이들에게서는 햇볕이 강하고 기온이 높으면 오히려 광합성 효율이 낮아지는 기현상이 나타난다. 이는 C3 식물의 수분 유지와 관계가 깊다.
일반적으로 식물은 광합성을 하기 위해 잎의 뒷면에 있는 기공을 열어 공기 중의 이산화탄소를 받아들여야 하는데, 이때 기공을 통해 수분이 빠져나가는 증산작용이 함께 일어나게 된다.
특히 햇볕이 강하고 기온이 높으면 증산작용이 왕성하게 일어나기 때문에 식물은 기공을 닫게 된다. 기공을 닫게 되면 식물 내에 저장된 이산화탄소는 곧 고갈된다.
이렇게 되면 광합성이 중단되는 정도로 그치는 것이 아니라 합성 중인 유기물을 분해하는 광분해, 즉 광호흡이 일어나게 된다. 한마디로 광호흡은 광합성 효율을 떨어뜨리는 주범인 셈이다.
하지만 옥수수, 수수 등의 C4 식물은 기공을 열어 이산화탄소를 흡수하는 시간이 짧으며, 따라서 수분이 증발해 빠져나가는 양도 그만큼 적다. 또한 광호흡이 일어나지 않으며, 고온 건조한 환경에서 더 적은 양의 이산화탄소로 더 많은 유기물을 만들어낸다.
마닐라에 있는 국제 쌀 연구소의 응용광합성 실험실장 존 시히와 동료들은 C3 식물인 벼를 C4 식물처럼 개조해 슈퍼 쌀을 만들어내려 하고 있다.
만일 이 같은 시도가 성공하면 더욱 생산량 높은 벼를 만들어내는 것은 물론 다른 작물도 C4 식물로 개조해 아프리카의 사하라 사막 이남에서도 밀, 보리, 콩 등을 재배할 수 있을 것이다.
| 50%: 쌀을 주식으로 하는 세계 인구 비율. 해결책: 유전자 조작을 통해 벼의 광합성 효율을 향상시키면 어떤 조건에서도 쌀을 증산할 수 있다. 목표: 쌀 생산량을 50% 늘리며, 다른 작물의 생산량도 같은 방식으로 늘린다. 실용화 예정: 앞으로 10년 이내. |
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