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작물에 있어서 알루미늄독성의 다양성과 내성의 분자메커니즘

전문가 제언: ○ 산업화의 진전과 생활수준의 향상으로 인해서 에너지원으로 쓰이는 화석연료의 과다사용에 기인하여 지구의 대기상태가 날로 악화되고 있고 동시에 각종 산성물질의 이동 및 점진적인 지상낙하로 인해 토양 및 수질산성화는 이제 심각한 사회적인 문제로 대두되었다. 토양산성화는 경작지의 건강한 작물생육에 마이너스영향을 주어 농산물생산의 감소라는 결과가 인류를 위협하는 날이 멀지 않을 것이다. 또한 유기농산물을 즐기려는 well-being식문화의 확산도 어쩌면 이러한 산성토양으로 인해 상당한 도전에 직면할 것으로 예상된다.

○ 산성토양의 중요한 구성성분인 알루미늄원소는 토양을 구성하는 물에 녹아서 아주 낮은 농도에서도 식물생육의 기초가 되는 뿌리에 흡착하여 여러 생체성분과 킬레이트를 형성하여 식물의 생육을 저해하게 된다. 특히 등급 A의 특성을 강하게 나타내는 알루미늄이온은 뿌리에 있는 세포표층의 세포벽이나 원형질막에 강하게 결합하여 불과 수 시간 이내에 세포의 분열과 신장이 일어나는 것을 방해하는 역할을 하게 되고 결국 세포사에 이르게 된다.

○ 식물의 알루미늄에 대한 응답반응으로는 식물의 종류에 따라서 고유한 유기산을 방출하게 되는데 방출되는 유기산이 알루미늄과 킬레이트를 형성하여 무독화 됨으로써 알루미늄의 역할을 배제시키는 내성을 갖게 되는 것이다. 밀에 존재하는 ALMT1단백질유전자는 식물뿌리의 원형질막에 존재하면서 밀의 알루미늄내성을 부여하는 기능을 하는 유전자로 밝혀졌다. 따라서 이런 특수 유전자의 형질전환을 통해서 모든 작물에 산성토양내성을 부여할 수 있는 분자육종기술이 개발된다면 산성토양으로 인한 생태계 파괴에서 구제되는 길이 열릴 것이다.

○ 본고는 토양에서의 알루미늄의 독성역할과 관련한 여러 연구보고서의 하나로 전혀 새로운 접근은 아니지만 산성토양에서의 알루미늄에 의한 독성 및 내성에 대한 총괄적인 보고로 이 분야에 관심이 있는 연구자들에게 참고가 될 것이다.

저자: Takayuki SASAKI ; Yoko YAMAMOTO
자료유형: 학술정보