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FOCUS BIO
해양유산균 유래 친환경 농약 소재 발굴
화학농약 대체가능
천연식물보호제 개발 기틀 마련
전 세계적으로 농작물 재배 시 식물병 방지를 위해 화학적 성분의 항생제와 살균제를 사용해 왔다. 하지만, 무분별한 인공 화학농약*의 오남용은 토양, 수질, 농산물 오염을 넘어 저항성 병해충 출현, 생태계 교란 등 여러 문제점을 낳기도 했다. 이러한 위험성을 해결하기 위해 국립해양생물자원관은 농작물 생산량을 크게 감소시키는 병원성 세균과 진균에 대해 우수한 방제 효과를 보이는 바이오 기반의 친환경 살균제 개발에 관한 기술을 생물농약 전문기업인 잰153바이오텍(대표 김진철)과 공동으로 특허 출원을 완료 하였다. 세계 생물농약 시장 규모는 2023년 75억 4천만 달러였으며, 2024년 87억 3천만 달러, 2032년에는 286억 달러의 성장(매해 약 12~21억 달러 증가)을 전망하고 있는 현 시대에서 자원관의 연구 결과가 천연식물보호제 개발에 어떠한 방향성을 제시하게 될지 살펴보도록 하자.
우리나라를 포함한 OECD 국가들은 화학농약의 사용량을 40% 이상 절감하는 등 화학농약 감축을 위한 다양한 친환경 농업정책을 추진해 온 동시에 기존 화학농약의 사용을 제한할 수 있는 대안을 마련하거나 바이오 기반의 생물농약**을 개발 연구해 왔다. 이러한 연구 결과 천연생화학농약은 30%, 그 외 기타적인 부분은 6%를 차지하고 있는 반면, 미생물을 이용한 농약은 생물농약 시장의 64%로 가장 큰 비중을 차지하고 있다.
국립해양생물자원관 바이오실용화실 권용민 선임연구원을 중심으로 한 연구진은 강도다리(Platichthys stellatus) 장내에서 분리한 해양유산균인 페디오코쿠스 이노피나투스(Pediococcus inopinatus)의 배양액이 식물병원성 세균병과 진균병에 처리하였을 때 기주(寄主)식물에서 항균 활성과 유도저항성 기작***에 의한 방제 효과가 월등히 우수한 것을 확인하였다.
* 1900년대 메틸브로마이드(Methyl bromide), 1940년대 다이클로로다이페닐트라이클로로에테인(Dichlorodiphenyltrichloroethane)은 토양 병해충 방제에 광범위하게 사용된 대표적 화학농약으로 농업 생산량 증가에 큰 기여를 하였으나 토양이나 강물에 잔류하여 독성 전달 및 순환되어 먹이사슬 등 생태계를 교란시키고 인간에게는 발암이나 호르몬 문제 등을 유발하여 1970년대, 2015년에 각각 사용이 전면 금지되었음
** 식물, 동물, 미생물, 특정 광물 등 유래의 활성소재를 활용하여 개발한 농약으로 천연생화학 농약(Biochemical pesticides), 미생물농약(Microbial pesticides), 식물농약(Plant-Incorporated Protectant) 등이 있음
*** 특정 생물 또는 비생물학적인 인자에 의해 병원체 침입에 대한 기주식물체의 저항성이 유도되는 현상으로서, 미생물 침입이나 유사한 스트레스에 대해 식물 방어 능력을 향상시키며 한 번 발현되면 오랜 기간 유지된다는 특징이 있는 간접적 길항작용 유형임
배양액으로부터 물질을 분리·분석한 결과 해양유산균이 생산하는 항균물질은 올레산(Oleic acid)인 것으로 밝혀졌다. 대표적인 식물병인 토마토 풋마름병, 배추무름병, 잔디동전마름병, 오이덩굴쪼김병에 대한 방제 효과를 배양액과 올레산을 생물농약제제로써 조사한 결과, 기존 화학농약 성분보다 우수하거나 유사한 수준의 방제 효과를 나타냄을 확인했다.
국립해양생물자원관 바이오실용화실 권용민 선임연구원은 “토양, 수질 등 환경오염의 주범 중 하나인 화학농약의 대체제로 개발이 가능하며, 방제가 어려웠던 농작물의 세균병과 진균병을 포함한 다양한 식물병 방제제 개발에 초석이 될 것이다”라며 “해양유산균을 이용한 기술 개발 연구는 이번이 처음****이 아닌 두 번째 기술로 해양유산균은 잠재력과 활용 가능성이 매우 높은 자원 중 하나이다. 화장품, 농업 분야뿐만 아니라 식품, 의약품 등 다른 산업 분야에서도 활용될 수 있도록 연구범위의 폭을 확장해 나갈 것”이라고 말했다.

페디오코쿠스 이노피나투스(Pediococcus inopinatus) M21F004 균주 배양액(위)과 활성물질인 올레산(아래) 처리에 의한 토마토 풋마름병 방제 효과
**** 항균, 항산화, 미백, 주름개선 등 우수한 피부탄력 개선 효능 관련 기술 특허 2건(Latilactobacillus sakei subsp sakei, L. cuvatus), ‘24.04.29. 중소기업 기술이전 완료, ’24년 하반기 화장품 등 상품 출시 예정