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4차 산업혁명시대의 미래 농업기술농촌진흥청 국립농업과학원 생물소재공학과 정미정
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승인 2019.09.17  17:36:24
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살아있는 생물은 생존을 위해 주변 환경(예를 들어 빛, volatiles, touch 등)을 잘 인지하고 그에 상응하는 적절한 반응으로 대응한다. 소리 또한 외부자극의 일종으로 식물에 외부로부터의 환경적인 자극이 왔을 때와 마찬가지의 과정을 거치게 되며 이에 따른 유전자의 발현에도 영향을 미친다.소리는 식물과 상호반응하는 수분매개체 (polliator), 초식성 곤충(herbivores), frugivorus(과실을 주식으로 하는 그룹), 기상조건 그리고 물과 같은 필수 자원에 관한 중요한 정보를 전달하기 때문에 소리를 인지할 수 있는 능력을 가진 것은 식물의 입장에서 매우 유리하다.

소리는 매우 빠른 속도로 이동하며 모든 환경 속에 존재하고 있다. 대표적인 수분매개체인 꿀벌은 급속한 속도로 날개근육은 진동시켜 특정주파수를 방출하고 꽃은 여기에 반응하여 꽃가루를 발산하게 되며 당도가 매우 높은 달콤한 꿀물을 만들어 낸다. 한편 식물이 병해충의 공격으로부터 위협을 느낄 때 공기 중에 특이한 휘발성 유기물질을 발산하여 냄새를 풍김으로써 천적을 유인하여 위기를 모면하기도 하고 주위에 경보를 발령하여 이웃하고 있는 식물에 대해 방어태세를 유지하도록 유도한다. 고추종자를 바질과 이웃하게 파종하였을 때 그렇지 않은 고추에 비해 종자의 발아가 훨씬 빨랐는데 이는 특정주파수의 진동으로 서로 대화하기 때문이라고 보고한 연구결과가 있다. 스위스 번 대학의 파비앙 교수는 소나무와 오크나무 등은 건조한 환경에 처했을 때 미세한 진동을 발생시키고 뿌리를 통해 이웃 다른 나무들에게 이 진동이 전달되어 불량환경에 대비할 수 있도록 미리 신호를 주는 것으로 보고하였다.

최근 식물이 소리에 반응한다는 다수의 증거들이 축적되고 있으며 다양한 식물반응 형태를 보고하였다. 예를들면 소리에 반응하여 식물의 단백질량과 150여개 이상의 유전자들의 발현패턴의 변화, 식물병에 대한 저항성 증가, 건조와 같은 불량환경 내성 향상 등이 보고되고 있다. 또한 과실의 숙성지연, 알팔파의 항산화물질 함량증가 등이 보고되었고 이외에도 식물호르몬 농도변화, 세포주기와 효소활성, 그리고 뿌리의 대사변화 등 다양한 결과들이 보고되었다. 최근에는 식물이 소리를 인지하고 이에 반응할 뿐 아니라 반대로 특정 환경에서는 식물이 소리를 발생시킨다는 새로운 결과도 보고되고 있어 그 기작에 대한 관심이 높아지고 있다.

농촌진흥청은 소리와 식물과의 상호반응을 통해 나타나는 다양한 현상을 연구하여 농업현장에 적용할 수 있는 새로운 첨단농업기술로 발전시키고자 한다. 음파처리기술은 기존기술을 대체할 새로운 농업기술개발이 요구되고 있는 현시점에 꼭 필요한 기술이며 향후 체계적이고 지속적인 연구를 통해 농민은 안전하고 건강한 농산물을 생산하고 소비자들은 안심하고 먹을 수 있는 먹거리를 제공받을 수 있도록 노력해야 하겠다.


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