밀(Wheat)은 전 세계에서 재배되는 주요 식량 작물 중 하나이며, 따라서 전 세계적인 기아 위기 완화에 핵심적인 역할을 한다. 가뭄 스트레스의 영향은 전 세계적으로 작물 수확량을 최대 50%까지 감소시킬 수 있다. 가뭄 내성 세균을 이용한 바이오프라이밍(biopriming)은, 가뭄 스트레스가 작물 식물에 미치는 부정적 영향을 상쇄함으로써 작물 수확량을 향상시킬 수 있다. 종자 바이오프라이밍은 스트레스 기억(stress memory) 메커니즘을 통해 스트레스에 대한 세포 방어 반응을 강화할 수 있으며, 이 과정은 항산화 시스템을 활성화하고 식물호르몬 생성(phytohormone production)을 유도한다. 본 연구에서는 대한민국 대구 인근의 포항 해변(Pohang Beach)에서 Artemisia 식물 주변의 근권(rhizospheric) 토양으로부터 세균 균주를 분리하였다. 총 73개 분리주를 선별하여 생장촉진 특성과 생화학적 특성을 평가하였다. 그중에서도 세균 균주 SH-8은 다음과 같은 식물 생장촉진 박테리아 특성을 바탕으로 선호 균주로 선택되었다: 아브시스산(abscisic acid, ABA) 농도 = 1.08 ± 0.05 ng/mL, 인산 가용화 지수(phosphate-solubilizing index) = 4.14 ± 0.30, 자당(sucrose) 생산 = 0.61 ± 0.13 mg/mL. 새롭게 규명된 균주 SH-8은 높은 수준의 산화 스트레스 내성을 보였다. 항산화 분석 결과 또한 SH-8이 카탈레이스(CAT), 초산화물 불균등화효소(SOD), 아스코르빈산 과산화효소(ascorbic peroxidase, APX)에서 유의하게 더 높은 수준을 함유함을 나타냈다. 본 연구에서는 새 균주 SH-8로 종자 바이오프라이밍한 밀(Triticum aestivum) 종자의 효과를 정량화하고 평가하였다. SH-8은 바이오프라이밍 종자의 가뭄 내성을 강화하는 데 매우 효과적이었으며, 대조군과 비교하여 종자의 가뭄 내성과 발아 잠재력(germination potential, GP)은 각각 최대 20% 및 60%까지 증가하였다. 가뭄 스트레스 영향이 가장 낮은 수준과 발아 잠재력, 종자 활력 지수(seed vigor index, SVI), 발아 에너지(germination energy, GE) 중 가장 높은 값(각각 90%, 2160, 80%)은 SH-8로 바이오프라이밍한 종자에서 기록되었다. 이러한 결과는 SH-8이 가뭄 스트레스 내성을 최대 20%까지 향상시킨다는 것을 보여준다. 본 연구는 새로운 근권 세균인 SH-8(유전자 접근번호 gene accession number OM535901)이 밀 식물에서 가뭄 스트레스 내성을 개선하는 유용한 생물자극제(biostimulant)이며, 가뭄 조건에서 생물비료(biofertilizer)로 활용될 가능성이 있음을 시사한다.

*본 초록은 AI를 통해 원문을 번역한 내용입니다. 정확한 내용은 하기 원문에서 확인해주세요.