온실 가스 저감에 기여하는 새로운 토양 미생물

아산화질소(N2O)는 오존층을 파괴할 수 있는 유력한 온실가스이다.

Dijon에 있는 프랑스국립농학연구소(INRA) 과학자들은 아산화질소를 제거하는 토양의 능력은 아산화질소를 대기질소로 전환할 수 있는 새로운 미생물의 양과 다양성과 관련이 있다는 것을 보여주었다. 이러한 결과는 2014년 9월에 Nature Climate Change에 발표되었고 토양의 기능에 관여하는 미생물 다양성과 미생물이 전달하는 역할의 중요성에 대해 강조하였다.

아산화질소는 이산화탄소, 메탄과 함께 주된 온실가스의 하나이며 또한 오존층 파괴의 원인이 된다. 지구 생태계가 아산화질소 방출의 약 70%에 기여하며, 적어도 45%는 농업용 토양에서 발견되는 질소함유물질(화학비료, 슬러리, 유기질비료, 농작물 잔유물 등)과 관련이 있다. 아산화질소의 방출을 줄이고 좀 더 친환경적인 농업 개발을 위하여 아산화질소의 생성과 제거에 관한 프로세스를 이해하는 것이 중요하다. 아산화질소는 우리가 숨쉬는 공기의 4/5를 차지하고 환경에 어떤 영향도 주지 않는 질소로 줄이는 것은 토양에서 살고 있는 미생물에 의해 이룰 수 있다.

프랑스국립농학연구소 과학자들은 스웨덴과 아일랜드 대학과 협력하여 일하고 있으며, 전 유럽에서 수집한 47개의 토양 샘플을 분석했고 아산화질소를 제거할 수 있는 능력이 이들 토양들 간에 상당한 차이가 있음을 증명하였다. 이산화탄소, 메탄과 같은 다른 온실가스와 다르게 지금까지 아산화질소를 제거하는 토양의 능력과 온실가스 저감 역할에 관해서는 거의 연구되지 않았다. 그들의 연구는 토양샘플에서의 가변성이 아산화질소를 소비하는 새로운 미생물과 연관되어 있다는 것을 보여주었다. 이들 미생물들은 2013년에 같은 연구팀에 의해 동정되었으나 이전에는 아산화질소 방출을 해석하는 것을 목적으로 연구되지 않았다.

Dijon의 프랑스국립농업연구소 연구자인 Laurent Philippot는 “우리는 아산화질소를 소비하는 새로운 미생물의 다양성과 풍부함이 아산화질소를 제거하는 토양의 능력에 큰 영향을 준다는 것을 발견했다”고 설명했다. 이번 연구는 또한 토양의 물리화학적 특성이 이들 미생물의 개발에 많은 영향을 미침을 보여준다. 메타지노믹(metagenomic) 접근과 수십만의 DNA 염기서열 분석을 통해 과학자들은 아산화질소를 질소로 전환하는 유럽 토양의 능력에 관한 생물학적지표로 삼을 수 있는 여러 미생물 그룹을 동정할 수 있었다.

이 팀은 현재 농업 생산을 유지하기 위해 아산화질소를 소비하는 새로운 미생물을 활성시키는 농업기술을 확보하는 작업을 하고 있다. 이런 모든 발견은 토양의 기능에 관여하는 토양 미생물의 생물다양성과 미생물들이 전달하는 역할의 중요성을 강조하고 있다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr