최근 기후변화로 폭염 등 이상기상 현상이 지속 발생하고 있으며, 이로 인해 작물의 안정적인 생산에 어려움이 많다.

이번 연구는 이상기상에 의한 작물의 건조 피해에 대비하여 작물 건강을 높이는 대안을 마련하고자 미생물의 유용한 기능을 활용하는 방법을 개발한 것이다.

이번에 개발한 미생물은 고추 뿌리 주위 토양에서 분리한 바실러스 부타놀리보란스(Bacillus butanolivorans) KJ40균주로, 작물이 건조 스트레스를 견디는 능력을 높여준다.

이 미생물은 강릉 등 국내 농경지의 다양한 작물(부추, 배추, 고추, 딸기, 토마토) 뿌리 주변 토양(근권)과 염생식물로부터 총 447균주의 토착 세균을 분리한 후 건조에 내성이 있는 세균을 선발‧동정한 것이다.

포트에 심은 고추 뿌리에 이 미생물을 처리한 다음 물을 주지 않고 5일 후 관찰한 결과, 줄기와 잎의 무게가 일반적으로 물을 준 고추와 비슷했다.

식물이 건조 스트레스를 받으면 세포 내 활성산소 생성으로 지질과산화가 진행되고 막이 파괴돼 세포에 산화적 피해를 준다. 그러나 KJ40 균주를 처리한 고추의 잎에서 세포막 지질 손상이 줄어든 것을 확인했다.

또한 식물은 건조 스트레스를 받으면 기공전도도가 점차 감소해 이산화탄소 흡수율이 줄어 생장이 더뎌진다. 그러나 KJ40 균주를 처리한 고추의 잎 기공전도도(48.4mmol/m2/sec)가 아무것도 처리하지 않은 고추(31.1mmol/m2/sec)보다 높아 건조 스트레스 피해를 줄이는 것으로 확인됐다.

비닐하우스에 심은 고추에 이 미생물을 처리한 결과, 건조 스트레스를 받아도 아무것도 처리하지 않은 고추보다 작물 당 열매 수확량(무게)이 증가(대조구 493g/plant→미생물 처리 564g/plant)했다.

이번 연구 결과 중, 고추 건조 스트레스 감소 효과가 있는 미생물 선발에 대해서는 식물병연구(2019년, 25권)에 논문이 게재됐다.

또한 바실러스 부타놀리보란스 KJ40균주에 대해 특허출원을 완료했다.

농촌진흥청 농업미생물과 김남정 과장은 “유용미생물은 작물 생육과 면역 증진 등 작물 건강에 중요한 역할을 하고 있다.”라며, “이번 연구로 우리 토착 미생물이 작물의 건조 피해를 효과적으로 감소시키는 것을 확인해 유용미생물 활용 다각화에 큰 도움이 될 것으로 기대한다.”라고 말했다.

[뉴스출처 : 농촌진흥청]