식물과 밀접한 관계에 있는 미생물에는 대표적으로 세균, 진균, 바이러스 등이 있으며 식물과 공생한다. 마이크로바이옴의 영역은 크게 근권, 내권, 엽권으로 나눌 수 있는데, 근권은 살아있는 뿌리가 영향을 주는 토양 영역, 내권은 식물체 내부, 엽권은 주로 잎에 사는 미생물의 서식지를 뜻한다.
식물은 미생물에게 안전하고 먹거리가 풍부한 환경을 제공하고 미생물은 안락한 보금자리를 찾아 정착한다. 식물은 발달시기, 환경조건에 따라 특정한 물질을 뿌리 분비물로 배출함으로써 식물 생육에 필요한 미생물을 초대한다.
최근 마이크로바이옴이 주목받고 있는 기능을 살펴보면 첫째, 식물은 성장과정 중에 다양한 스트레스 상황에 직면하는데, 식물 마이크로바이옴은 이런 스트레스 감소에 기여한다. 둘째, 식물도 동물처럼 면역체계를 가지고 있는데 식물 마이크로바이옴은 식물의 면역력 높이기도 한다. 셋째, 일반적으로 토양에 유기물이 증가하면 식물 주변 미생물이 활발해져 병원균의 생장을 억제한다.
넷째, 식물체와 상호작용하는 마이크로바이옴 조성에 따라 개화시기가 현저하게 차이나는 사례가 보고되기도 했다. 다섯째, 식물이 생육을 저해하는 특정 미생물의 특성을 이용하여 잡초의 생물학적 방제에 적용하기도 한다. 여섯째, 석유, 중금속, 농약 등에 오염된 토양 복구에 미생물의 상호작용을 이용하면 정화 효율을 높일 수 있다. 마지막으로 텃밭 활동 등으로 식물과 마이크로바이옴에 자주 노출되고 미생물이 풍부한 농산물을 먹게 되면 건강에도 긍정적 영향을 미친다.
미생물은 지구상에서 가장 수가 많고 생태계의 근간을 이루기도 하는 마이크로바이옴의 가치와 활용도를 잘 인식해야한다. 또한 농업의 지속가능성을 지켜줄 수 있는 기술로 미생물을 활용한 농업기술이 크게 주목받고 있는데 이를 단순한 농업기술이 아닌 농업의 패러다임으로 이해해야 한다. 국외에 비해 R&D예산 비율이 낮고, 인력과 인프라가 약하므로 이를 극복할 수 있는 일점 집중 타격전략이 필요하다.
마이크로바이옴(Microbiome)이란?
마이크로바이옴이란 식물, 동물 등과 더불어 살아가는 미생물 전체로 이들의 유전정보까지 포함한 개념이다. 미생물이 주로 서식하는 장소는 인체, 식물, 토양 등 없는 곳이 없는데 서식지 환경에 맞추어 마이크로바이옴이 자리 잡게 된다.
식물마이크로바이옴은 식물 내부와 주변에 미생물이 서식하면서 식물의 생육에 큰 영향을 미치고 있는데 뿌리, 줄기, 잎, 꽃, 과실, 종자 등 모든 식물 기관에서 발견되고 부위마다 미생물의 종류가 달라 하는 역할도 제각각이다.
또 식물과 밀접한 관계에 있는 미생물에는 대표적으로 세균, 진균, 바이러스 등이 있으며 식물과 공생한다.
식물 스트레스 제거에 도움
식물은 성장과정 중에 다양한 스트레스 상황에 직면하는데, 식물 주변 미생물(마이크로바이옴)은 이런 스트레스 감소에 기여한다. 특히 미생물이 분비하는 물질 등은 식물의 저항성을 유도하거나 항균효과를 나타내기도 한다.
또한 식물도 동물처럼 면역체계를 가지고 있는데 식물 주변 미생물은 식물의 면역력 높이는데 기여한다. 식물 면역력을 증가시키는 미생물은 장기간 효과가 지속되고 광범위한 효과가 있다는 특별한 장점이 있다.
미생물은 병이 없는 토양환경 조성한다. 일반적으로 토양에 유기물이 증가하면 식물 주변 미생물이 활발해져 병원성 미생물 생장을 억제하고, 병 발생 억제토양은 토양 유래 병원균이 존재 하지만 식물의 병이 발생되지 않거나 발생률이 적은 토양이 된다.
이밖에도 식물의 개화시기에도 관여하는 것을 비롯해 잡초제거, 토양 오염물질 정화, 건강 기여 등의 기능을 한다.
국가차원의 연구 필요한 때
미생물은 지구상에서 가장 수가 많고 생태계의 근간을 이루기도 하는 생물이며 아직도 밝혀지지 않은 것이 많은 보고(寶庫)다. 순수한 미생물 관련 분야의 세계 시장규모만 연간 약 100억 불(약 10조원) 정도로 추정된다.
현재 농업의 가장 큰 흐름인 지속가능성을 지켜줄 수 있는 기술로 미생물을 활용한 농업기술이 크게 주목받고 있는데 UNICEF 등에서는 세계 식량부족을 해결하면서도 환경을 보존 하는 기술로 각국의 전통농업기술을 발굴?적용하고 있다.
따라서 우리나라도 국가 차원의 일점 집중 타격 전략이 필요하다.
국외에 비해 R&D예산 비율이 낮고, 인력과 인프라가 약하므로 이를 극복할 수 있는 일점집중 타격전략이 가장 효율적일 것으로 보인다.
또 미국, 일본, 중국 등의 국가에 비해 기술수준은 비슷하나 인원, 연구비, 연구 분야는 현저히 열세로 물리적으로 극복이 어려움이 있는 만큼 각 부처와 연구기관 간의 강력한 케미스트리를 발생시켜 특정 목표에 집중, 지적재산권을 선점하는 국가차원의 전략이 요구된다.
대표집필자 =국립농업과학원 원향연
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