신젠타 차이나와 함께하는 미세조류 생물촉진제 연구

최근 PROTOGA와 Syngenta China Crop Nutrition 연구팀은 공동으로 진행한 연구 결과, 종속영양성 Auxenochlorella protothecoides의 세포외 대사산물이 고등식물 생장촉진제로서의 새로운 가능성을 제시하는 논문을 해양 의약품(Marine Drugs) 저널에 온라인으로 게재했습니다. 이 연구는 미세조류의 활용 범위가 농업 분야로 확대되어 고등식물 생장촉진제로서의 잠재력을 탐구하고 있음을 보여줍니다. PROTOGA와 Syngenta China Crop Nutrition 연구팀은 이번 공동 연구를 통해 미세조류 폐수에서 추출한 세포외 대사산물을 새로운 생물비료로 활용할 수 있음을 확인하고 그 타당성을 검증함으로써, 미세조류 산업 생산 공정 전반의 경제적 가치, 환경 친화성 및 지속가능성을 향상시켰습니다.

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▲그림 1. 그래픽 초록

현대 농업 생산은 화학비료에 크게 의존하지만, 화학비료의 과다 사용은 토양, 수질, 대기 오염 및 식품 안전 문제를 야기합니다. 녹색 농업은 친환경, 친환경 기술, 친환경 제품을 포괄하며, 화학 농업에서 생물학적 내재 메커니즘에 주로 의존하고 화학비료와 살충제 사용을 줄이는 생태 농업으로의 전환을 촉진합니다.

미세조류는 담수 및 해양 생태계에서 발견되는 미세한 광합성 유기체로, 단백질, 지질, 카로티노이드, 비타민, 다당류 등 다양한 생리활성 물질을 생산할 수 있습니다. 클로렐라 불가리스(Chlorella Vulgaris), 스케네데스무스 콰드리카우다(Scenedesmus quadricauda), 남세균(Cyanobacteria), 클라미도모나스 라인하르티(Chlamydomonas reinhardtii) 등의 미세조류는 사탕무, 토마토, 알팔파 등의 농작물에 생물 자극제로 사용되어 종자 발아율 향상, 활성 물질 축적 촉진, 식물 생장 증진에 도움을 줄 수 있다고 보고되었습니다.

폐수 재활용 및 경제적 가치 증대를 위해 PROTOGA는 신젠타 중국 작물영양팀과 협력하여 옥세노클로렐라 프로토테코이데스 폐수(EAp)가 고등식물 생장에 미치는 영향을 연구했습니다. 연구 결과, EAp는 다양한 고등식물의 생장을显著하게 촉진하고 스트레스 저항성을 향상시키는 것으로 나타났습니다.

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▲그림 2. EAp가 모델 식물에 미치는 영향

우리는 EAp에서 세포외 대사산물을 확인하고 분석한 결과, 50종의 유기산, 21종의 페놀 화합물, 올리고당, 다당류 및 기타 활성 물질을 포함하여 84종 이상의 화합물이 존재함을 발견했습니다.

본 연구에서는 미세조류 다당류의 작용 메커니즘을 다음과 같이 추정한다: 1) 유기산 방출은 토양 내 금속 산화물의 용해를 촉진하여 철, 아연, 구리 등의 미량 원소 이용률을 향상시킨다. 2) 페놀 화합물은 항균 또는 항산화 효과를 가지며, 세포벽을 강화하고 수분 손실을 방지하거나 신호 전달 분자로서 작용하여 세포 분열, 호르몬 조절, 광합성 활동, 영양소 무기화 및 생식에 중요한 역할을 한다. 3) 미세조류 다당류는 아스코르브산 함량과 NADPH 합성효소 및 아스코르브산 과산화효소의 활성을 증가시켜 식물의 광합성, 세포 분열 및 비생물적 스트레스 내성에 영향을 미친다.

참조:

1.Qu, Y.; 첸, X.; 마, B.; 주, H.; 정, X.; 유제이; 우, Q.; 리, R.; 왕, Z.; Xiao, Y. 종속영양 Auxenocloella protothecoides의 세포외 대사산물: 고등 식물을 위한 생물 자극제의 새로운 공급원. 3월 Drugs 2022, 20, 569. https://doi.org/10.3390/md20090569


게시 시간: 2022년 12월 2일