동물 외에 식물에도 전기 신호가 흐르고 있어 전기적 활동에 의해 식충 식물이 움직이거나 먹을 수 있게 됐을 때 경고를 하기도 한다. 스웨덴 린셰핑대 연구팀이 보리 뿌리에 전기 자극을 주면 성장이 촉진된다는 연구 결과를 보고했다.
전 세계 인구가 증가하는 가운데 식량 문제도 심각해지고 있다. 유엔식량농업기관 FAO는 2022년 굶주림에 직면한 사람은 7억 8,300만 명에 이르며 2019년에 비해 1억 2,200만 명이 증가했다고 보고했다. 격화하는 식량 문제에 대한 해결책으로 곡물이나 야채 등 수율을 효율적으로 늘리는 방법이 주목받고 있다.
수경재배는 토양을 사용하지 않고 물, 영양소, 뿌리를 고정하는 비계만을 사용하기 때문에 다른 농법보다 적은 물이나 비료로 식물을 키울 수 있으며 토양이 식물에 적합하지 않은 지역에서도 야채 등을 수확할 수 있다. 또 노지 재배에 비해 필요한 작부 면적이 적고 재배 설비를 세로로 겹칠 수도 있어 빌딩이나 창고 내 차세대 수직 농장을 만드는 것도 가능하다고 한다.
연구팀은 전 세계 인구가 증가하고 있으며 기후 변화도 일어나고 있기 때문에 기존 농법만으로 지구 식량 수요를 충족시킬 수 없는 건 분명하지만 수경재배를 이용하면 도시에서도 잘 관리된 환경에서 식량을 키울 수 있다고 말한다.
연구팀은 수경 재배에서의 수확량을 늘리기 위해 보리 묘목 뿌리에 일정한 전압을 가하는 저전력 수경 재배 시스템을 개발했다. 이 시스템에는 보리는 전도성 스캐폴드(eSoil)에 고정되어 5일간 저전압을 가했다.
eSoil은 식물 세포벽 주성분이기도 한 셀룰로오스에 PEDOT라고 불리는 전도성 고분자를 혼합한 것. 연구팀은 발아 5일 뒤 보리를 eSoil에 놓고 5일간 저전압을 가한 채 키우고 전기 자극을 끄고 5일간 키웠다. 따라서 15일간 자란 보리 건조 중량을 전압을 가하지 않고 15일간 수경 재배한 보리 건조 중량과 비교했다.
그 결과 전기 자극을 받은 보리는 비교 대조 보리보다 건조 중량이 평균 50%나 무겁고 30%나 길게 성장한 것으로 나타났다. 전기 자극이 보리 성장을 촉진하는 구조는 불분명하지만 실험에선 전압을 가한 보리가 질산염을 더 효율적으로 질소 함유 바이오매스로 변환하는 걸 시사하고 있다.
연구팀은 이 방법으로 적은 자원으로 묘목을 더 빠르게 성정시킬 수 있지만 실제로 어떻게 작용하는지 어던 생물학적 메커니즘이 관여하는지는 아직 알 수 없다며 발견한 건 모종이 질소를 더 효율적으로 처리하는 것인데 전기 자극이 이 과정에 어떤 영향을 미치는지는 모르겠다고 밝혔다.
주목해야 할 점은 보리 성장에 차이가 나온 건 전기 자극을 받고 있는 동안이 아니라 전극 스위치를 끄고 재배가 끝날 때까지 5일간 일어났다는 것이다. 이는 5일보다 짧은 전기 자극조차도 식물 성장에 지속적 영향을 미칠 수 있다는 걸 시사한다. 연구팀은 결론적으로 바이오일렉트로닉스 성장 발판인 eSoil을 개발해 수경 재배에서 보리 묘목 성장을 전기 자극을 준 뒤 평균 50% 향상시켰다며 하지만 이번 연구는 모종에 초점을 맞췄기 때문에 성장 초기 단계 자극으로 인한 성장 촉진이 식물 전체 성장 주기에 영항을 미치는지 여부를 알려면 추가 연구가 필요하다고 밝혔다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.