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저개발국 쌀 문제 해결하는 '착한' 비료 나온다

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2018년 02월 24일 00:00 프린트하기

지구에는 맛있고 건강한 것을 먹기 위해 열을 올리는 사람이 반이다.

그런데 그 나머지 많은 아직도 굶주리고 있다.

-장지글러, 왜 세계의 절반은 굶주리는가 中

 

 

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아프리카 국가뿐만이 아니다. 도시화가 안된 중국의 일부 지역, 북한 등 아시아를 포함해 수많은 국가의 국민들은 굶주림에 떨고 있다. 때문에 보다 높은 생산성을 가져다 줄 비료 생산은 농업계의 핵심 과제였다. 여기에 자연에 해를 덜 입히는 특성까지 갖추면 금상첨화다.

 

현재까지 개발된 비료는 주로 질산염과 암모니아 등의 성분으로 만들어진다. 이 비료를 쓰면 식물의 생산성은 높아지지만 물 속으로 유출되거나 공기 중으로 휘발될 때 환경오염을 일으키는 문제도 무시할 수 없었다. 우리가 먹는 대표적 곡물인 쌀이나 밀은 비료에 섞인 질소들을 40%정도만 이용할 뿐이다. 나머지 질소의 일부를 미생물이 사용하긴 하지만 대부분이 환경오염원으로 작용한다. 

 

그런데 최근 곡물의 생산성을 높이면서 오염 가능성은 낮추는 새로운 비료 개발의 길이 열렸다. 두 마리 토끼를 동시에 잡는 방법이 나온 것이다.

 

중국과학원과 미국 미시간대 등 공동 연구팀이 식물의 질소 흡수 능력에 관여하는 단백질의 발현을 조절해 더 많은 질소를 이용하게 하면 성장 속도가 빨라져 생산성도 높아진다고 23일 학술지 ‘식물 세포’에 발표했다.

 

 

대조군인 일반 벼(맨왼쪽)과 달리 질소운반체(OsNRT1.1A)를 돌연변이한 벼들이 모두 더 크게 자랐다. 가장 오른쪽이 생산성이 최대로 측정된 벼의 모습니다-중국과학원
대조군인 일반 벼(맨왼쪽)과 달리 질소운반체(OsNRT1.1A)를 돌연변이한 벼들이 모두 더 크게 자랐다. 가장 오른쪽이 생산성이 최대로 측정된 벼의 모습니다-중국과학원 제공

식물에는 땅에 뿌려진 비료 속 질소를 흡수해 뿌리와 줄기 등으로 운반하는 다양한 질소운반체 단백질(NRT)이 있다. 연구팀은 먼저 흔히 쓰이는 1년생 벼(Oryza sativa) 품종의 NRT 중 줄기까지 운반하는 질소운반체(OsNRT1.1A)의 유전자에 돌연변이를 가했을 때, 식물이 질소 분자나 암모니아를 덜 흡수할 뿐아니라 생산성이 80% 낮아지고 꽃을 늦게 피우는 것을 발견했다.

 

연구팀은 OsNRT1.1A가 벼가 질소를 흡수하는데 중요한 역할을 하는 질소 운반체이며, 벼의 성숙도에도 중요한 역할을 하는 것으로 분석했다. 이를 바탕으로 연구팀은 OsNRT1.1A를 과발현시키는 돌연변이 품종을 만들어 수년간 벼의 성숙도와 생산량을 비교했다.

 

그 결과 돌연변이 품종이 꽃을 1~2일 일찍 피우는 등 성숙도가 빨라졌으며, 생산성도 30%에서 최소 60%이상 향상된 것을 확인했다. 더 많은 질소를 흡수해 오염 가능성을 줄이면서 생산성도 높이는데 성공한 것이다. 특히 고도가 높은 지역에서 한 해에 두 번 곡물을 재배하는 이모작을 진행하는 데 도움을 주리란 기대다.

 

연구를 이끈 중국과학원 식물유전학실험실 첸카이 추 교수는 “해마다 1억2000만 톤에 달하는 질소 비료가 땅에 뿌려진다”며 “질소 운반체를 개량하는 새로운 비료 개발법을 이용하면 성숙도를 조절해 생산성을 높이고 환경오염은 줄일 수 있을 것”이라고 말했다.

 

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