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가뭄이 보리 수확량에 위협이 되지만 해결책이 존재한다

전 세계 기온 상승으로 작물 생산량과 품질이 크게 감소하고 있으며, 보리도 예외는 아니다. 가축 사료와 맥주 제조에 필수적인 이 곡물은 과도한 더위로 인해 성장이 방해받고 있다. 열파는 세포막에 손상을 주며 단백질을 변형시키고 산소 반응성 종을 증가시켜 세포에 해를 끼친다. 이러한 교란은 광합성과 식물의 번식을 방해하여 수확량 손실로 이어진다.

이 문제를 해결하기 위해 생리적 및 분자적 메커니즘이 연구되고 있다. 생리적 접근법에서는 파종 시기를 최적화하여 보리가 개화 및 입립의 중요한 시기에 극심한 더위를 피할 수 있도록 한다. 적절한 관개와 비료 관리는 식물이 수분을 유지하고 영양분을 공급받도록 도와 더위에 더 잘 견디도록 한다. 유용한 균류와 세균을 접종하면 보리의 성장 촉진과 스트레스에 대한 방어 시스템 개선을 통해 내성을 강화할 수 있다.

Bacillus와 같은 미생물은 식물 호르몬을 생성하고 질소를 고정하여 영양소 흡수를 개선한다. 또한 산소 반응성 종을 중화하여 열 스트레스 하에 있는 식물에서 이온 불균형을 일으키는 원인을 제거하는 데 도움을 준다.

분자적 측면에서는 상당한 진전이 있었다. 모델 식물인 아라비도프시스에서 확인된 내열성 유전자들이 보리에 도입되었다. 예를 들어, 야생 보리에서 유래한 HvGST4 유전자는 아라비도프시스에서 과발현되어 더위뿐만 아니라 가뭄, 염분, 추위에도 내성을 높였다. 이 유전자는 세포를 보호하는 천연 항산화제인 글루타티온의 생산을 촉진한다. 또 다른 유전자인 밀에서 유래한 TaHsfA6b는 유전자 편집을 통해 보리에 도입되어 높은 온도를 견디는 능력을 강화하면서도 정상적인 특성을 유지할 수 있도록 했다.

연구자들은 또한 열 내성과 관련된 유전적 지역인 QTL을 확인했다. 이 중 3개의 지역이 120종의 보리에서 열 스트레스 내성과 연관되어 있으며, 10개의 지역은 내성과 입립 품질 모두에 영향을 미친다. 이러한 발견들은 유전체 선택 기법을 통해 더 강인한 품종을 선택할 수 있도록 하며, 이는 DNA를 분석하여 식물의 성능을 예측하는 기술이다.

정확한 DNA 수정 방법인 CRISPR을 이용한 유전자 편집도 유망한 전망을 제공한다. 이는 특정 유전자를 타겟으로 하여 보리의 내성을 개선하면서도 원치 않는 돌연변이를 유발하지 않는다. 이렇게 수정된 품종은 세포를 보호하는 열 Shock 단백질을 더 많이 생산한다.

마지막으로, 열 프리밍(priming)과 같은 농업 관행이 있다. 이는 어린 모종을 잠시 온화한 열에 노출시킴으로써 나중에 더 높은 온도를 더 잘 견디도록 준비시키는 방법이다. 이 기술은 항산화 효소와 보호 단백질의 생산과 같은 방어 메커니즘을 활성화하여 세포 손상을 최소화한다.

이러한 발전과 최적의 작물 관리는 기후 변화에도 불구하고 보리 생산량을 유지하거나 개선할 수 있도록 할 것이다. 현재 일부 지역에서는 가뭄 시 최대 50%에 달하는 손실이 발생하고 있지만, 이러한 노력을 통해 손실을 줄이고 보리에 의존하는 산업에 안정적인 공급을 보장할 수 있을 것이다.

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Mentions des sources

Publication citée

DOI : https://doi.org/10.1007/s44372-026-00718-6

Titre : Evaluation of molecular and physiological mechanisms underpinning heat stress tolerance in barley (Hordeum vulgare L.): an approach towards heat resilient barley production

Revue : Discover Plants

Éditeur : Springer Science and Business Media LLC

Auteurs : Ali Hasnain; Muhammad Naveed Anjum; Zahid Mehmood; Adeel Mustafa; Muhammad Umer Farooq Awan