[전남인터넷신문]땅속의 생물을 실시간으로 볼 수 있는 장치와 기술이 일본에서 개발되어 작물의 뿌리 생육 조사등 다양한 활용이 기대된다.

작물에서 뿌리는 양분과 수분을 흡수하는 데 필수 기관이며, 환경의 영향을 많이 받는다. 일반적으로 작물의 뿌리 생육과 형태는 식물의 생육환경에 따른 차이가 크므로 식물의 생육성, 스트레스 내성 등을 조사하기 위해서는 땅속의 뿌리를 조사해야 한다. 

식물 뿌리는 굴취한 후 조사하면 정확한 상태를 조사할 수 있으나 한번 굴취한 것은 정상적인 생육상태를 지속적으로 조사하기는 어렵게 된다. 

일본 국립연구개발법인 해양연구개발기구(海洋研究開発機構)의 초선예연구개발부문(超先鋭研究開発部門)에서는 이러한 문제점을 극복하기 위해 땅속에 있는 뿌리를 굴취하지 않고 뿌리의 생장 상태를 실시간으로 시각화하는 기술과 장치인 Fiber-RADGET(Fiber-radicle gadget)를 개발했다

(http://www.jamstec.go.jp/j/about/press_release/20210712/). 일본 국립연구개발법인 해양연구개발기구에서 개발한 방법은 고감도 광섬유를 개발하여 이것을 땅속에 설치하여 빛이 통하지 않는 땅속에 있는 식물 뿌리의 생장을 관찰하는 방식이다. 

이 방법을 개발한 후 실증한 결과 보이지 않는 영역에서 자라는 식물의 뿌리 생장이나 작은 동물의 활동, 미생물의 복합 구조형성 등 다양한 생물의 움직임을 실시간 관찰하는 데 성공했다. 

현재, 지구 환경은 빠르게 변화하고 있음에 따라 가뭄, 양분 부족, 염해 등의 조건에서도 잘 자랄 수 있는 작물 개발이 요구되고 있다. 

이러한 연구에서 스트레스에 노출된 뿌리의 생육 특성을 조사하는 것은 필수적이다. 작물의 뿌리는 토양 환경 조건에 따라 땅속 깊이 뻗거나 얕게 자란다. 

보통 토양 속 깊게 뻗은 뿌리는 토양의 심층에서 물과 질소를 흡수하고 가뭄 시에 생산성을 높게 한다. 반대로 얕은 뿌리는 지표면에서 산소를 쉽게 얻고, 염해 및 습해로 인해 산소가 부족한 토양에서도 생산성을 높게 한다. 

작물 뿌리의 이러한 특성을 파악하기 위한 연구는 많이 진행되어 왔으나 그 과정에서 땅이라는 보이지 않는 영역에 있는 뿌리를 실시간으로 관찰하고 조사하는 것은 어려웠다. 

지금까지는 대부분 많은 식물을 심어 두고, 굴취하여 조사 후 통계처리를 하였다. 

뿌리를 땅에서 굴취하지 않고 비파괴로 측정하는 방법으로는 X선 CT(X-ray computer tomography)가 있는데, 이 방법은 촬영 때마다 화분에 심은 식물 개체를 CT 장치 내부로 이동해야 하므로 실시간 측정과 현장 연구에의 응용은 사실상 어렵다. 

따라서 일본 국립연구개발법인 해양연구개발기구에서 개발한 뿌리를 굴취하지 않고 뿌리의 생장 상태를 실시간으로 시각화하는 기술과 장치는 근채류의 수확시기 판단, 작물의 생육상태 진단, 땅속의 작물뿌리 상태를 디지털 정보로 재현한 사이버 피지컬 시스템의 구축, 땅속뿌리의 생육상태를 디지털 정보로 재현하여 스마트 농업에 활용할 수 있는 기술로 활용이 기대된다.