과학자들은 질병으로부터 작물을 보호하기 위해 식물의 미생물군집을 설계합 니다.

획기적인 발전으로 살충제 사용을 대폭 줄이고 식물 건강을 강화할 수 있는 다른 기회를 열 수 있습니다.

과학자들이 처음으로 식물의 미생물군집을 조작하여 식물을 질병으로부터 보호하는 ‘좋은’ 박테리아의 확산을 촉진했습니다.

에 발표된 연구 결과 네이처커뮤니케이션즈 중국과 오스트리아의 사우샘프턴 대학(University of Southampton) 연구진은 환경을 파괴하는 살충제의 필요성을 크게 줄일 수 있다고 밝혔습니다.

우리 몸 안팎, 특히 장에 살고 있는 수많은 미생물인 마이크로바이옴의 중요성에 대한 대중의 인식이 높아지고 있습니다. 우리의 장내 미생물 군집은 우리의 신진 대사, 질병에 걸릴 가능성, 면역 체계, 심지어 기분까지 영향을 미칩니다.

식물 역시 뿌리, 줄기, 잎에 서식하는 매우 다양한 박테리아, 곰팡이, 바이러스 및 기타 미생물을 보유하고 있습니다. 지난 10년 동안 과학자들은 식물의 미생물군집이 식물의 건강과 질병에 대한 취약성에 어떤 영향을 미치는지 이해하기 위해 식물 미생물군집을 집중적으로 연구해 왔습니다.

공동 저자인 Tomislav Cernava 박사는 “처음으로 우리는 식물의 미생물군집 구성을 표적화된 방식으로 변경하여 다른 해로운 박테리아로부터 식물을 보호할 수 있는 유익한 박테리아의 수를 늘릴 수 있었습니다.”라고 말했습니다. 논문의 저자이자 사우샘프턴 대학교 식물-미생물 상호작용 부교수입니다.

“이 획기적인 발전은 환경에 유해한 살충제에 대한 의존도를 줄일 수 있습니다. 우리는 이를 벼 작물에서 달성했지만 우리가 만든 프레임워크는 다른 식물에 적용하여 미생물군집을 개선할 수 있는 다른 기회를 열어줄 수 있습니다. 예를 들어, 작물에 영양 공급을 증가시키는 미생물은 합성 비료의 필요성을 줄일 수 있습니다.”

국제 연구팀은 벼의 리그닌 생합성 클러스터에서 발견된 특정 유전자가 미생물군집 형성에 관여한다는 사실을 발견했습니다. 리그닌은 식물의 세포벽에서 발견되는 복잡한 중합체입니다. 일부 식물 종의 바이오매스는 30% 이상의 리그닌으로 구성됩니다.

첫째, 연구자들은 이 유전자가 비활성화되면 특정 유익한 박테리아의 개체수가 감소한다는 사실을 관찰하여 미생물군집 공동체 구성에 있어서 그 중요성을 확인했습니다.

그런 다음 연구자들은 그 반대로 유전자를 과발현하여 특정 유형의 대사물(대사 과정에서 숙주 식물이 생산하는 작은 분자)을 더 많이 생성했습니다. 이는 식물 미생물군집에서 유익한 박테리아의 비율을 증가시켰습니다.

이러한 공학적 식물이 다음에 노출되었을 때 크산토모나스 오리자에 — 벼 작물에 세균성 마름병을 일으키는 병원균으로, 야생형 벼보다 저항력이 훨씬 더 강했습니다.

세균성 마름병은 아시아에서 흔히 발생하며 쌀 수확량에 상당한 손실을 가져올 수 있습니다. 일반적으로 오염시키는 살충제를 사용하여 통제되므로 보호적인 미생물군집을 갖춘 작물을 생산하면 식량 안보를 강화하고 환경에 도움이 될 수 있습니다.

연구팀은 이제 다른 유익한 미생물의 존재에 영향을 주어 다양한 식물 건강상의 이점을 얻을 수 있는 방법을 탐구하고 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/01/240104122013.htm