세계는 지금! 인구증가와 기후변화로 인해 식량의 대량 생산이 필요하고, 질병 저항성이 약한 농작물에 대한 관리가 필요한 시기입니다. 특히 양질의 식량 생산을 위한 스마트팜이나 식물의 질병과 관련된 스트레스를 실시간으로 감지할 수 있는 기술에 대한 연구도 필요합니다.
서울대학교 농업생명과학대학 바이오소재공학 전공 곽선영 교수와 사범대학 화학교육과 정대홍 교수 융합연구팀은 나노입자의 플라즈몬 특성을 활용하여 식물이 느끼는 다양한 스트레스 신호를 실시간으로 읽는 기술을 세계 최초로 개발하였습니다. 식물체 내 적용을 위해 자가 형광의 간섭을 피할 수 있는 근적외선 영역에서 광학적으로 활성화되는 플라즈몬 나노센서를 개발했으며, 식물나노생체공학 (plant nanobionics)이라는 최신 기술을 이용하여 나노센서를 비파괴적 방법으로 식물체 내 원하는 위치에 선택적으로 도입했습니다.
개발한 나노센서는 특정 표적 물질 하나만을 측정하는 것이 아니라 다수의 표적 물질을 표지기술 없이 다중검출이 가능합니다. 또 검출 대상 물질과 가역적으로 상호작용할 수 있도록 설계했기 때문에, 식물 스트레스 신호 물질의 농도 변화나 이동 등의 동역학적 변화를 실시간으로 모니터링할 수 있습니다. 이번 연구를 통해 개발한 나노센서를 이용하여, 상처 또는 저온과 같은 비생물적 스트레스 및 곰팡이 감염과 같은 생물학적 스트레스 환경 하에서 식물이 생성하는 대표적인 스트레스 관련 내인성 분자를 실시간으로 감지함을 예시로 보여주었습니다.
[식물자원학과 및 식물생명학과 진로로드맵]
[식물자원학 및 식물생명학 세특으로 탐구 주제 찾기]
(진로활동)
여행지리 시간에 기획한 나만의 진로여행 프로젝트 후 종자 보존에 대한 관심이 많아 관련 기사를 읽고, 친구들에게 관련 정보를 설명하는 활동을 함. 특히 우리나라 야생콩을 지키기 위한 OO대 OOO교수의 기사를 보고 종자를 왜 보관해야 하는지 궁금증으로 관련 탐구를 진행함. 야생식물 종자에 대한 권리와 야생식물에서 다양한 기능성 물질에 대해 조사하여 야생에서 자란 유전자풀이 다양하여 환경 적응력이 우수하다는 이점을 발표함.
(여행지리)
나만의 진로여행 프로젝트 계획을 세우기 전 오픈 동영상을 보고 그 지역에 미리 다녀온 사람들의 이야기를 바탕으로 여행 로드맵을 작성했다고 함. 종자학이나 식물에 관심이 많은 학생들로 조가 구성되어 국립백두대간수목원의 시드볼트를 여행을 구성하여 사진이나 온라인 동영상을 재편집하여 학생들에게 직접 체험한 것처럼 느낄 수 있도록 발표를 진행함. 특히 시드볼트의 경우는 외부인 견학이 어렵기 때문에 만약 이 지역을 진로여행계획을 세웠다면 약용식물원이나 자생식물원 코스를 설계하는 모습이 인상적임. 질문 중 우리나라의 많은 지역 중 왜 경북 봉화인지에 대한 내용에 답변을 못해 이후 백두대간수목원이 세계 최초 야생식물종자 영구저장시설이라는 점과 조선시대에는 태백산사고지로 조선왕조실록을 보관했던 곳이라고 자신이 생각한 내용을 게시함.
(탐구 주제)
① 식물 스트레스 실시간 감지하는 나노센서 탐구
식물은 상처 및 저온과 같은 비생물학적 스트레스와 진균감염을 비롯한 생물학적 스트레스 환경 하에서 다양한 신호 분자를 생성한다. 식물 잎에 비파괴적 방법으로 도입된 나노센서는 식물 내인성 신호 분자들의 생성과 이동을 실시간으로 다중 검출할 수 있다.
② 기후 위기로 인한 변화된 애그테크(Ag-Tech) 탐구
농작물 수확량을 늘리고 관리에 대한 의사 결정을 개선하는데 도움이 되는 기술로 구성된다. 생명공학, 센서, 기계, AI 솔루션, 실내농업 장비, 자동화 등이 포함 된다. 사물인터넷(IoT), AI 솔루션을 통해 농작물의 생존 가능성과 공급망의 지속 가능성을 향상시켰다.
[식물자원학 및 식물생물학 교과 선택]
[핵심 키워드로 알아보는 식물자원학 및 식물생물학]
유전자원, 약용식물, 농작물, 병충방제, 식물오염, 채소 농작물, 먹을거리, 농약살포. 자연보존, 토양보호, 잡초방제, 특용식물, 산채식물 관상용식물, 산림이용, 유물유지, 세포자원, 친환경, 목재, 임산물, 곤충학, 병리학, 바이러스, 방제학, 검역, 균학
지금까지 식물자원학과 및 식물생물학과 진로로드맵을 확인했습니다. 자신의 학생부를 활용하여 탐구주제를 찾고 심화시키는 활동이 대학 합격의 지름길입니다.
다음 시간에는 고교학점제 완성을 위한 동물생명학 진로로드맵에 대해 알아보겠습니다.
안계정 소장 경력
- 유원멘토입시연구소 소장
- 부산 공부로드맵 센터장
- EBS 학생부 심화편·탐구보고서 교원연수 강사
- 고교학점제 완성을 위한 의대•약대•바이오계열 진로로드맵 저자
