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토마토 생육에 도움 주는 ‘마이크로 바이옴’농진청, 뿌리와 뿌리 주변 분석… 작물 생육 최적화에 활용 기대

농촌진흥청(청장 김경규)은 차세대 염기 서열 분석(NGS)으로 전국 23개 시설 재배지에서 토마토 식물체 뿌리 내부(내권)와 뿌리 주변 토양(근권)에 서식하는 다양한 마이크로 바이옴을 분석했다고 밝혔다.

식물 마이크로 바이옴은 식물과 더불어 사는 미생물과 유전체 전체를 일컫는 말로, 식물과 긴밀하게 상호 작용하면서 생육을 촉진하고 병원균, 가뭄, 저온·고온 등 외부 스트레스 저항성을 키운다.

분석 결과, 마이크로 바이옴은 내권, 근권, 토양에 따라 뚜렷하게 구분됐다. 이는 식물체 부위별로 공생 미생물의 종이 다르고 식물 생육에 미치는 영향도 다름을 의미한다.

뿌리에 존재하는 마이크로 바이옴은 뿌리 주변 미생물 중 일부가 선택적으로 뿌리 안으로 들어가 공생하므로 뿌리 주변보다 종 다양성은 상당히 낮은 것으로 확인됐다.

pH, 염류 집적 정도 등 토양 화학적 특성이 뿌리 주변 마이크로 바이옴 구조에 큰 영향을 줘 마이크로 바이옴이 환경 변화에 민감하게 반응하는 것도 알 수 있었다.

토마토 뿌리 안에는 엔테로박터, 스트렙토마이세스, 슈도모나스, 배리오보랙스 등 식물 생육 촉진 호르몬 분비, 식물체 내 산화 물질과 식물 스트레스 물질 분해, 항생 물질 생성 등 유익한 작용을 한다고 알려진 균이 높은 비율로 서식하고 있었다.

이들은 토마토 생육을 증진시키는 동시에 환경 스트레스에 대한 저항성을 높이는 역할을 하는 것으로 추정된다.

뿌리 주변에 서식하는 마이크로 바이옴은 뿌리 내부 서식 마이크로 바이옴보다 매우 복잡한 미생물 간 네트워크를 통해 상호 작용을 하고 있었다. 이는 토마토의 외부 스트레스 저항성을 높이는데 기여하는 것으로 분석됐다.

이번 연구는 대규모 시설 재배지의 토마토 뿌리에 서식하는 세균, 고균, 진균을 포함하여 광범위하게 마이크로 바이옴을 분석한 세계 최초의 연구이다. 연구 결과는 올해 6월 학술지인 <Scientific Reports>에 게재돼 학술적으로도 인정받았다.

농촌진흥청 국립농업과학원 김남정 농업미생물과장은 “현재 작물 마이크로 바이옴 연구는 초기 단계이나 앞으로 식물-미생물 상호 작용을 이용해 작물 생육 최적화에 활용할 수 있을 것으로 기대한다.”라고 말했다.

농촌진흥청은 차세대 염기 서열 분석(NGS)으로 전국 23개 시설 재배지에서 토마토 식물체 뿌리 내부(내권)와 뿌리 주변 토양(근권)에 서식하는 다양한 마이크로 바이옴을 분석했다. 그림은 뿌리 영역별 마이크로 바이옴의 변화. [제공=농촌진흥청]

이광조 기자  lgj@youngnong.co.kr

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