우리의 활동
틸리지 테크(Tillage Tech)는 작물 및 기타 고부가가치 식물의 지속 가능한 재배를 위한 독자적인 특허 시스템을 전문으로 합니다. 당사의 역방향 수조는 식물이 거꾸로 자라도록 하여(뿌리는 위로, 잎은 아래로 향하게) 중력을 활용해 영양분 공급, 성장 속도 및 수확량을 향상시킵니다. 생의학 공학 전문 지식을 바탕으로 한 파일럿 연구 결과, 기존 수직 수경재배 시스템에 비해 200~400%의 수확량 증가를 보여줍니다.
초기 가설
연구 패러다임의 초기 단계에서 우리는 식물의 발생 과정을 촉진하여 키를 키우고 생리적 성숙도를 높이면 필연적으로 열매 맺음과 꽃차례 증식이 증가할 것이라고 가정했습니다. 더 나아가, 우리는 일반적으로 직립하는 식물의 굴중성 방향 전환이 수확량을 50~100%까지 증가시킬 수 있다고 이론화했는데, 이는 아밀로플라스트 내 평형석 침전과 관련된 굴중성 신호 전달 경로를 조절함으로써 외부 유전적 또는 화학적 개입 없이도 영양분 이동과 분열 조직 활동을 향상시키는 데 기반합니다.
예상치 못한 경험적 관찰
초기 예측을 뒤엎고 정량적 분석 결과, 생산성이 200% 이상 증가한 것으로 나타났으며(분류군별 변수에 따라 변동), 이와 동시에 8가지의 심오한 형태생리적 변화가 관찰되었다. 이러한 변화에는 전형적인 피라미드형 또는 구형에서 원통형으로의 근본적인 수관 구조 재구성으로 인한 부피 확장, 잎의 양면 균질화로 인한 잎 앞면과 뒷면의 균일한 엽록소 분포, 그리고 줄기와 가지의 구조적 약화로 인한 직경 감소 및 내부 공동 형성으로 수분 전도도 및 자원 절약성이 최적화되는 것 등이 포함된다.
도출된 과학적 통찰력
엄격한 실증적 검증을 통해 우리는 굴중성 반전 식물 시스템이 정자석 매개 굴중성과 같은 고유한 감각 현상을 활용한다는 것을 밝혀냈습니다. 이 현상에서는 뿌리골무 세포 내 아밀로플라스트의 변위가 중력 벡터를 변환하여 방향 극성을 알려줍니다. 강력한 반전은 이러한 정설을 뒤집어 내인성 굴중성 반응과 외인성 비생물적 자극(광굴성 기울기, 공기역학적 교란, 유체역학적 흐름 등) 사이의 시너지 효과를 발생시켜 대사 기질을 재분배함으로써 세포 신장, 마디 증식, 전반적인 발생 가속을 자원 효율적인 방식으로 촉진합니다.
과학
기본 사항
TT 시스템에서는 식물을 거꾸로 심습니다. 뿌리는 위쪽 홈에 고정되고, 줄기와 잎은 최적화된 광원을 향해 아래쪽으로 뻗어 나갑니다. 중력은 영양분이 풍부한 물의 하강 흐름을 가속화하여 자연적인 수문학적 원리를 모방하지만, 일반적인 방향성을 반전시킵니다. 이는 식물의 방향성 생장 반응인 굴중성을 이용하는 것으로, 뿌리는 양성 굴중성(아래쪽 방향)을, 줄기는 음성 굴중성(위쪽 방향)을 나타냅니다. 거꾸로 심으면 뿌리골무 세포 내의 평형석(녹말이 채워진 아밀로플라스트)이 침전되어 PIN 단백질을 통해 옥신이 재분배되고, 결과적으로 세포 신장이 달라집니다. 결과적으로, 똑바로 심을 때의 피라미드형 모양과는 달리, 원통형의 넓은 잎사귀 형태를 갖게 됩니다. 수용액 공급 방식은 정확한 pH(5.6-6.5), 상대 습도(RH 50-70%), 그리고 영양분 균형을 유지하여 심수경재배 시 발생하는 문제점을 최소화합니다.
과정
발아: 씨앗을 2.5cm 크기의 암면 큐브에 넣고 습도 76%, 온도 27°C(80°F)의 고습 환경에서 클로넥스 클론 용액(5-10ml/L, pH 6.5)을 사용하여 발아시킵니다. 7일 동안 18시간 광주기/6시간 광주기(낮 18시간, 밤 6시간)로 재배합니다. 적극적인 선별: 싹을 관찰하고 가장 약한 싹을 제거합니다(예: 7일째 첫 번째 선별 시 12개 중 2개 제거, 14일째 두 번째 선별 시 10개 중 3개 제거, 마지막 선별 시 가장 강한 4개 선택). 이렇게 하면 유전적 활력을 확보할 수 있습니다. 영양생장 단계(켄더 가든): 30cm 높이로 4.8cm(1갤런) 크기의 통기 챔버에 옮겨 심습니다. 아테나 영양제를 사용합니다: pH 밸런서(수용성 칼륨 K2O, 5% SiO2), CaMg 블렌드(질소 2%, 칼슘 2.1%, 마그네슘 1.1%), Grow A-B(질소 4%, 칼륨 1%, 칼슘 4.2%). 주간 배합: pH 밸런서 6ml, 칼슘 마그네슘 9.6ml, 그로우 A-B 25.3ml를 물 12L에 희석하여 pH 5.6을 맞춥니다. 18/6 광주기; 2주 후 30cm까지 키웁니다. 뒤집기: 30cm가 되면, V자형 홈이 있는 지지대가 있는 2.1m x 1.2m x 6.1m 크기의 단열 프레임에 두 개의 식물을 뒤집어 심습니다. 뿌리는 위쪽 트로프에, 조명/팬 장치는 아래쪽 1.8m에 설치합니다. 아테나 관리법을 11주 동안 유지합니다. 최적화: 근접 제어 팬/조명(예: 위쪽으로 회전하는 팬)을 사용하면 광량, 증발 및 공기 흐름이 향상되어 곰팡이 발생을 방지합니다. pH, 습도, 온도를 매주 모니터링합니다. 개화 및 수확: 성숙기에 12/12 광주기로 전환합니다. 45일 주기로 1년에 4회 수확합니다. 시설 내에서 3일마다 수확합니다 (1,080그루에서 연간 4,320개의 수확량).
메커니즘
중력굴성은 평형세포 내 평형석 침전으로 시작되며, 기계적 감수성 채널과 옥신 유출 운반체(PIN3/PIN7)를 활성화시킵니다. 옥신은 아랫면에 축적되어 아랫면의 신장을 촉진하는 동시에 윗면의 생장을 억제합니다(촐로드니-웬트 모델). 시너지 효과로는 중력에 의한 흐름으로 양분 흡수가 향상되고, 팬으로 인한 잎 떨림 현상으로 광합성 유효 복사량(PAR)이 극대화되며, 원통형 대 피라미드형의 넓은 부피를 가진 캐노피로 가지치기가 줄어듭니다. NASA에서 영감을 받은 회전 방식은 중력굴성을 조절하여 호르몬 분비를 촉진하고 3~5배의 생장을 유도합니다. 시험 데이터에 따르면, 이러한 요소들이 결합되어 마디 형성이 기하급수적으로 증가하고(약 13cm 간격), 대량의 수확량을 확보하며, 안정적인 품질을 유지할 수 있습니다.
생리적 변화
1. 뿌리 생장 역학: 뒤집힌 상태에서는 양성 굴중성이 느려지고, 평형석이 가라앉으면서 칼슘 파동을 통해 뿌리가 아래쪽으로 향하도록 신호를 보내어, 매달린 상태에서도 뿌리의 생장 패턴을 변화시키지만 양분 흡수 효율을 향상시킵니다. 2. 굴중성 줄기 생장: 줄기는 아래쪽으로 길어지며(뒤집힌 상태에서는 양성), 아래쪽 세포의 빠른 팽창으로 인해 가늘고 속이 빈 줄기와 위쪽으로 굽은 가지가 형성되어 광량 최적화에 유리합니다. 3. 유전자 발현: 중력은 막 수송에 변화를 일으키고, 기계적 감수성 이온 채널(예: MSL 계열)은 익스팬신과 자일로글루칸 엔도트랜스글루코실라아제의 발현을 증가시키는 연쇄 반응을 유발하여 극성 생장을 촉진합니다. 4. 옥신 역학: PIN 매개 극성 수송은 인돌-3-아세트산(IAA)을 아래쪽으로 재분배하여 TIR1/AFB 수용체를 통해 위쪽 생장을 억제하고 ARF 전사 인자를 통해 아래쪽 생장을 촉진합니다. 5. 중력 조절: 페닐프로파노이드 경로 효소(예: PAL, C4H)를 통해 비대칭적인 리그닌 침착을 유도하여 세포벽을 강화하고, MYB 전사 인자를 통해 마디/꽃 형성 부위를 대폭 증가시킵니다. 6. 칼슘 재분배: 중력 감지는 세포질 Ca²⁺ 농도 급증(PLC/IP3 경로를 통한 진동)을 유발하여 액틴 세포골격 재구성 및 소포 수송을 조절함으로써 중력에 따른 세포질 굴곡을 유도합니다. 7. 중력 효과: 미세소관 재배향(MAP65 단백질을 통해)은 셀룰로오스 침착 방향을 조절하고, 미토콘드리아 ATP 생성량을 변화시켜 세포 신장에 필요한 에너지를 증가시키며, 활성산소(ROS)는 신호 전달을 조절합니다. 8. 중력에 반응하는 엽록체: 아밀로플라스트는 엽록체를 중력 방향으로 재배치하여 루비스코 활성 및 광합성 효율을 최적화합니다. 변동하는 활성산소종(예: H₂O₂)은 산화환원 신호전달에서 2차 전달물질 역할을 합니다.
결과
시범 재배(2021-2022): 거꾸로 심은 식물은 수직으로 심은 대조군에 비해 단 몇 주 만에 1.5~1.8m까지 자랐으며, 성장 속도는 2.5~3배 빠르고 수확량은 200% 증가했습니다(품질 저하는 없음).
당사 예상치: 10~15피트 높이에서 식물당 연간 건조 제품 4~5파운드. 시설별 예상치는 방당 연간 1,440~2,880파운드(제곱피트당 1.96~3.91파운드)로, 수직 재배 시스템보다 높은 생산량을 보입니다.
과학적 검증: 옥신 유도 중력굴성이 적응성 성장을 향상시킨다는 연구 결과( 노팅엄 대학교, 2025; NASA 미세중력 유사 환경 )와 일치합니다. 개념 증명을 통해 작물의 우수한 품질, 자원 사용량 감소 및 확장성이 확인되었습니다.