뿌리가 단단한 토양을 통과하는 방법 ^{CEFR B2}

토양 다짐은 무거운 차량과 농기계가 흙을 심하게 누르면서 심각한 농업 문제가 되었다. 특히 가뭄으로 토양이 건조해지면 이 문제는 더 커진다. 연구진은 이러한 환경에서 뿌리가 어떻게 구조를 바꿔 단단한 토양을 통과하는지 규명하고 그 결과를 학술지 Nature에 발표했다.

연구팀은 뿌리가 조밀한 물질을 밀어 넣을 때 좌굴을 견디기 위해 간단한 공학 원리를 사용한다고 밝혔다. 관의 직경이 크고 외벽이 더 강하면 단단한 물질 속으로 밀어 넣을 때 좌굴에 더 잘 저항한다는 실험 결과가 있다. 실험실 관찰에서는 뿌리가 부풀고 외층을 강화해 토양 사이를 스스로 밀고 내려가는, 일종의 생물학적 쐐기 같은 구조 변화가 확인되었다.

연구진은 이 구조 변화의 세포적·분자적 단계를 규명했고, 특정 전사인자의 수준을 올리면 뿌리가 다진 토양을 더 잘 관통한다는 사실을 발견했다. 또한 셀룰로오스 생산을 조절하는 것으로 보이는 추가 전사인자들도 확인되어 식물 형태와 구조를 바꿀 가능성이 제시되었다. 연구자들은 이 결과가 기계나 가뭄으로 다져진 토양에 더 적합한 작물 개발과 지속 가능한 농업에 도움이 될 수 있다고 말했다.

이 연구에는 코펜하겐 대학교와 노팅엄 대학교, 상하이 자오퉁 대학 등 여러 기관이 참여했다. 주요 증거는 벼 실험에서 나왔고, 애기장대에서도 일부 요소가 확인되어 이 원리가 여러 식물에 걸쳐 작동할 가능성이 있다.