지렁이가 식물 호르몬 효과

지렁이가 식물 호르몬 효과

 

 

 

 

 땅 속에 지렁이가 있으면 식물이 잘 자란다는 것은 상식에 속한다. 대부분 지렁이가 식물 생장을 증진하는 것은 토양 구조를 개선하기 때문이라고 알려져 있다. 그러나 최근 연구들에서는 지렁이가 식물 호르몬과 유사한 활성을 내는 부식물을 생산한다는 것을 주장하고 있다. 이탈리아 과학자 A. Muscolo와 그의 동료들은 지렁이 배설물로 만들어진 부식물이 당근 (Daucus carota)의 세포 생장과 질산 대사에 오옥신과 유사한 효과를 낸다는 것을 보여주었다.

지렁이의 활동은 양분의 흡수를 증가시키고, 토양의 생리적 특성을 개선하고 토양을 잘 섞어주고, 물의 침투율을 증가시켜준다. 지렁이가 토양에 미치는 지대한 효과는 또한 부식화 과정을 통해서이다. 광물질과 유기물 쓰레기들을 위에서 부수고 분비되는 물질과 섞어서 생물활성을 촉진하고, 미생물 군집 조성을 바꾸고, 유기물의 부식화를 가속화한다고 알려져 있다. 지렁이가 생산하는 부식물은 종자 발아, 식물 생장을 개선하고, 식물의 양분 흡수 능력을 증진시킨다고 알려져 있다.

 이 이탈리아 연구자들은 거의 10년간 식물 대사에 지렁이 배설물에서 유도되는 부식물이 갖고 있는 호르몬 유사 활성을 조사해왔다. 지렁이 부식물은 음이온과 양이온 흡수, 단백질 합성, 질산 대사 효소 활성을 증대시켜서 식물 생장에 영향을 미친다. 연구자들은 이러한 효과가 호르몬 유사 활성 특히 오옥신과 유사한 부식물의 활성 때문에 일어나는 것으로 추정했다. 사실 부식물은 Nicotiana plumbaginifolia에서 IAA가 유도하는 것과 유사하게 형태 발생과 생물학적 변화를 일으켰다. 그리고 IAA와 유사하게 기관형성에 관여하고 있고 체세포 배발생의 지표로 여겨지고 있는 퍼옥시다제와 에스터라제에 영향을 주는 것으로 밝혀졌다.

 연구자들은 당근 세포 현탁액에 오옥신 유도체 (2,4-D, IAA, NAA)와 저분자량의 부식물 (HEf)을 처리했다. HEf는 오옥신 활성을 갖는 지렁이 Nicodrilus caliginosus와 Allolobophora rosea의 배설물로 부터 얻은 것이다. HEf는 2,4-D와 비슷하게 200 ug/L의 농도에서 당근 세포 생장을 증가시켰다. HEf로 유도된 형태 변화는 IAA가 유도한 것과 비슷하였다. 부식물과 시험한 오옥신 유도체들은 당근 세포의 글루타메이트 탈수소효소 (GDH), 굴루타민 합성효소 (GS), 말린 탈수소효소 (MDH)를 촉진했다. 당근 세포를 HEf나 IAA로 처리했을 때 등전기초점화 (isoelectrofocusing)로 분리한 GDH와 MDH의 다형성은 서로 비슷했다. 당근 세포에 HEf나 오옥신 유도체를 처리했을 때 옥살아세트산염과 알파-키토글루타레이트염 경로에 속하는 자유 아미노산을 증가시켰다.

이 연구 결과들은 HEf가 질산 대사에 영향을 끼치며, 오옥신과 유사한 활성을 갖고 있고, 강한 산성이며, 펩타이드, 탄수화물, 지방성 탄소 함량이 높다는 것을 보여주었다. 연구자들은 자신들의 연구 결과가 HEf에서 효과가 있는 물질은 산도가 높고 분자량이 작다는 것을 확인했다. 지렁이 배설물이 생리적 효과를 통해서 식물 생장에 영향을 줄 수 있는 부식물을 포함하고 있기 때문에 연구자들은 이미 알고 있는 활성 양식 뿐 만 아니라 지렁이가 부식물 생성에서 중요하다고 결론을 내렸다.
출처:Soil Biology and Biochemistry 31:1303-1311,'99.10월호