토양에 존재하는 휴믹(Humic) 물질의 생성 원리가 국내 연구진에 의해 밝혀졌다.

경상국립대학교(GNU)는 환경생명화학과/응용생명과학부 대학원생 레흐만 자릴 씨와 조은남 씨가 미국미생물학회가 발간하는 '미생물학 스펙트럼(Microbiology Spectrum)'(IF 9.043)에 최근 이 같은 내용이 담긴 논문을 발표했다고 2일 밝혔다.

논문 제목은 '균류 및 환경 미생물 컨소시엄에 의한 리그닌 대사: 식물 자극 활성을 보이는 휴믹 물질 형성 기작(Lignin Metabolism by Selected Fungi and Microbial Consortia for Plant Stimulation: Implications for Biologically Active Humus Genesis)'이다.

휴믹 물질은 토양의 비옥도 및 작물 생산성에 밀접한 관계가 있는 것으로 알려졌다. 휴믹 물질은 주로 식물 유래 난분해성 유기물로 여겨지며 환경 중 잔류하면서 미생물 호흡, 식물 생장 그리고 금속 물질 거동에 영향을 주는 것으로 밝혀졌다.

하지만 휴믹 물질이 토양 환경에서 어떻게 형성되는지 현재까지 밝혀진 바가 거의 없었다.

경상국립대 환경생명화학과 전종록 교수 연구팀은 이번 연구에서 휴믹 물질의 근원으로 추정되는 식물 리그닌(목질부를 구성하는 페놀계 고분자) 성분을 백색 부후균(腐朽菌, 나무를 썩게 하는 균류) 대사를 통해 구조적 변형을 유도했다.

리그닌은 대사 반응을 통해 벤젠 고리가 파괴되고, 산소 기반의 작용기가 도입돼 수계 친화도가 높아진 것으로 확인됐다. 이는 곰팡이가 분비하는 비특이적 산화 효소에 의한 것으로 평가됐다.

전종록 교수는 "구조가 변형된 리그닌 유래 물질은 식물 뿌리 자극 능력이 향상됐으며 이는 높아진 수계 친화도 및 다양한 단백질과 결합할 수 있는 폴리페놀 구조에서 비롯한 것으로 확인됐다"며 "식물을 직접 자극하는 능력이 휴믹 물질의 독특한 생물학적 특징인 것을 고려하면 이런 결과들은 백색 부후균의 리그닌 대사가 토양에서 기능성 휴믹 물질 형성에 직접 관여하고 있음을 시사한다"고 설명했다.

이번 연구에 제1저자로 기여한 석사과정 조은남 씨는 "휴믹 물질 형성을 유도하는 미생물을 신규 친환경 농자재 개발 연구에 적용할 수 있을 것"이라고 말했다. 파키스탄 국적의 박사과정 레흐만 자릴 씨는 "현재 토양에서 휴믹 물질이 온실가스 생성에 미치는 영향을 연구하고 있다. 앞으로 기후변화 대응 기술 개발에 기여하고 싶다"는 포부를 밝혔다.

이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자 지원사업과 농촌진흥청 연구사업의 지원으로 진행됐다.