본 기사는 ENN이 전하는 최신 환경뉴스입니다. 앞으로 본지는 ENN은 물론 전세계 환경전문 언론에서 전하는 세계 환경문제도 함께 전달, 보도할 예정입니다. (편집자주)
선인장 열매는 지속 가능한 연료와 식량을 위한 가뭄에 강한 작물로 보여주는 연구
선인장 작물은 대기 중의 탄소를 제거하고, 바이오연료, 식량 및 가축 사료를 제공한다.
[2021년 3월5일 = ENN] 선인장 열매는 가까운 장래에 대두와 옥수수와 같은 주요 작물이 되어 바이오 연료 공급원과 지속가능한 식량 및 사료 작물을 제공할 수 있을까?
최근에 발표된 연구에 따르면, 대학의 연구원들은 높은 내열성과 저온수 사용을 가진 이 식물이 농작물로 성장할 수 없었던 곳에서 연료와 식량을 제공할 수 있는 지속 가능할 수 있을 것을 것으로 믿고 있다.
지구기후 변화 모델은 장기적인 가뭄 사건이 지속기간과 강도가 증가하여 더 높은 온도와 낮은 수위 모두를 초래할 것으로 예측하고 있다.
쌀, 옥수수, 콩과 같은 많은 작물들은 온도 상한이 있으며 alfalfa 같은 다른 전통 작물은 미래에 사용할 수 있는 것보다 더 많은 물을 필요로 한다.
“기후 변화로 인해 건조한 지역이 생길 것이다.”라고 농생명공학과 John Cushman이 말했다.
“궁극적으로, 우리는 앞으로 옥수수와 콩과 같은 농작물에 영향을 미치는 이러한 가뭄문제를 점점 더 많이 보게 될 것이다.”
재생 가능한 에너지 연료
Cushman과 대학연구팀은 최근 5년동안 가시가 없는 선인장 열매를 고온의 저수 상업 작물에 관한 연구결과를 발표했다.
실험실과 미국 농무부의 국립식량농업연구소가 후원한 이번 연구는 화석연료를 대체할 확장 가능한 바이오에너지 공급원료로 미국 Opuntia 종에 대한 최초의 장기 현장 실험이었다.
네바다주 Logandale에 있는 실험실의 Southern Nevada Field Lab에서 수행한 연구 결과에 따르면 Opuntia ficus-indica는 일부 작물보다 최대 80% 적은 물을 사용하면서 열매 생산량이 가장 많았다.
공동 저자로는 Carol Bishop, 연구학자 Dhurba Neupane, 대학원생 Nicholas Alexander Niechayev, Jesse Mayer가 포함되었다.
"옥수수와 사탕수수는 현재 주요 바이오 에너지 작물이지만 선인장 열매보다 3~6배 더 많은 물을 필요로 한다.“라고 Cushman은 말했다.
”이 연구는 선인장 열매의 생산성이 바이오 에너지 작물과 같지만, 물 필요량이 적고 내열성이 높아 기후에 훨씬 더 탄력적인 작물임을 보여주었다.“
선인장 열매는 다년생 작물이기 때문에 바이오 에너지 작물로서 효과가 좋다. 바이오 에너지 작물로 수확하지 않을 때는 대기중의 이산화탄소를 제거하고 지속 가능한 방식으로 저장하는 역할을 한다.
“전 세계 토지 면적의 약 42%가 반건조 또는 건조지로 분류된다.”고 Cushman은 말했다.
“탄소 분해를 위해 선인장 나무를 심는다면 엄청난 잠재력이 있다. 버려진 지역에서 선인장 열매를 재배하기 시작한다면 바이오 에너지 생산 지역을 확장 할 수 있다.”
사람과 동물에게 연료공급
이 농작물은 인간의 소비와 가축사료로도 사용될 수 있다. 선인장 열매는 기존 작물에 비해 물기 적게 필요하기 때문에 전 세계의 반건조 지역에서 식량으로 사용되고 있다.
열매는 당도가 높아 잼이나 젤리에 사용할 수 있으며 선인장은 신선한 야채로 먹는다. 선인장은 90%의 물로 만들어졌기 때문에, 가축 사료에도 매우 효과적이다.
“이것이 다년생 작물의 이점입니다.”라고 Cushman은 설명했다.
“선인장 열매는 과일로 쓰고 선인장은 탄소를 격리시키는 바이오 연료로 사용할 수 있다.”
Cushman은 선인장 열매 유전자를 다른 작물로 향상시켜 사용하기를 희망한다. 선인장 열매는 물을 머금은 방법 중 하나는 증발을 방지하기 위해 구멍을 닫고 밤에 열어 숨는 쉰다.
Northeast Clark County의 교육자인 Bishop과 Moapa Valley 고등학교 학생들과 그녀의 팀은 Logndale의 현장실험실에서 자라고 있는 선인장 열매 식물 250개 이상을 유지하고 수학하는 것을 지속적으로 돕고 있다.
또한 연구하는 동안 학생들은 프로젝트에 대한 인식, 목표, 잠저적인 이익과 사용에 대한 귀중한 경험을 얻었다. 그들은 비디오, 논문, 브로셔 및 레시피를 제작했다. 현장실습으로 수확과 요리수업을 경험했다.
추가연구 활성화
2019년 Cushman은 캘리포니아주 팔리어에 있는 미국농무부 농업연구수에서 국립건조식물 유전자 자원부에서 선인장 열매 연구를 시작했다.
Cushman의 연구팀은 선인장 작물을 얼마나 생산할 수 있는지, Claire Heinitz와 협력하여 유전적 특성이 다른 식물 조직이나 씨앗의 생산량을 증가할 수 있는지 재배조건을 최적하 하는지를 살펴보고 있다.
“우리는 빨리 자라고 많은 생산물량을 증가시킬 수 있는 선인장 열매를 원한다.” - Cushman
이 프로젝트의 다른 목표 중 하나는 선인장과 열매를 자라게 하는 Opuntia 발육부진병에 대해 더 많이 배우는 것이다.
연구팀은 감염된 식물의 표본을 채취해 DNA와 RNA를 관찰해 병의 원인과 다른 선인장에게 어떻게 옮겨지는지를 알아내고 있다.
이 정보를 활용해 질병의 확산을 감지하고 예방할 수 있는 진단 도구와 치료법을 만들고 병든 식물에서 사용 가능한 조직을 얻기를 희망한다.
또한, 연구팀은 사람에게 해를 끼치지 않는 식물이나 벌에 사용될 수 있는 다양한 살충제를 조사하고 있다.
For more information on the five-year study's results, see: "Five-year field trial of the biomass productivity and water input response of cactus pear(Opuntia spp.) as a bioenergy feedstock for arid lands."
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