[초지학] 질소고정 미생물과 두과식물의 공생관계에 대하여

1. 질소고정 미생물의 정의와 종류

질소고정 미생물은 대기 중의 질소(N2)를 생물체가 이용할 수 있는 암모니아나 아질산염 등 유용한 화합물로 전환하는 능력을 가지는 미생물을 말한다. 이들은 자연계에서 질소 순환에 중요한 역할을 하며, 식물과 동물의 생장에 필수적인 질소를 공급하는 주요 공급원이다. 질소고정 미생물은 크게 세 가지로 구분할 수 있는데, 첫째는 식물뿌리혹에 공생하는 세균으로, 대표적인 종이 농업에 활용되는 루트나 아조스피룸이다. 둘째는 자유생활하는 미생물로, 대표적인 종은 클로스투리디움(Clostridium)과 같은 혐기성 세균이 있으며, 이들은 토양과 수중에 자연스럽게 존재하며 독립적으로 질소를 고정한다. 셋째는 공생 관계에 있는 미생물로, 특정 식물과 상호작용하며 질소를 고정한다. 그 대표적인 사례가 루틴과 미이크로스포럼스(클로스투리디움과 유사) 균이다.

이들이 수행하는 질소 고정 작용은 세계 식량 생산량 증대에 지대한 영향을 미친다. 국제통계에 따르면, 전체 질소고정은 연간 약 150억 톤의 질소를 공급하는데, 이중 80% 이상이 미생물에 의해 수행된다. 특히, 질소고정 미생물은 농업 생산성을 높이는 데 핵…