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식물에 필요한 공기 중 질소
식물에 필요한 공기 중 질소
  • 이수인
  • 승인 2014.05.22 22:30
  • 댓글 0
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▲ 이수인 농촌진흥청 국립농업과학원 생물소재공학과
 질소는 공기 중 78%를 차지하고 단백질의 중요한 성분요소로 무색무취의 기체로 상온에서는 불활성이지만 고온이 되면 산소와 화합합니다. 질소는 공기 속에 포함된 산소보다 반응이 작아 산소보다 양이 많고 화학적으로 매우 안정적이어서 다른 물질과 반응이 잘 일어나지 않습니다. 또 한 산소는 생물의 호흡으로 쓰이지만, 질소는 들어간 만큼 다시 나오기 때문에 질소충전을 해줘야 합니다. 그래서 식물은 직접 질소를 사용할 수 없어 뿌리혹박테리아에 의한 질소고정을 통해서만 질소성분을 얻을 수 있습니다.

 공기 중에 질소는 많이 있지만 결합력이 강해 분해해 다른 화합물을 만들기 어려워 질소분자 상태로 식물이 질소를 이용할 수가 없습니다. 식물이 질소를 이용할 수 있는 형태로 바꾸는 것을 질소 고정인데 인공적으로 질소로부터 암모니아를 합성하거나 미생물이나 세균을 이용해 질소 고정이 일어나도록 할 수 있습니다. 최근 공기 중 질소를 고정할 수 있는 농작물 발달 기술이 영국 노팅엄대학교 연구진에 의해 개발됐습니다. 식물 뿌리의 세포에 질소 고정 박테리아를 삽입하는 방법으로 세포 내적으로 모든 주요 곡물에 대량 서식이 가능한 사탕수수 내 질소 고정 박테리아의 특정 유전자 발견을 통해서 이뤄졌습니다. 자연적으로 발생하고 확보된 질소 고정 박테리아를 바탕으로 종자를 통한 식물 세포로의 세포내적 정용은 질소 고정 능력을 식물의 모든 세포에서 제공돼 박테리아로 코팅되며 공생적 상호 이익 관계의 형성과 자연적 실소 생산이 가능해집니다.

 이러한 신기술을 통해 식물의 질소 필요량을 충족함으로써 농업 분야에 상당한 영향을 끼칠 수 있습니다. 식물이 자연적으로 질소를 확보할 수 있게 된다면 높은 경제적 비용과 환경오염, 고에너지 비용 등이 동반되는 화석연료 기반 합성 질소 비료의 의존성에서 탈피할 수 있습니다. 또한 친환경적으로 모든 곡물에 적용이 가능해져서 비료 생산 비용 감소를 통한 상당한 경제적 이익 등으로 농업 분야의 재편 가능성을 보여 줄 수 있습니다.

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