바이오매스를 8배 생산하는 선인장? 기후 회복력 있는 해초 품종?

바이오연료 생산에 탁월한 선인장 품종? 해양 생태계에도 중요하고 탄소도 격리하는 해초류? 최근 영국의 지속가능성 미디어 환경리더가 소개한 기술들이다. 

미국 네바다주에 있는 리노 대학(the University of Nevada, Reno)의 연구원들은 바이오 연료를 위한 바이오매스 생산에 혁명을 일으킬 수 있는 선인장배(Cactus Pear) 품종을 발견했다.

이 대학의 생화학과 분자생물학과 존 쿠시먼(John Cushman)교수가 이끄는 연구팀은 바이오연료 생산에 적합하고 물이 적은 지역에서도 잘 자라는 선인장배 품종을 골라냈다.

이 연구는 캘리포니아 프레즈노(Fresno) 근처 국립 건조 육상 식물 유전학 자원에서 실시된 3년간의 현장 시험을 기반으로 진행됐다. 이 연구는 반정도 건조한 조건에서 14개의 선인장배 품종을 평가한 결과, 바이오매스 생산에 상당한 차이가 있음을 알아냈다. 최고 성능을 내는 품종이 가장 낮은 품종보다 8배 더 많이 생산하여 영양 번식과 바이오매스 수확량에서 눈에 띄게 차이가 있었다.

또한, 이 연구는 선인장배가 물 사용에 있어 매우 효율적이어서 비슷한 바이오매스를 생산하는 데 기존 작물보다 훨씬 적은 양의 물이 필요하다는 이전 연구 결과를 재확인했다. 특히 미국 서부 지역에서 수자원이 점점 부족해짐에 따라 이러한 특성은 매우 중요하다. 선인장배는 덥고 건조한 기후에서 생존할 수 있는 독특한 광합성을 하는 선인장이다.

다음 연구에서는 비료를 많이 안줘도 바이오매스 수확량을 높이기 위해 비료의 수준을 최적화하고 식재 밀도를 높이는 방법을 연구한다. 과학자들은 미국 남부와 남서부의 다양한 지역에 걸쳐 선인장배의 적응성도 알아낼 계획이라고 한다. 

존 쿠시먼 교수는 증가하는 세계 인구를 위한 미래의 식량, 바이오 연료 공급을 보장하기 위해 기후 탄력성 있는 작물의 필요성을 강조하면서, "선인장배는 중요하고 다재다능한 작물"이라고 평가했다.

한편, 지난달에는 세계 최초로 이탈리아 나폴리에서 세계 해초 회의(2024 World Seagrass Conference)가 열렸다. 이 회의에서 영국 미디어 BBC는 네덜란드 흐로닝언 대학(University of Groningen)의 생태학자 제닌 올슨(Jeanine Olsen), 티세 반 더 하이드(Tjisse van der Heide), 로라 고버스(Laura Govers)의 연구를 미니 다큐멘타리로 소개했다.

이 다큐멘타리에서 연구원과 자원봉사자들이 개조한 코킹건(caulking gun)으로 진흙과 해초 씨앗의 혼합물을 퇴적물에 주입했다. 또한, 새로 심은 해초를 고정하기 위해 생분해성 플라스틱 구조물을 활용하여 해초가 떠내려가는 것을 방지했다. 이러한 방법은 해초 초원을 복원하는 데 상당한 성공을 거뒀다. 

제닌 올슨 교수는 기후 회복력이 있는 해초 품종을 찾기 위해 게놈 접근법을 사용하고 있다. 기후 변화로 해수 온도가 상승함에 따라 복원 프로젝트는 주로 따뜻한 지역에서 주로 이뤄진다. 그러나 올슨 교수는 이런 단순한 해결책에 대해 경고하며 유전적인 방법이 필요하다고 주장한다. 연구팀은 해초의 게놈을 분석하여 온도 내성, 염도 변화 및 해양 산성화 탄력성과 관련된 특정 유전자를 찾아내고 있다. 이 게놈 정보로 해초 초원의 복원 가능성을 높인다.

올슨 교수의 연구에서 중요한 발견은 해초의 유전자 복제로, 해초가 스스로 멸종하는 것을 피할 수 있다는 것이다. 이 발견은 변화하는 환경 조건에서 번성할 수 있는 해초 품종 개발의 가능성을 보여준다. 

또한, 해초 복원을 위해 수십 년에 걸쳐 노력해왔지만, 새로운 해초 재배가 실패해서 해초가 바닷물에 떠내려가는 문제점이 있었다. 로라 고버스의 종자 주입 방법은 종자 주입의 깊이와 간격을 최적화하여 이런 문제를 해결하여 성공률을 높인다. 이 기술은 영국, 웨일즈, 프랑스, 미국 및 호주의 복원 프로젝트를 통해 현지 조건에 맞게 방법을 적용하면서 국제적인 관심을 끌었다. 

끝으로, 티세 반 더 하이드의 생분해성 구조물은 해초가 초기에 뿌리를 내려서 정착하는 데 좋은 효과가 있음을 시뮬레이션으로 보여줬다. 반 더 하이드는 자동차 공장의 중고 로봇 팔을 활용하여 산업 디자인과 생태학 전문 지식을 결합, 해초의 복원 노력을 강화할 계획이다.