입하였다. 그런데 빛이 있을 때와 마찬 가지로 박테리아는 식물의 줄기 마디에 질소를 고정하기 시작한 것이다. 하지만 이 콩과 식물의 성장력과 줄기의 이분법에 의한 성장이 빛이 있을 때 보다도 느려 졌다. 이 실험으로 박테리아의 광합성 작용은 확실히 숙주인 식물에게 질소를 고정해 주는 기능 이외에도 식물에게는 필수적인 요소임이 밝혀졌다.

연구원들은 박테리아의 광합성에 대한 기능에 대해 두가지의 가설을 제안 하였다. 첫째, 식물 줄기의 표면에는 영양소가 저장되는 장소이다. 광합성 작용으로Bradyrhizobiumi 는 성장에 필요한 에너지를 공급한다. 그리고 식물이 마르는 것을 방지해 준다. 이 박테리아는 또한 식물의 새로운 세포에 투입하여 질소를 고정해 준다. 둘째, 식물 자체의 에너지에 관한 가설이다. 다시 말해 박테리아는 에너지 만을 만들어 낸다. 그 이유는 본인이 숙주로 삼고 있는 식물과의 교환을 원하기 때문이다.

이 연구 결과를 통해, Eric Giraud 와 그의 연구팀은 이미 알려진 Aeschynomene sensitiva 의 수정에 관하여 설명하였다. 이 콩과 식물은 아프리카 동부의 벼농사 지역에서 자란다. 그러면서 질소를 토양에 공급하여 토양을 기름지에 만든다. 이 점은 이 박테리아가 벼의 줄기에도 정착할 수만 있다면 벼농사에 이 박테리아를 직접적으로 이용할 수 있는 가능성을 비춘 것이다. 열대 지역에서는 토양에 늘 질소가 부족 하므로 만일 이 박테리아를 적절히 이용하면 토양에 질소 성분을 무한정 공급해 주는 공장을 갖게 되는 셈이다.

출처 : KISTI. 농림수산 등 록 일 2001-03-14 원문출판일 2001년 03월 09일

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