[초지학] 질소고정하는 단생미생물에 대하여

1. 질소고정의 개념

질소고정이란 대기 중의 질소기체(N₂)를 생물체가 이용할 수 있는 암모니아(NH₃) 또는 아질산염(NO₂), 질산염(NO₃) 등 유기 또는 무기 질소 화합물로 전환하는 생물학적 과정을 의미한다. 지구 대기 중의 약 78%는 질소기체로 구성되어 있지만, 대부분의 생물은 이 기체를 직접 이용할 수 없다. 따라서, 질소고정은 생태계 내에서 질소순환의 핵심 과정으로 작용한다. 질소고정 과정은 주로 특정 미생물에 의해 수행되며, 이들은 공기 중의 질소를 고정하여 생물체가 이용 가능한 형태로 전환한다. 질소고정은 크게 두 가지 방식으로 나뉘는데, 일차적으로는 공생적 질소고정과 비공생적 질소고정으로 구분된다. 공생적 질소고정은 루비스코라는 효소를 이용하는 뿌리혹박테리아(예: 뿌리혹균, Rhizobium)가 콩과 식물의 뿌리혹에서 질소를 고정하는 것과 같이, 미생물이 식물과 공생하여 이루어진다. 비공생적 질소고정은 광합성 또는 호흡과 관련 없이 자유생활하는 나균류 또는 하루살이와 같은 미생물이 수행한다. 지구 전체에서 질소고정의 연간 규모는 약 140 테라그램(10¹²kg)으로 추정되며, 그중 육상 생태계는 약 100테라그램, …