안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
뿌리혹박테리아와뿌리혹박테은 서로 공생 관계로, 식물은 박테리아에게 에너지원을 제공하고, 박테리아는 공기 중의 질소를 식물이 흡수할 수 있는 형태로 바꾸어 줍니다. 이 상호작용이 일어나는 뿌리혹 형성 과정과 질소 고정의 원리를 설명해 드릴게요.
콩과식물이 분비한 화학 물질에 뿌리혹박테리아가 반응하면, 뿌리털이 말려 들어가며 감염실이라는 통로가 생깁니다. 박테리아가 이 통로를 통해 뿌리 안쪽으로 침투하면 뿌리 세포가 격렬하게 분열하면서 불룩한 뿌리혹이 형성됩니다.
뿌리혹 내부로 들어간 박테리아는 질소고정효소를 활성화하여 공기 중의 단단한 질소 가스를 식물이 흡수할 수 있는 암모니아로 전환합니다. 이때 산소에 노출되면 파괴되는 질소고정 효소를 보호하기 위해, 식물과 박테리아는 레그헤모글로빈이라는 단백질을 만들어 혹 내부의 산소 농도를 적절히 조절합니다. 이 과정을 통해 박테리아는 식물에게 질소를 제공하고, 식물은 그 대가로 광합성으로 만든 탄수화물을 공급하며 상생합니다.