뿌리혹박테리아

3. 생태 및 특징

콩과 식물의 뿌리에 뿌리혹을 만들어 식물과 공생하면서 공기 중의 질소를 고정하는 세균이다. 이 세균이 콩과식물에 질소 화합물을 공급하면 콩과 식물은 탄소와 그 밖의 세균 증식에 필요한 물질을 공급한다.

뿌리혹은 1년생 뿌리혹과 여러해살이 뿌리혹이 있으며, 기생되는 식물의 종류에 따라 각각 특유한 외형과 구조를 가지고 있다. 뿌리혹박테리아의 종류는 박테리아가 기생하는 콩과식물의 종류에 따라 다르다.

1888년 네덜란드의 마르티뉘스 베이에링크가 이 균을 순수하게 분리하였을 당시에는 이 균은 단지 1종으로 생각되었으나, 현재는 완두, 까치콩, 전동싸리, 개미자리, 콩 속에 기생하는 것 등 7종이 알려져 있다.

뿌리혹박테리아는 초기에 간상균 외에 가지 모양의 가균태(假菌態)로 존재하다가, 후기가 되면 공포(空胞)가 생기거나 소구상·난형성이 되어 형태가 매우 변화한다. 0 ~ 50℃에서 생육이 가능하고, 20 ~ 28℃에서 가장 잘 발육한다. 토양 속에서 오랫동안 생존하며 pH 5.4 ~ 6.8의 토양이 가장 적합하다. 호기성이므로 토양 표층부에 많고, 뿌리혹도 기생식물의 표토 부분에 많이 착생한다.

마르티뉘스 베이에링크는 1888년 콩과 식물 뿌리혹에서 미생물을 최초로 분리하고 배양했다.^[6] 그는 이를 ''Bacillus radicicola''라고 명명했으며, 현재는 ''버기 세균 분류 매뉴얼''(Bergey's Manual of Determinative Bacteriology)에서 ''Rhizobium'' 속으로 분류된다.

''Rhizobium''은 콩과 식물과 같은 특정 식물과 공생 관계를 형성하여 공기 중의 질소를 암모니아로 고정시키는데, 이는 식물에게 천연 비료 역할을 한다. 농업 연구청(Agricultural Research Service)은 알팔파나 콩과 같은 각 공생 식물 종과 관련된 다양한 뿌리혹박테리아 종의 유전자 지도 작성을 포함하는 연구를 수행하고 있다. 이 연구의 목표는 비료를 사용하지 않고 식물의 생산성을 높이는 것이다.^[7]

분자 생물학에서 ''Rhizobium''은 DNA 추출 키트 시약 및 초순수 물 시스템의 오염 물질로 확인되었으며, 이는 미생물군 또는 메타게놈 데이터 세트에 오류로 나타날 수 있다.^[8] 질소 고정 박테리아의 오염 물질 존재는 저장 탱크에서 미생물 성장을 억제하기 위해 초순수 물 생산에 질소 가스를 사용하기 때문일 수 있다.^[9]

4. 종류

1888년 네덜란드의 M. W. 바이에링크가 이 균을 순수하게 분리하였을 당시에는 이 균은 단지 1종으로 생각되었으나, 현재는 완두 속에 기생하는 것, 까치콩 속에 기생하는 것, 전동싸리 속에 기생하는 것, 개미자리 속에 기생하는 것, 콩 속에 기생하는 것 등 7종이 알려져 있다.^[10]

''Rhizobium'' 속에는 다음과 같은 종들이 있다:^[10]

"괄호" 안의 종은 기술되었지만, 세균 명명 규약에 따라 유효성이 검증되지 않았다.^[10]

5. 계통 발생

현재 통용되는 분류법은 명명법에서 지위를 갖는 원핵생물 이름 목록(LPSN)을 기반으로 한다.^[10] 계통 발생은 전체 게놈 분석을 기반으로 한다.^[16]

6. 연구 및 응용

농업 연구청(Agricultural Research Service)은 알팔파나 콩과 같은 각 공생 식물 종과 관련된 다양한 뿌리혹박테리아 종의 유전자 지도 작성을 포함하는 연구를 수행하고 있다. 이 연구의 목표는 비료를 사용하지 않고 식물의 생산성을 높이는 것이다.^[7]

분자 생물학에서 ''Rhizobium''은 DNA 추출 키트 시약 및 초순수 물 시스템의 오염 물질로 확인되었으며, 이는 미생물군 또는 메타게놈 데이터 세트에 오류로 나타날 수 있다.^[8] 질소 고정 박테리아의 오염 물질 존재는 저장 탱크에서 미생물 성장을 억제하기 위해 초순수 물 생산에 질소 가스를 사용하기 때문일 수 있다.^[9]

참조

_[1] 논문 Über die Pilzsymbiose der Leguminosen
_[2] 논문 Approved lists of bacterial names
_[3] 논문 Visualizing Glutamine Accumulation in Root Systems Involved in the Legume–Rhizobia Symbiosis by Placement on Agar Embedded with Companion Biosensor Cells https://apsjournals.[...] 2018-01-01
_[4] 논문 Changing concepts in the systematics of bacterial nitrogen-fixing legume symbionts 2003-06
_[5] 논문 Phosphate solubilization by ''Rhizobium'' strains 2009-03
_[6] 논문 Die Bacteriender Papilionaceenknöllchen 1888
_[7] 웹사이트 Marvelous Microbe Collections Accelerate Discoveries To Protect People, Plants—and More! https://agresearchma[...] United States Department of Agriculture 2010-01
_[8] 논문 Reagent and laboratory contamination can critically impact sequence-based microbiome analyses 2014-11
_[9] 논문 Analysis of bacteria contaminating ultrapure water in industrial systems 2002-04
_[10] 웹사이트 ''Rhizobiaceae'' https://lpsn.dsmz.de[...] List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature 2022-09-16
_[11] 논문 ''Rhizobium halotolerans'' sp. nov., Isolated from chloroethylenes contaminated soil 2013-06
_[12] 논문 ''Rhizobium pongamiae'' sp. nov. from root nodules of ''Pongamia pinnata''
_[13] 논문 ''Rhizobium qilianshanense'' sp. nov., a novel species isolated from root nodule of ''Oxytropis ochrocephala'' Bunge in China 2013-03
_[14] 논문 ''Rhizobium vallis'' sp. nov., isolated from nodules of three leguminous species 2011-11
_[15] 논문 Evolutionary genetics and biogeographic structure of ''Rhizobium gallicum sensu lato'', a widely distributed bacterial symbiont of diverse legumes 2005-11
_[16] 논문 Analysis of 1,000+ Type-Strain Genomes Substantially Improves Taxonomic Classification of Alphaproteobacteria 2020-04-07
_[17] 논문 A revision of ''Rhizobium'' Frank 1889, with an emended description of the genus, and the inclusion of all species of ''Agrobacterium'' Conn 1942 and ''Allorhizobium undicola'' de Lajudie et al. 1998 as new combinations: ''Rhizobium radiobacter'', ''R. rhizogenes'', ''R. rubi'', ''R. undicola'' and ''R. vitis''
_[18] 논문 植物病原性''Rhizobium''属細菌の分類の変遷とジーンバンクにおける対応 http://www.jsmrs.jp/[...]
_[19] 서적 《Plant Science 2》 나이아가라 대학 출판사 2009-05-18