부분 뿌리 건조(Partial Root Drying, PRD, 부분적 가뭄 노출 증상) 관개법

 

'Aba(abscisic acid, dormin) https://infos.tistory.com/6000': 건조, 저온 등 스트레스 상황에서 그 함량이 극적으로 증가, 스트레스가 없는 평상시에도 ABA는 식물의 정상적인 생장 및 발달을 조절하는 데 필수적인 역할을 한다. 뿌리의 '1차 생장(길이 생장)'을 촉진하거나, 측근 발생을 저하시켜 물을 더 깊이 찾는 뿌리 구조를 형성. 종자 발달 초기 단계에서는 ABA가 저장 단백질과 당의 축적을 촉진. 수분 부족 시에는 뿌리에서 ABA 합성이 크게 증가하여 잎으로 이동하고 잎 표피에서 기공 발달을 억제하고 큐티클 왁스층의 침착을 조절하여 물 손실을 예방. 엽록체 생성, 주요 중앙 대사, 그리고 세포 주기 관련 유전자 발현.

 

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지상부의 초기 증상

기공 부분 폐쇄: 가뭄에 노출된 뿌리 10% 부분에서 아브시스산(ABA)의 합성이 급격히 증가한다. 이 ABA는 물관부를 통해 지상부(잎)로 빠르게 이동한다.
증산 작용 조절: 잎에 도달한 ABA는 기공을 부분적으로 닫게 만들어 증산 작용(물 손실)을 줄인다.
겉보기에는 정상: 나머지 90%의 뿌리가 충분한 물을 흡수하고 있기 때문에, 식물은 심하게 시들거나 잎이 말리는 '육안적인 위조 증상(Wilt)'은 거의 나타나지 않는다. 즉, "정상적인 외관을 유지하며 물을 아끼는" 상태가 된다.

 

뿌리 구조의 변화

ABA 신호에 의해 뿌리의 발달 패턴도 변화하여 가뭄에 대비한다.
주근(Main Root)의 심층 생장 강화: 식물은 물을 찾기 위해 ABA와 옥신(Auxin) 호르몬의 상호 작용을 통해 뿌리 중력 굴성(Gravitropism)을 강화한다. 그 결과, 뿌리가 측면으로 뻗기보다는 중력 방향으로 더 곧고 깊게 자라려는 경향을 보인다.
측근(Lateral Root) 발달 억제: 물을 찾기 위해 에너지를 깊은 뿌리 생장에 집중하므로, 수분 손실이 많은 표면 근처의 곁뿌리 발달은 억제되는 메커니즘이 활성화된다.

 

PRD 기법의 목적

수분 이용 효율(Water Use Efficiency, WUE) 증대: 지상부 생장을 과도하게 억제하지 않으면서도 물 손실을 줄이는 기공 조절이 일어나, 흡수한 물 대비 만들어내는 광합성 산물의 비율이 증가한다.
재배적 활용: 농업에서는 이 원리를 이용해 물을 절약하고 작물의 품질을 향상시키는 부분 뿌리 건조(PRD) 관개법에 활용하기도 한다.
물 부족 상황: 물이 희소하고 비싼 지역에서는 높은 물 이용 효율이 수확량 감소보다 더 중요한 경제적 이점이 된다. 물 1단위당 생산하는 수확물(물 생산성)이 완전 관개 (Full Irrigation, FI)보다 훨씬 높다.
품질 향상: 토마토, 포도 등 일부 원예 작물의 경우, PRD가 과실의 당도, 산도, 풍미 등 품질 관련 특성을 오히려 향상시키는 효과가 보고되기도 한다. 이는 ABA 신호가 광합성 산물(당)의 과실로의 분배(Partitioning)를 촉진하기 때문일 수 있다.
생장 균형 조절: PRD는 식물의 '영양 생장(줄기, 잎 성장)'을 적절히 억제하고 '생식 생장(열매, 종자 생산)'을 촉진하도록 에너지를 분배하는 데 도움을 줄 수 있다.