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식물의 아연 운반체

전문가 제언: ○ 생물의 효소나 전사인자(轉寫因子, transcription factor) 등 1,200가지 이상의 단백질기능에 아연이 필수적이다. 300가지 이상의 효소 보조인자, 아연결합형 전사인자(轉寫因子) 및 단백질 간 상호작용에 필요한 보조인자로서 작용하며, DNA나 RNA의 중합효소가 보조인자로 하는 아연은 세포분열에도 필수적이기 때문에 미량영양원소로 부족하면 동‧식물의 생육에 지장이 있다.

○ 식물이 금속을 흡수할 때 운반체(運搬体, transporter)를 이용하는 것은 기본방식이다. 토양액에 접한 식물의 뿌리세포(주로 모근이나 표피세포)가 아연 운반체의 역할로 아연을 흡수(운반)한다. 뿌리 표층세포의 아포플라스트(apoplast)로 내피세포에 흡수하기도 한다. 아연이 도관을 따라 지상부로 가는 과정에서, 세포막 안에서 밖(도관)으로 방출되어 지상부로 가서 운반체가 다시 세포 안으로 보낸다.

○ 반대로 아연이 지나치게 많은 광산폐수나 중금속 공장폐수, 강하분진 영향토양, 하수오니 배합(配合)토양은 식물생장에 피해를 준다. 아연이 많으면 철 등 다른 금속원소의 흡수저해로 인한 식물의 황백화(黃白化)현상으로 광합성을 저해하는데, 지나치면 세포 안의 유리(遊離)이온(free ion)을 체관(篩管, 師管)에서 다른 부위에 재분배하거나 액포(液胞, vacuole)에 격리시키고, 세포질의 단백질이나 저분자 킬레이트(chelate) 물질과 결합하여 세포 내의 아연 유리 이온을 거의 없앤다.

○ 아연 운반연구를 농업기술에 응용할 수 있다. 아연이 적은 토양에도 자랄 수 있는 작물을 개발하는 것이다. 아연이 모자라는 토양은 지질연대가 오래되어 토양 중 아연의 절대량이 적은 토양 및 아연은 있으나 pH가 높아 식물이 아연을 잘 흡수할 수 없는 토양으로 나눈다. 전자는 식물이 흡수하기 쉬운 아연비료와 그 시비법의 개발이고 후자는 토양의 불용성 아연을 흡수할 수 있게 하는 것이다.

○ 사람의 건강증진을 위하여 아연함량이 높은 식물개발이 필요하다. 아연결핍으로 인한 건강장해는 세계인구의 약 50% 이상으로 추정한다. 따라서 곡물이나 사료의 아연함량을 증가시키는 방법이 절대적이다.

저자: Motofumi Suzuki, Naoko Nishizawa
자료유형: 학술정보