질소를 고정하는 콩과류의 뿌리혹 박테리아

녹비 작물에 대한 자료 시리즈의 보충 내용입니다. 이전 기사에서는 가장 흥미로운 콩과류의 녹비 작물을 다뤘으며, 그 효율성의 비밀은 질소를 고정하는 뿌리혹 박테리아에 있었습니다.

Д.Н. 프랴니쉬니코프: “콩과 식물은 태양 에너지를 무료로 이용하여 대기 질소를 처리하는 소규모 공장과 같습니다.”

질소는 왜 필요할까요?

모든 농업에서 가장 중요한 영양소는 질소(N)입니다. 질소는 대기 중 가장 풍부한 기체이며(78-79%), 지구상의 다른 곳에서는 쉽게 찾을 수 없습니다. 질소는 일부 비에 녹아 들어있지만 그 양은 연간 1헥타르당 15kg에 불과하며, 대기에 풍부하더라도 생물학적으로 이용 가능한 형태로 변환하기 어렵습니다. 질소를 생물학적 시스템에서 사용하려면 N2 분자의 삼중 결합을 끊어야 하며, 이는 매우 어려운 작업입니다.

질소는 얻기 어렵지만 수요가 높은 영양소입니다. 질소 없이는 생명의 기본 단위인 아미노산과 단백질이 존재할 수 없습니다.

리조비움이란 무엇인가요?

다행히도 자연에는 리조비움(Rhizobium)이라는 질소를 고정하는 뿌리혹 박테리아 그룹이 존재합니다. 리조비움은 질소 고정을 담당하는 유일한 생물은 아니지만, 오늘날 대부분의 작업을 수행하고 있습니다.

Rhizobium 박테리아는 니트로제네이즈라는 단백질을 암호화하는 특별한 DNA 서열을 가지고 있습니다. 니트로제네이즈는 질소 결합을 분해하고 질소를 생물학적으로 이용 가능한 형태로 전환하는 효소입니다. 이 과정은 박테리아 입장에서 에너지가 많이 소모되는 작업입니다. 그러나 식물과의 파트너십 덕분에 리조비움은 식물이 광합성을 통해 이산화탄소와 태양광으로 생성한 탄수화물을 얻습니다. 박테리아는 설탕을 대가로 질소를 제공합니다. 뿌리혹 박테리아인 리조비움은 토양에서 식물의 뿌리 세포로 침투하며, 증식을 통해 커다란 군락을 형성합니다. 이는 우리가 육안으로 볼 수 있는 콩과 작물 뿌리의 구체처럼 보입니다.

리조비움

특정 식물만이 질소 고정 뿌리혹 박테리아와 관계를 형성할 수 있습니다. 이 식물 그룹은 식물학적으로 콩과 식물에 속합니다. 좋은 예로는 클로버, 알팔파, 완두콩, 강낭콩, 땅콩이 있습니다.

식물 뿌리의 리조비움 뿌리혹 질소 고정 박테리아

음식을 키우고 싶어하는 모든 사람에게 콩과 작물은 유익합니다. 비료를 구매하지 않을 수는 없겠지만, 비용을 상당히 절감할 수 있으며, 콩과 식물의 이점은 그뿐만이 아닙니다. 이 기사에서는 콩과 녹비 작물에 집중하지 않고, 이 주제는 여기 에서 더 자세히 다룰 수 있습니다. 간단히 언급하자면, 콩과 식물을 토양에 섞어 넣으면 분해 후 다른 작물을 위한 이용 가능한 질소를 토양에 남깁니다.

출처: “Homestead and Gardens” , 아이다호의 호두-자두 농장에서 근무하는 한 농업 전문가의 블로그.