동아대 연구팀, 세계 최초로 ‘식물 근권 미생물 간 공생 상호작용’ 기전과 기능 밝혀

국내 연구진이 세계 최초로 식물 근권(식물 뿌리둘레의 영역) 미생물 간 공생 상호작용 기전과 기능을 밝혀 학계의 비상한 관심을 받고 있다.

동아대 연구팀이 규명한 식물 근권 미생물 간 공생 상호작용 기전과 기능도. 동아대 제공

동아대는 이선우·이상무 교수(응용생물공학과) 연구팀이 미생물 생태학 분야 세계 최고 저널인 국제미생물생태학지(ISME) 온라인 판에 논문을 게재했다고 17일 밝혔다. 이번 연구 성과는 2018년 네이처 바이오테크놀로지에 발표된 논문에 이어, 대학원생과 박사급 연구원들의 땀방울이 모여 이뤄낸 성과로 눈길을 끈다.

이 교수 연구팀은 ‘식물 근권에서 도우미 미생물과 수혜자 미생물 간 공생 협력이 토마토 식물을 건강하게 한다’는 제목의 논문에서 세계 최초로 식물 근권 미생물 간 공생 상호작용 기작과 활용법을 규명했다.

‘식물 근권’은 식물 뿌리가 토양 내에서 자라 그 영향이 미치는 범위를 말하며, 그곳에서 검색 가능한 미생물(세균, 방선균, 사상균) 집단을 의미한다. 화학농약이나 화학비료를 대체하기 위한 친환경 수단으로 자연에 존재하는 유용 미생물이 일부 쓰이지만, 대다수 미생물은 배양이 안 돼 환경으로부터 유용 미생물 자원을 획득하는 것이 매우 어려운 것으로 알려져 있다.

연구팀은 이를 극복하기 위해 난배양성 수혜자 세균과 공생하는 도우미 세균의 상호작용을 탐구했다. 미생물 공동 배양 기법과 도우미 세균의 변이체 연구로 ‘근권 토양에서 도우미 Pseudomonas putida H3가 생산하는 숙신산이 난배양성 수혜자 Niallia sp. RD1의 생장과 complex II 의존적 세포 호흡으로 에너지 생성을 보조한다’는 것을 최초로 입증했다. 두 세균 간 공생 상호작용은 토마토 풋마름병 발병을 억제하고, 토마토 생육을 촉진하는 것으로 나타났다.

왼쪽부터 동아대 응용생물공학과 이상무 교수, 로니야 타파마가 박사, 정민경 석사, 이선우 교수

이 교수는 “식물 뿌리 미생물 군집에서 난배양성 수혜자와 도우미 미생물 사이의 에너지 요구성이 중요하다는 것을 새롭게 밝혀냈다”며 “이는 다양한 자연 환경에서 미생물 상호의존 과정과 세균의 난배양성에 대한 새로운 통찰력을 제공할 것으로 기대된다”고 말했다.

한편 이번 논문에는 이선우·이상무 교수를 비롯한 로니야 타파마가 박사(공동 제1저자), 정민경(대학원 재학·공동 제1저자), 권주환·최민서·이형주(대학원 재학), 레이스 칸 박사(이상 동아대 응용생명과학과)와 이승엽 박사(국립농업과학원), 공현기 교수(충북대) 등이 참여했다.

부산=오성택 기자 fivestar@segye.com