광합성은 식물만이 하는 것 아냐…

2024.04.01 05:09:44

미생물, 특히 세균들도
광합성 역할을 수행할 수 있어

48시간 정도 미생물을 배양하면 배양액 1㎖당 1천만마리에서 많게는 10억마리까지 자라는데 현미경으로 관찰하면 빽빽하게 자라는 것을 확인할 수 있다. 그런데 그렇게 자란 미생물들의 무게는 얼마나 될지 궁금해서 무게를 측정해 보았다. 
먼저 광합성세균이 가장 빨리 자라기 때문에 48시간 동안 배양한 광합성 배양액을 준비해서 원심분리기를 이용해서 3,500rpm으로 20분을 돌려서 미생물만을 분리하였다. 그렇게 밑으로 모여진 광합성 배양체만을 분리하여 무게를 측정해보니 3%만이 미생물 균체로 확인되었다. 물론 3%도 수분이 포함된 것이므로 실제 미생물의 무게는 더 작을 것이다. 


식물 호르몬은 아주 극소량으로도 효능 나타낼 수 있어 
우리가 농업 현장에서 사용하고 있는 미생물 배양액에 실제 미생물의 함량은 무게로 3% 정도 되는 것이다. 그런데 원심분리를 해서 밑으로 모아진 미생물 균체 말고 그 위에 맑은 용액을 상등액이라고 하는데 거기에는 미생물이 만들어 낸 물질들이 모아져 있다. 흔히 2차 대사산물이라고 하는데 식물 성장에 도움을 주는 호르몬이 있을 수 있고 다른 미생물의 성장을 억제하는 항생제도 상등액 안에 들어있을 수 있다.

식물 호르몬은 아주 극소량으로도 효능을 나타낼 수 있는데 미생물 중에는 식물 성장에 도움을 주는 호르몬을 만들어 내는 녀석들이 있다. Erwinia sp.(어위니아)와 같은 병원균들도 식물 성장 호르몬을 만들어 내는데 Pseudomonas spp.(슈도모나스)에 속하는 세균들이 호르몬이나 항생제등 우리 인간에게 유용한 물질들을 잘 만들어낸다. 다만 배양 후 금방 죽기 때문에 사용하기가 쉽지 않지만 안전하다고 판명된 슈도모나스에 속하는 미생물들은 농업기술센터 유용 미생물 배양실에서 배양 공급하면 농업인들에게 상당히 큰 도움이 될 것으로 판단된다.   

식물의 광합성(光合成)은 태양으로부터 오는 빛 에너지를 식물의 엽록소에서 포도당을 만드는 과정이다. 모든 식물이 광합성 작용을 진행할 수 있으며 식물은 광합성을 할 수 있는 능력이 있기 때문에 외부에서 별도의 영양분 공급이 안 되더라도 생존에는 아무런 문제가 없다. 이러한 특징으로 인해 식물을 독립영양생물이라고 부른다.
식물은 물과 이산화탄소 그리고 빛만 있으면 식물 세포내 엽록소라는 곳에서 포도당을 무한정 만들어 내는데 반해 우리 사람이 포도당을 얻기 위하여 탄수화물인 밥을 꼭꼭 씹어서 입에 있는 침인 효소(아밀라아제)에 의해 녹여내고 그렇게 해서 녹여낸 포도당이 소화기관인 소장에서 흡수가 되어야만 세포 구석구석으로 포도당이 배달이 되는 것이다. 인간보다는 식물이 편하고 번거롭지도 않은 것 같다. 


우리가 볼 때 빛(光)이라고 하면 무형의 밝은 광선을 생각하는데 실제로 빛에는 아주 아주 작은 덩어리(입자)가 연속적으로 쏟아져 오는 집합체이다. 아주 작은 입자들이 쏟아져 오는 것이 빛인데 빛의 입자가 엽록소를 쳐주면서 엽록소가 자극을 받아 포도당을 생산하는 것이다. 그런데 빛마다 입자가 오는 속도가 다르며 그 속도에 따라서 우리가 볼 수 있는 빛이 있고 볼 수 없는 빛이 있다. 우리가 볼 수 있는 빛을 가시광선(可視光線, visible light)이라 하고 7가지 무지개색이 그것이다. 
가시광선 중에서 가장 파워가 적은 색이 빨강색이고 그나마 강력한 색이 보라색이다. 가시광선보다 더 많은 에너지를 가지고 있는 빛을 자외선(紫外線, ultraviolet rays)이라 부르는데 한자에서 볼 수 있듯이 보라색을 뜻하는 보라색(紫) 바깥쪽에 있는 빛이라 해서 자외선이라 부르는 것이다. 식당에 가면 컵을 자외선으로 소독을 하거나 실험실에서 무균실(클린벤치, clean bench)에 자외선을 켜놓아 잡균이 오염되는 것을 방지하는데 모두 다 자외선이 가지고 있는 강력한 파괴력을 이용하는 것이다. 


작물의 생장을 조절하며 작물이 
잘 자라도록 도와주는 식물 호르몬도 생산

광합성은 식물만이 하는 것이 아니라 미생물 특히 세균들도 그 역할을 수행할 수 있다. 특히 Rhodopseudomonas palustris(로도슈도모나스 팔루스트리스)라는 광합성 세균은 외부 환경 조건에 그다지 영향도 잘 안받고 먹이로 사용되는 배지도 까다롭지 않다. 빛이 있으면 있는 대로 자라고 없으면 없는 대로 자라는 성질이 순한 녀석들이다. 성질만 순한 것이 아니다. 작물의 생장을 조절하며 작물이 잘 자라도록 도와주는 식물 호르몬도 생산해낸다. 


또한 식물의 뿌리가 잘 뻗어나가도록 도와주며 토양 양분을 잘 흡수할 수 있도록 해주는 옥신이라는 호르몬도 만들어낸다. 또한 이 광합성 세균의 세포내에는 카로티노이드(carotenoid)라는 천연색소를 만들어 작물에 응용할 수 있는데 과일의 착색을 증진시켜 상품성을 높일 수도 있고 당도를 증진시켜 맛 좋은 과일을 생산할 수 있을 뿐만 아니라 사료첨가제로도 응용할 수 있다. 
그 외에 실험실에서 입증된 효과로는 공기 중의 질소를 작물이 흡수할 수 있도록 도와주는 질소 고정 능력과 식물 생장 조절물질인 5-aminolevulinic acid(ALA)를 합성하고 토양 내 방선균이 우점할 수 있도록 지원하는 역할도 한다. 외국에서 발표된 연구 논문에는 온실가스와 중금속 제거 능력도 있다고 하는데 여하튼 농사에 많은 도움을 줄 수 있는 유용한 미생물임에는 틀림이 없다. 



뉴스관리자 newsam@newsam.co.kr
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