살충제 ’다이아지논‘ 분해 미생물 최적 배양 조건 찾아

2022.11.05 11:40:51

‘페니바실러스 트리티시’, 상용 배지보다 많게는 54배 배양 효율 높아

[우리문화신문=성제훈 기자]  농촌진흥청(청장 조재호)은 작물의 해충 방제를 위해 쓰고는 있지만 토양 잔류가 우려되는 살충제 ‘다이아지논’을 분해하는 미생물의 최적 배양 조건을 찾았다고 밝혔다. 다이아지논은 유기인계 살충제* 가운데 하나로 광범위한 농업 해충에 효과가 있어 국내에서는 배추, 겨자채, 고추 등 다양한 작물에 쓰고 있다.

*유기인계 살충제: 유기인 화합물(인과 탄소가 결합한 화합물)을 주체로 한 농약으로 현재 쓰고 있는 농약 가운데 가장 많은 종류를 차지함.

 

다이아지논의 토양 내 반감기는 약 14일 안팎이지만 90% 분해되기까지 200일 이상 걸린다고 알려져 미생물을 이용한 분해 촉진 연구가 필요했다.

 

농촌진흥청은 2020년 국내 시설재배지 60여 곳에서 수집한 토양 가운데 살충제 다이아지논 분해 능력이 가장 우수한 미생물 ‘페니바실러스 트리티시(Paenibacillus tritici) PH55-1 (KACC 92326P) 균주’를 발굴했다. 이 미생물은 액체배지에서 배양 5일 안에 가장 많게는 99%의 다이아지논을 분해했다. 또한, 유전체 분석 결과, 유기인계 농약 분해와 관련된 효소를 합성하는 유전자를 보유하고 있음이 확인됐다.

 

 

농촌진흥청은 ‘페니바실러스 트리티시’ 균주의 생산량을 늘려 산업적으로 활용할 수 있는 기반을 마련하기 위해 반응표면분석법*을 이용해 최적의 배지 조성과 조건을 확립했다.

*반응표면분석법: 미생물 배양을 위한 배지 조성, 온도, 혼합 속도 등 다양한 요인의 다각적인 상호작용에 기반한 통계학적 분석으로 최적값을 도출하는 실험설계법

 

‘페니바실러스 트리티시’ 균주의 생장량과 다이아지논 분해력 증진에 영향을 주는 탄소원 ‘D-만니톨’과 질소원 ‘탈지 대두 분말’, 생장량 증진에 영향을 끼치는 미량원소 ‘몰리브덴’과 ‘온도’를 뽑아 실험한 결과, ‘D-만니톨’은 3.7%, ‘탈지 대두 분말’은 5.5%, ‘몰리브덴’은 2.2mM, 온도는 33.8도일 때 ‘페니바실러스 트리티시’ 균주의 생장량은 상용 배지보다 54배 늘었다.

 

미생물을 이용한 농약 분해는 높은 효율과 낮은 비용, 친환경적인 지속가능성 등 장점이 있으나 산성도, 온도에 대한 낮은 안정성 등 미생물 내 효소의 특성상 산업적 응용이 제한되고 있다.

 

이번 최적의 배지 조성과 조건 확립으로 ‘페니바실러스 트리티시’의 산업적 응용과 실용화 기반이 마련됐다. 이번 연구 결과는 지난해와 올해 한국미생물학회지에 올랐으며, ‘페니바실러스 트리티시’에 대해서는 특허 출원*이 완료됐다.

*우수한 다이아지논 분해 기능성을 가지는 PH55-1 미생물 자원(제10-2020-0174210)

 

농촌진흥청 농업미생물과 김남정 과장은 “미생물을 이용해 토양 잔류농약을 분해함으로써 농업 생태계를 보전하고, 안전 농산물 생산을 도울 수 있을 것으로 기대한다.”라며, “앞으로도 지속적인 연구로 잔류농약을 친환경적으로 분해하는 미생물 소재 개발에 최선을 다하겠다.”라고 말했다.

 

 

성제훈 기자 jhsung@korea.kr
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