획기적인 연구에 따르면 식물의 산화질소 수치를 줄이면 질소 흡수가 크게 향상되고 쌀과 애기장대에서 질소 사용 효율성(NUE)이 개선되어 보다 지속 가능한 농업 관행에 대한 유망한 경로를 제공할 수 있습니다. 이 혁신적인 접근 방식은 유해한 질소 비료에 대한 의존도를 줄이는 동시에 작물 수확량을 높일 수 있습니다.
질소는 식물 성장에 중요한 영양소이지만 현대 농업에서 무기 질소 비료를 사용하는 것은 심각한 문제를 야기합니다. 분할 질소 비료 살포 및 서방성 비료와 같은 농업 관행은 일반적으로 NUE를 촉진하는 데 사용되지만 이러한 방법에는 환경적 단점이 있습니다. 비료 살포 중 과도한 질소산화물 배출은 대기 오염의 원인이 되며, 이러한 비료의 생산은 전 세계 온실가스 배출의 주요 원인입니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 미국 국립식물게놈연구소(National Institute of Plant Genome Research, NIPGR)의 연구원들은 식물 내 NO 수치를 조절하면 NUE를 향상시킬 수 있음을 입증했습니다. Jagannath Swain 박사, Jagadis Gupta Kapuganti 박사, Nidhi Yadav 박사 및 Sanjib Bal Samant 박사가 이끄는 그들의 연구는 NO 수준을 조작하면 식물의 질산염 수송체, 특히 효율적인 질소 흡수를 담당하는 고친화성 수송체(HAT)를 조절할 수 있음을 발견했습니다.
연구팀은 약학적 접근법을 사용하여 질소 흡수에 미치는 영향을 관찰하기 위해 산화질소 공여체(SNAP) 및 제거제(cPTIO)로 야생형 식물을 처리했습니다. 이 연구는 천연 산화질소 제거제인 피토글로빈을 과발현하면 친화성이 높은 질산염 수송체의 발현이 증가한다는 것을 밝혔습니다. 그 결과 특히 산화질소가 낮은 조건에서 질소를 보다 효율적으로 흡수하고 식물 성장과 질소 함량을 높일 수 있었습니다. 특히, 이 접근 방식은 특히 질소 가용성이 낮은 환경에서 더 적은 질소 투입으로 NUE를 개선하는 데 상당한 가능성을 보여주었습니다.
이 연구의 가장 흥미로운 측면 중 하나는 다양한 농업 생태계에 광범위하게 적용될 수 있는 잠재력입니다. 연구팀은 천연 산화질소 제거제 역할을 할 수 있는 박테리아를 토양에 도입하여 식물의 질소 사용 효율성을 더욱 높일 수 있는 가능성을 모색하고 있습니다.
식물의 산화질소 수치를 조절하는 새로운 전략은 비싸고 환경에 해로운 비료에 크게 의존하는 기존 방법과 대조를 이룹니다. 연구진은 유전학적, 약리학적으로 산화질소 수치를 조정함으로써 합성 비료에 과도하게 의존하지 않고 질산염 수송체를 조절하고 질소 흡수를 촉진하는 지속 가능한 방법을 찾았습니다. 이는 더 높은 작물 수확량과 환경적 지속 가능성을 모두 지원하는 보다 효율적인 농업 관행을 위한 길을 열 수 있습니다.
수석 연구원 중 한 명인 Kappuganti 박사는 질소 비료가 환경에 미치는 영향을 줄이는 데 도움이 되는 이 연구의 중요성을 강조했습니다. “우리의 연구는 질소 비료의 필요성을 크게 줄일 수 있는 NUE를 개선하기 위한 새로운 접근 방식을 제공하여 환경과 농업 생산성 모두에 도움이 됩니다.”
