벼 잎에 나노 입자인 '탄소점'(Carbon dots)을 뿌리는 것만으로 독성 중금속인 카드뮴 흡수를 막고 수확량까지 늘릴 수 있다는 연구 결과가 나왔다.
중국 베이징 농림과학원과 장난대학교 공동 연구팀은 카드뮴에 오염된 토양에서 탄소점을 벼 잎에 살포하는 현장 실험을 진행한 결과, 쌀알에 축적된 카드뮴이 46% 감소하고 수확량은 18% 증가했다고 밝혔다.
연구에 따르면 잎에 뿌려진 탄소점은 식물 내부의 방어 체계를 활성화하는 조절인자 역할을 한다. 이는 식물의 대사 활동을 재구성해 카드뮴으로 인한 스트레스 저항력을 높이고 건강한 광합성 활동을 유지하게 만든다.
잎에서 시작된 긍정적 효과는 뿌리까지 연쇄적으로 이어진다. 변화된 식물 대사는 뿌리 분비물에 영향을 주고, 이는 토양 내 유익한 철 순환 박테리아를 활성화한다.
이 박테리아들은 뿌리 표면의 '철막'을 강화해 토양 속 카드뮴이 식물로 흡수되는 것을 물리적으로 차단하는 역할을 한다.
연구 교신저자인 궈위안 쩌우 베이징 농림과학원 연구원은 "단순한 엽면 살포가 식물 내부 대사부터 토양 미생물까지 복합적인 이점을 유발하는 것을 확인했다"며 "식물 자체 방어력과 토양 미생물 군집의 힘을 결합한 실용적인 전략"이라고 설명했다.
이번 연구는 중금속 오염으로부터 식량 작물을 보호하는 실용적인 나노 기술의 가능성을 현장 실험으로 입증했다는 데 의의가 있다. 연구팀은 이 기술이 수확량을 희생하지 않으면서 식량 안보와 안전을 동시에 확보할 지속 가능한 대안이 될 수 있다고 평가했다.