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▲ 자생 지의류

환경부 소속 국립생물자원관(관장 백운석)은 전남대학교 김진철 교수팀과 공동으로 2015년부터 2년 동안 ‘자생생물 유래 천연식물보호활성 물질 탐색 연구’ 사업을 통해 자생 지의류에 서식하는 곰팡이로부터 뿌리혹선충 알 부화 억제와 선충을 죽이는 효과가 동시에 있는 천연물질을 찾았다고 밝혔다.

※ 지의류: 청남색의 조류(操類)와 하얀 균체의 균류(곰팡이류)가 같은 공간에 공동생활을 하는 생물군으로서 바위나 나무 등에 서식하며, 이끼나 버섯으로 오인되기도 함

선충은 식물에 기생하면서 병을 일으켜 식물을 고사시키는 원인을 제공하는 생물로 크기가 수백㎛에서 수㎜이며 대표적으로 뿌리혹선충, 소나무재선충 등이 있다.

이번 연구에서 찾아낸 천연물질은 자생 지의류(Menegazzia sp, 천공지의속)에 서식하는 곰팡이(Xylaria grammica, 자일라리아 그람미카)에서 분리한 물질이다.

연구진은 동정결과 이 천연물질이 그람미신(grammicin)임을 확인하고, 뿌리혹선충에 대한 알부화 억제 활성 및 살선충 효과를 시판 중인 친환경 살선충제(trans-cinnamaldehyde, 트랜스 신남알데이드)와 비교했다.

※ 그람미신(grammicin): 천연물질로 2001년 영국 화학자 에드워드 등에 의해 처음 발견되었으나 지금까지 구체적인 활성이 알려지지 않았음

※ 트랜스 신남알데이드(trans-cinnamaldehyde): 계피 유래 추출물로 살선충효과가 뛰어나 친환경농어업 육성 및 유기식품 등의 관리·지원에 관한 법률에 의해 유기농업자재로 공시되어 있음

비교 실험 결과, 그람미신이 시판 중인 친환경 살선충제보다 60% 낮은 농도에서 실험에 사용된 선충의 알부화를 50%까지 억제한 것으로 나타났다.

※ 뿌리혹선충의 알부화 억제율이 50%에 이르는 농도는 그람미신이 3.08㎍/㎖, 대조구로 사용된 트랜스 신남알데이드가 7.75 ㎍/㎖ 농도

또한, 그람미신은 친환경 살선충제보다 20% 낮은 농도에서도 실험에 사용된 선충의 50%를 죽였다.

※ 뿌리혹선충의 치사가 50%에 이르는 농도는 그람미신이 11.33㎍/㎖, 트랜스 신남알데이드가 14.24㎍/㎖ 농도임

연구진은 그람미신의 현장적용 가능성을 검증하기 위해 뿌리혹선충 피해가 심각한 멜론 재배지에 그람미신이 함유된 자일라리아 그람미카 배양액의 5배 희석액과 시판 중인 선충방제 화학농약의 2,000배 희석액을 비교했다.

그 결과, 그람미신이 함유된 배양액 5배 희석액의 방제효율은 67.8%, 대조구로 사용된 선충방제 화학농약 2,000배 희석액의 방제효율은 42.9%로 나타나 그람미신 희석액의 방제효율이 24.9% 높은 것으로 드러났다.

※ 자일라리아 그람미카 배양액의 5배 희석액: 실내실험에서 살선충효과 농도 및 향후 제품개발 시 비용 등을 고려하여 최종농도(5배 희석액) 산정

※ 화학농약: 포스티아제이트(Fosthiazate)을 유효성분으로 농약사용지침에 따라 2,000배 희석하여 사용

※ 방제효율: 멜론 뿌리의 혹 형성지수로 뿌리면적당 혹 형성면적을 나눈 값

이에 따라 연구진은 그람미신이 선충방제 화학농약을 대체하는 친환경 선충방제로 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

국립생물자원관 연구진은 그람미신의 살선충 효능 실험결과에 대해 지난해 9월 특허출원을 완료했고, 병해충 방제분야의 국제적인 학술지인 ‘페스트 매니지먼트 사이언스(Pest Management Science)’에 올해 6월 투고했다.

연구진은 그람미신의 실용화를 목표로 생물농약 생산 전문회사와 기술이전을 포함한 친환경식물보호제 사용 등에 대해 협의하고 있다.

아울러, 국립생물자원관은 전남대학교 김진철 교수팀과 공동으로 자생생물을 이용한 합성농약 대체물질 발굴을 지속적으로 연구할 계획이다.

백운석 국립생물자원관장은 “무분별한 화학농약의 사용으로부터 건강한 자연생태계를 보전하는 일은 국립생물자원관이 우선적으로 추진해야 할 일”이라며, “자생생물의 유용성 연구가 그 출발점이 될 수 있을 것”이라고 말했다.