완두뿌리혹세균

완두뿌리혹세균(Rhizobium leguminosarum)은 토양에 서식하는 그람 음성 세균의 일종으로, 콩과 식물과 상리 공생 관계를 맺는 것이 특징이다. 이 세균은 대기 중의 질소를 고정하여 식물이 이용 가능한 암모니아 형태로 전환시키는 능력을 가지고 있으며, 이 과정은 뿌리혹이라고 불리는 특수한 구조 내에서 일어난다.

특징

• 질소 고정: 완두뿌리혹세균의 가장 중요한 특징은 질소 고정 능력이다. 질소는 식물의 성장에 필수적인 영양소이지만, 대부분의 식물은 대기 중의 질소를 직접 이용할 수 없다. 완두뿌리혹세균은 질소고정효소(nitrogenase)를 이용하여 대기 중의 질소 분자를 암모니아로 전환시켜 식물에게 제공한다.
• 뿌리혹 형성: 완두뿌리혹세균은 콩과 식물의 뿌리에 침투하여 뿌리 세포를 자극하여 뿌리혹을 형성한다. 이 뿌리혹 내에서 세균은 식물로부터 탄수화물과 기타 영양소를 공급받고, 식물은 세균으로부터 질소를 공급받는 상호 이익적인 관계를 유지한다.
• 숙주 특이성: 완두뿌리혹세균은 모든 콩과 식물과 공생 관계를 맺는 것이 아니라 특정 종 또는 계통의 콩과 식물과만 상호작용한다. 예를 들어, 완두뿌리혹세균 bv. viciae는 완두, 렌틸콩, 잠두 등과 같은 식물에 특이적으로 감염한다.
• 토양 서식: 완두뿌리혹세균은 토양에 자유롭게 서식하며, 콩과 식물이 존재하지 않을 때에는 토양 내 유기물을 분해하며 생존한다.
• 환경 요인: 질소 고정 효율은 토양 pH, 온도, 수분 함량, 산소 농도 등 다양한 환경 요인에 영향을 받는다.

이용

• 농업: 완두뿌리혹세균은 콩과 작물의 질소 비료 요구량을 줄여주기 때문에 지속 가능한 농업에 중요한 역할을 한다. 콩과 작물을 재배하기 전에 종자에 완두뿌리혹세균을 접종하는 것은 일반적인 관행이다.
• 토양 비옥도 개선: 콩과 식물과 완두뿌리혹세균의 공생 관계는 토양의 질소 함량을 증가시켜 토양 비옥도를 개선하는 데 기여한다.

연구

완두뿌리혹세균은 질소 고정 기작, 숙주-세균 상호작용, 유전체 분석 등 다양한 연구 분야에서 중요한 모델 생물로 사용되고 있다.

참고 문헌

• [관련 참고 문헌 추가 예정]