농촌진흥청(청장 조재호)은 작물의 해충 방제를 위해 사용되고는 있지만 토양 잔류가 우려되는 살충제 ‘다이아지논’을 분해하는 미생물의 최적 배양 조건을 찾았다고 밝혔다.
다이아지논은 유기인계 살충제 중 하나로 광범위한 농업 해충에 효과가 있어 국내에서는 배추, 겨자채, 고추 등 다양한 작물에 쓰고 있다.
유기인계 살충제는 유기인 화합물(인과 탄소가 결합한 화합물)을 주체로 한 농약으로 현재 사용하고 있는 농약 중 가장 많은 종류를 차지한다.
다이아지논의 토양 내 반감기는 약 14일 내외이지만 90% 분해되기까지 200일 이상 소요된다고 알려져 미생물을 이용한 분해 촉진 연구가 필요하다.
농촌진흥청은 2020년 국내 시설재배지 60여 곳에서 수집한 토양 중 살충제 다이아지논 분해 능력이 가장 우수한 미생물 ‘페니바실러스 트리티시(Paenibacillus tritici) PH55-1 (KACC 92326P) 균주’를 발굴했다. 이 미생물은 액체배지에서 배양 5일 이내 최대 99%의 다이아지논을 분해했다. 또한, 유전체 분석 결과, 유기인계 농약 분해와 관련된 효소를 합성하는 유전자를 보유하고 있음이 확인됐다.
농촌진흥청은 PH55-1 균주의 생산량을 늘려 산업적으로 활용할 수 있는 기반을 마련하기 위해 반응표면분석법을 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
PH55-1 균주의 생장량과 다이아지논 분해력 증진에 영향을 주는 탄소원 ‘D-만니톨’과 질소원 ‘탈지 대두 분말’, 생장량 증진에 영향을 끼치는 미량원소 ‘몰리브덴’과 ‘온도’를 선발해 실험한 결과, ‘D-만니톨’은 3.7%, ‘탈지 대두 분말’은 5.5%, ‘몰리브덴’은 2.2mM, 온도는 33.8도일 때 PH55-1 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 PH55-1의 산업적 응용과 실용화 기반이 마련됐다. 이번 연구 결과는 지난해와 올해 한국미생물학회지에 게재됐으며, PH55-1에 대해서는 특허 출원이 완료됐다.
농촌진흥청 농업미생물과 김남정 과장은 “미생물을 이용해 토양 잔류농약을 분해함으로써 농업 생태계를 보존하고, 안전 농산물 생산을 도울 수 있을 것으로 기대한다.”라며, “앞으로도 지속적인 연구로 잔류농약을 친환경적으로 분해하는 미생물 소재 개발에 최선을 다하겠다.”라고 말했다.
