[표지로 읽는 과학]비료 덜 쓰고 벼 수확량 늘리는 방법

2020.02.09 06:52
사이언스 제공
사이언스 제공

국제학술지 ‘사이언스’는 이달 7일 멀리까지 퍼져있는 산등성를 가득 채운 벼의 모습을 표지에 담았다. 전 세계는 1960년대부터 식량 생산량이 급격히 늘어나는 ‘녹색 혁명’을 겪으며 곳곳에 작물을 심게 됐다. 새 품종이 개발되고 비료 기술이 발달하며 어디서나 엄청난 양의 곡물을 생산할 수 있게 된 것이다. 다만 여기엔 과도한 비료 사용이 환경을 파괴하는 등의 문제로 지금의 농업이 지속가능하지 못하다는 지적도 꾸준히 제기되고 있다. 

 

하지만 벼의 생산량 증가에 관여하는 새로운 단백질이 발견되면서 지속가능한 농업에 대한 기대도 커지게 됐다. 니콜라스 하버드 영국 옥스퍼드대 식물과학부 교수와 푸시앙동 중국과학원 유전학 및 발달과학 연구소 연구원 공동연구팀은 질소 비료가 벼 생산량을 늘리게 하는 단백질을 발견하고, 이 단백질만 가해도 쌀 생산량이 늘어난다는 연구결과를 이달 7일 사이언스에 발표했다.

 

현재의 곡물 수확량은 비료를 얼마나 쓰느냐에 결정된다고 해도 과언이 아니다. 벼의 경우는 얼마나 가지를 많이 뻗느냐가 수확량을 결정하는데, 가지의 수는 질소 비료의 양에 달려있다. 한국의 ‘통일벼’처럼 녹색 혁명 이후 도입된 쌀 품종들 대다수가 적용된다. 하지만 수확량을 최대치로 늘리려고 하면 환경에 유해한 수준의 질소 비료를 뿌려야만 가능하다.

 

연구팀은 벼에서 질소에 반응하는 유전자가 ‘NGR5’라는 단백질의 양을 늘린다는 것을 알아냈다. NGR5는 벼의 가지 수를 억제하는 유전자의 구조를 조절해 이 유전자가 활동하지 못하도록 했다. NGR5는 또한 가지 형성에 관여하는 단백질 ‘DELLA’와 상호작용해 가지들의 성장을 돕는 것으로 나타났다. 연구팀은 질소 비료 없이 NGR5의 양을 늘리는 것만으로도 쌀 생산량이 늘어나는 것을 확인했다.

 

하버드 교수는 “기초 식물과학 연구가 어떻게 세계가 직면한 과제에 대한 잠재적인 해결책을 빠르게 이끌어 낼지를 보여주는 훌륭한 예”라며 “이 발견은 지속가능한 식량 안보를 추구하며 새로운 녹색 혁명을 위한 육종 전략을 만드는 길을 보여준다”고 말했다.

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