기후 변화로부터 포도나무를 보호할 수 있는 미생물

포도와 그에 의존하는 와인 산업은 폭염과 같은 극심한 기상 현상으로 위협을 받고 있지만, 포도에 해양 미생물을 뿌리면 적응하는 데 도움이 될 수 있습니다.

맹렬한 폭염이 포르투갈의 한 무리의 포도나무를 강타했을 때, 이 열매를 맺는 식물의 끝이 가까운 것 같았습니다. 기온은 낮 동안 42C(107F)까지 치솟았습니다. 그러나 이 공격에 직면한 포도나무가 모두 같지는 않았습니다. 일부는 비밀 무기를 가지고 있었습니다.

폭염은 사실 인공적인 것으로, 우연찮게도 이번 여름에 남유럽의 많은 지역이 겪고 있는 상황을 모방하기 위해 실험실에서 만들어졌습니다 . 실험을 수행한 과학자들은 가능성이 희박한 출처인 스페인 염습지에서 가져온 특별한 박테리아 칵테일로 포도나무 일부를 처리했습니다. 모든 포도나무에 물을 주는 동안 혹독한 열기에 노출되었습니다.

리스본 대학의 해양 및 환경 과학 박사 후보인 João Carreiras는 "매우 놀라운 일이었습니다."라고 말합니다. "나는 약간의 결과를 예상했지만 그렇게 중요하지 않을 수도 있습니다."

뿌리가 한 그룹의 박테리아에 노출된 덩굴은 예상외로 잘 버텼습니다 . 그들은 다른 식물과 달리 시들거나 잎이 변색되지 않았습니다. 그들은 세포에서 열 스트레스의 징후를 거의 보이지 않았습니다. 그들에게는 폭염이 실제로 일어나지 않은 것 같았습니다.

Carreiras와 그의 동료들은 미생물이 왜 이런 영향을 미쳤는지 아직 발견하지 못했습니다. 그러나 그들은 그들의 연구가 와인 생산자들이 기후 위기로 인해 점점 더 가혹하고 변하기 쉬운 날씨 로부터 포도나무를 보호하는 데 도움이 되기를 바랍니다 .

포도나무는 모든 식물과 마찬가지로 건강을 유지하고 성장하는 데 도움이 되는 자체 미생물 군집을 가지고 있습니다.  해양 박테리아를 도입하면 그들에게 추가적인 강인함을 부여할 수 있습니다(Credit: Alamy)

열 스트레스는 포도주 양조에 사용되는 포도를 불쾌한 쓴맛 으로 만들어 균형이 맞지 않는 포도주를 만들 수 있습니다 . 심한 폭염은 또한 포도나무를 손상시키 거나 심지어 죽이기도 합니다. 기후 변화는 이미 전 세계적으로 더 많은 폭염을 일으키고 있으며 때로는 파괴적인 영향을 미치고 있습니다. "그것은 전체 분야를 파괴할 수 있습니다."라고 Carreiras는 말합니다. ( 기후 변화가 와인의 맛을 어떻게 변화시키고 있는지 자세히 알아보십시오 .)

혹독한 환경의 미생물로 식물을 처리하여 식물의 성장이나 다양한 스트레스에 대한 저항력을 향상시키는 아이디어는 수십 년 동안 존재해 왔습니다. 1990년대에 연구원들은 바다에서 발견되는 박테리아를 사용하는 개념을 탐구했습니다 . 보다 최근에는 DNA 시퀀싱 기술의 개선으로 과학자들이 해양 미생물을 자세히 분석할 수 있게 되었습니다. 즉, 어떤 미생물이 식물 성장 촉진 특성을 가지고 있는지 식별할 수 있습니다.

특히 염습지의 박테리아로 포도나무를 처리하는 이유는 무엇입니까? 아이디어는 이러한 습지의 염분이 많은 조건에서 자라는 식물이 거친 조건에 대처할 수 있어야 한다는 것입니다. Carreiras는 "그들은 염분, 열, 오염, 중금속과 같이 많은 식물이 접근하지 못하는 스트레스를 견딜 수 있습니다."라고 말합니다. 이러한 식물과 관련된 미생물인 미생물 군집은 아마도 그러한 환경에서 번성하도록 진화했을 것입니다. 이러한 미생물은 식물 보호 효과가 있을 수 있다고 Carreiras는 제안합니다.

기후 변화의 속도를 감안할 때 와인 제조업자들은 작물을 보호할 방법이 시급합니다

Carreiras와 그의 동료들이 수행한 실험실 실험에는 몇 달 동안 통제된 조건에서 포도나무를 재배한 다음 그룹으로 나누는 것이 포함되었습니다. 팀은 폭염이 오기 몇 주 전에 염습지에서 수집한 박테리아 혼합물을 포함하는 용액을 일부 그룹에 적용했습니다. 그런 다음 그들은 더위를 식혔습니다.

이후 팀은 세포 구조를 보여주기 위해 나뭇잎을 통해 강한 빛을 비추는 등 잎을 분석했습니다. 이것은 두 번째 박테리아 수집으로 처리된 포도나무가 열에 의해 거의 영향을 받지 않는다는 것을 보여주었습니다. Carreiras는 일반적으로 그러한 공격 후에 식물의 세포벽이 손상될 것으로 예상하지만 그러한 포도나무의 경우 그러한 손상이 거의 눈에 띄지 않았다고 Carreiras는 말합니다. 

"미생물은 수천 년 동안 적응하고 진화해 왔습니다." 해양 박테리아가 생산하는 신약을 찾는 Strathclyde 대학의 미생물 화학자 Katherine Duncan은 말합니다. "자연적인 해결책을 찾는 것이 합리적입니다."

그러나 미생물을 작물에 적용하는 것은 아직 초기 단계라고 Duncan은 경고합니다. 그녀는 농부들이 미생물 종을 특정 식물에 맞추려면 얼마나 많은 양을 가져야 하는지 알아내는 것이 중요할 것이라고 말했습니다.

 

불안정한 날씨

포르투갈의 와인 회사인 Sogrape의 António Graça는 "그들이 해양 자원에 갔다는 것이 흥미롭다고 생각합니다."라고 말합니다. Graça는 논문의 저자 중 한 명과 작업 관계를 맺고 있지만 연구에는 참여하지 않았습니다. 이와는 별도로 Sogrape는 해조류 추출물을 포도나무에 적용하여 식물이 가뭄에 대처하는 데 도움이 되는지 알아보고 있습니다.

가뭄과 폭염으로 인한 압박을 받고 있는 포도밭은 점적 관개와 같은 기술을 사용하여 대처하는 데 도움을 주고 있지만 항상 충분하지는 않습니다(Credit: Alamy)

Graça는 포도원이 직면한 문제는 한 종류의 날씨가 아니라 증가하는 변동성이라고 말합니다. "우리는 겨울과 여름, 그리고 해마다 매우 극단적인 변화를 보고 있습니다." 결과적으로 미생물이 도움이 되려면 연구자들은 단순히 실험실 연구가 아닌 현장에서 식물 성장과 스트레스 내성을 개선할 수 있음을 보여주어야 합니다.

Carreiras와 그의 동료들은 "매우 관심 있는" 현지 와인 생산자의 도움을 받아 이미 이를 위해 노력하고 있습니다. 5월에 연구원들은 수집한 박테리아 중 일부를 물과 혼합하고 한 달 동안 일주일에 한 번 포르투갈 포도밭에서 16년 된 포도나무와 새로 심은 포도나무 줄에 처리제를 적용했습니다. 현재의 폭염이 그들을 시험에 들게 할 것입니다.

Carreiras는 그와 그의 동료들이 이미 박테리아를 토양에 첨가할 수 있는 과립에 넣는 것부터 포도나무 씨앗으로 파묻는 것까지 박테리아를 적용하는 대체 방법을 연구하고 있다고 덧붙였습니다.

마지막 단계는 와인을 마실 수 있는지 확인하는 것입니다. Graça는 연구자들이 미생물이 산도나 당도에 원치 않는 변화를 일으키지 않는다는 것을 보여줄 필요가 있다고 말했습니다. Carreiras와 그의 동료들은 실험에서 포도나무에서 생산된 포도를 아직 시음하지는 않았지만 앞으로 시도할 계획입니다. 

기후 변화의 속도를 감안할 때 와인 제조업자들은 작물을 보호할 방법이 시급합니다. 그럼에도 불구하고 Carreiras는 이 귀중한 식물의 미생물을 미세 조정하면 농부들이 적응하는 데 도움이 될 수 있기를 희망합니다.