식물의 항산화 물질의 생성을 촉진하는 방법
식물의 항산화 물질의 생성이 촉진이 되면 열악한 환경에서도 식물이 잘 자랄 수 있다는 기사를 봤습니다.
생명공학 기술이나 근권미생물과 같이 어떤 방법으로 식물의 항산화 물질의 생성을 촉진할 수 있는지 궁금합니다!
식물의 항산화 물질 생성을 촉진시키는 방법은 다음과 같습니다.
첫째, 유전자 조작을 통한 생명공학 기술 활용입니다. 항산화 물질 생합성 관련 유전자를 식물에 도입하거나 발현을 증가시켜 항산화 물질 생성량을 높일 수 있습니다.
둘째, 식물 생장 촉진 근권미생물의 이용입니다. 일부 근권미생물은 식물 뿌리 주변에서 식물 호르몬을 생성하여 식물의 스트레스 저항성과 함께 항산화 물질 생성을 자극합니다.
셋째, 적절한 비생물적 스트레스 처리입니다. 약간의 염분, 건조, 고온 등의 스트레스는 식물 내 항산화 방어 메커니즘을 활성화시켜 항산화 물질 축적을 유도합니다.
넷째, 식물 생장 촉진 규산 처리입니다. 규산은 항산화 효소 활성을 높이고 활성산소 제거에 도움을 주어 식물 항산화 능력을 향상시킵니다.
이러한 방법들을 적절히 활용하여 식물 내 항산화 물질 생성을 극대화한다면 고온, 건조 등의 열악한 환경에서도 식물이 잘 견딜 수 있을 것입니다.
식물체가 항산화물질을 많이 생산할 수 있도록 돕는 생명공학적 연구가 많이 진행되고 있습니다. 한가지 예시를 들면 블루 LED 라이트를 이용하거나 LED등에 푸른색 고에너지 파장의 가시광선의 세기를 더 강하게 하여 광합성 시 푸른빛의 영향을 더 많이 받도록 하는 기술입니다. 실험에서는 이렇게 영향을 받은 실험군에서 더 많은 항산화물질이 생성되는 결론을 내었다고 합니다.
이는 식물체가 항산화 물질을 만드는 이유에 대한 메커니즘을 이용한것인데, 푸른색 게열 파장을 가진 가시광선은 자외선 UV와 가까운 고에너지 전자기파에 해당하기 때문에 식물체의 손상을 줄이기 위한 노력으로 항산화물질을 만들어 대항하게 됩니다. 푸른 파장의 빛은 식물체를 직접적으로 파괴하지는 않지만 이 항산화물질을 더 생산할 수 있도록 충분히 자극할 만한 요소라는 셈입니다.
즉, 생명공학적으로는 식물의 품질을 저해하지 않으면서도 인류에게는 유익한 항산화물질을 더욱 많이 지닐 수 있게 기술적으로 조절이 가능하다는 뜻이 될 수 있습니다.
이러한 방식으로 식물에게 적절한 스트레스를 주며 자신을 보호하게끔 하는 수단을 더 많이 만들어내게 하는 기술들이 여럿 존재합니다. 또 다른 예시로는 보통 태양에너지는 하늘이 있는 위쪽으로부터 내리쬐기 때문에 과실의 위쪽에 항산화물질이 더 많이 형성되고는 하는데, 과일나무 바닥에 반사판을 두게 되면 과일 아래쪽까지 햇빛이 닿을 수 있기 때문에 아래쪽도 자극을 받아 영양성분이 골고루 많이 생성될 수있다고 합니다.
이 또한 과실의 아래쪽 면을 자극하여 자신을 지키는 항산화물질을 만들도록 유도한 기술이라고 볼 수 있습니다.
유전자 조작을 통해 식물의 항산화 경로를 강화할 수 있습니다. 예를 들어, 항산화 효소를 코딩하는 슈퍼옥사이드 디스무타제, 카탈라아제, 아스코르베이트 퍼옥시다제와 같은 유전자의 발현을 증가시키거나, 비타민 C, 글루타치온같은 항산화 물질의 생합성 경로를 강화하는 유전자를 도입함으로써 식물이 자체적으로 더 많은 항산화 물질을 생산하도록 할 수 있습니다. 또한, 특정 유익한 미생물을 식물의 뿌리 근처에 도입하는 것은 식물의 스트레스 내성을 증가시킬 수 있습니다. 이 미생물들은 식물에게 영양소를 제공하거나 성장 촉진 물질을 분비하여 식물의 항산화 물질 생산을 자극할 수 있습니다.
식물에서 항산화 물질의 생성을 촉진하는 방법에는 여러 가지가 있지만, 말씀하신 생명공학 기술과 근권미생물을 활용하는 방법이 대표적인 예입니다.
생명공학 기술을 이용하면 식물의 항산화 방어 시스템을 강화하는데 도움이 됩니다. 이 방법은 식물의 항산화 효소를 증가시키는 유전자를 조작하는 것을 포함합니다. 예를 들어, 슈퍼옥사이드 디스무타제(SOD), 카탈라제(CAT), 페록시다제(POD), 아스코르빈산 페록시다제(APX), 글루타티온 환원효소(GR), 모노디하이드로아스코르빈산 환원효소(MDHAR), 디하이드로아스코르빈산 환원효소(DHAR), 글루타티온 페록시다제(GPX) 및 글루타티온 S-전달효소(GST) 등의 항산화 효소가 있습니다.
근권미생물은 식물의 성장을 촉진하고 영양 상태를 개선하며, 식물을 병원체로부터 보호하는 데 도움이 됩니다. 특히, 근권미생물 중 하나인 내생균은 항산화 물질을 생성하는 데 특히 유용하다는 연구 결과가 있습니다. 이 미생물은 항산화 물질을 생성하는 데 필요한 유전자를 조작하여 항산화 물질의 생산을 촉진할 수 있습니다.
이러한 방법들은 식물이 산화적 스트레스로부터 보호받을 수 있게 하며, 이는 식물의 건강과 생산성을 향상시키는 데 중요한 역할을 합니다.
식물은 세포 내에서 발생하는 다양한 스트레스 요인에 대응하고 세포 손상을 방지하기 위해서 항산화 물질을 생성하는데요, 식물 세포 내에서 발생하는 활성산소종이나 곤충, 동물을 비롯한 여러 천적으로부터 자신을 보호하기 위해 중요한 물질입니다. 식물은 광합성, 세포호흡 등의 과정에서 자연스럽게 활성산소종(ROS)를 생성하는데, ROS는 핵산과 같은 세포 구성 요소를 손상시키는 유해한 물질입니다. 또한 햇빛의 자외선이나 병원체의 공격 등 외부적인 스트레스 요인에 의해서도 활성산소가 발생할 수 있는데요, 따라서 햇빛을 직접 받는 열매의 껍질이나 잎사귀에 항산화물질이 많이 만들어지게 됩니다. 식물의 항산화 물질 생성을 촉진하는 방법은 식물에 스트레스 요인을 가하는 것입니다. 예를 들어서 자외선 B(UVB)와 같은 특정 파장의 빛에 식물을 노출시키면 스트레스 반응으로 인해 항산화 물질 생산을 촉진할 수 있습니다.