벼 생산량과 밀접하게 연관된 토양 속 핵심 미생물이 국내 연구진에 의해 확인됐다. 향후 화학비료 의존도를 낮추면서 벼 생산성을 높이는 친환경 미생물제 개발과 토양 건강 평가 기술로 이어질지 주목된다.
농촌진흥청에 따르면, 전국 논 토양의 미생물 군집을 유전체 기반으로 분석한 결과, 벼 생산량이 높은 토양에서 특정 미생물이 상대적으로 풍부하게 존재하는 사실을 확인했다고 7일 밝혔다.
토양 1g에는 수천에서 수만 종의 미생물이 서식하지만 현재 실험실에서 배양할 수 있는 미생물은 전체의 약 5%에 불과하다. 이에 따라 상당수 토양 미생물은 존재 자체는 확인됐어도 작물 생육과 토양 환경에서 어떤 기능을 하는지 규명하는 데 한계가 있었다.
농진청 연구진은 이를 극복하기 위해 전국 논 토양 60곳에서 시료를 채취하고 토양에서 직접 유전체를 추출해 염기서열을 분석했다. 기존 배양 방식으로 확인하기 어려웠던 미생물까지 포함해 군집 구성과 분포를 분석한 것이다.
분석 결과 벼 생산량이 높은 토양은 생산량이 낮은 토양보다 미생물의 종 풍부도와 군집 다양성이 높은 경향을 보였다. 특히 고생산 토양에서는 ‘지오모빌리박터(Geomobilibacter)’가 상대적으로 풍부하게 나타났다.
지오모빌리박터는 철 환원과 질소 순환에 관여하고 작물의 질소 고정을 촉진하는 것으로 알려진 미생물이다. 연구진은 또 질소 순환 관련 유전자를 가진 ‘콘텐도박터(Contendobacter)’가 벼 생산량과 직접적인 양(+)의 연관성을 갖는 미생물 연결망의 핵심 구성원이라는 사실도 확인했다.
이번 연구는 특정 미생물의 존재 여부를 넘어 벼 생산성과 연관된 미생물 군집의 특성을 유전체 수준에서 규명했다는 데 의미가 있다. 농진청은 이를 토대로 토양 건강을 평가하는 새로운 미생물 지표를 구축하고, 핵심 미생물의 기능을 정밀 분석해 농업 현장에 활용할 계획이다.
연구 결과는 국제학술지 ‘Applied Soil Ecology’에 게재됐다.
한상현 농촌진흥청 농업미생물과장은 “확인된 핵심 미생물을 실제로 분리·배양해 미생물제로 개발한다면 친환경적으로 벼 생산성을 높이는 지속 가능한 농업기술이 될 것”이라며 “기후변화 시대에 다양한 작물에 적용할 차세대 농업 미생물 개발에도 적극 활용하겠다”고 말했다.
/최준호 기자
