토양 미생물을 조합해 토마토 작물에 적용하면 생장과 수확량 모두 증가하는 것으로 나타났다.

농촌진흥청은 토마토 뿌리 주변의 마이크로바이옴을 활용해 토마토 생육을 촉진하는 미생물 인공조합(컨소시엄)을 개발했다.

마이크로바이옴(Microbiome)이란 미생물(Microbe)과 생태계(biome)의 합성어로 특정 환경에 존재하는 모든 미생물과 상호관계를 일컫는 말이다.

농진청에 따르면, 토양 내 마이크로바이옴은 작물과 상호작용하며 생장 촉진, 면역력 증대, 병해충 피해감소, 가뭄과 저온, 고온 등 다양한 환경 스트레스 경감 등 작물의 생육에 많은 영향을 끼친다.

국내에서 활용하는 미생물제 대부분은 토양, 퇴비, 작물 뿌리 주변, 부엽토 등에서 특정 미생물을 분리해 배양된 개별 미생물로 만들어진다.

미생물 인공조합은 여러 종의 미생물들이 협력해 작동하는 원리다. 각 미생물이 개별적으로 가지는 한계를 극복하고 서로 다른 미생물이 상호작용하면서 기능을 보완하고 상승효과를 발휘해 복잡한 환경에서 더 높은 적응성, 기능성, 안정성을 확보한다는 장점이 있다.

농진청 연구진은 전국에서 수집한 토양 1314점에 토마토를 키운 후 토마토 뿌리 주변의 마이크로바이옴 생물정보를 분석해 토마토 생육 증진에 핵심적인 역할을 하는 미생물 5균주를 선발했다.

이 미생물들을 대상으로 양분 흡수와 관련된 인산과 아연 가용화, 생장 촉진 식물 호르몬(IAA) 생성능, 환경 스트레스 경감 관련 에이시시(ACC) 탈아민효소와 병 억제 관련 시드로포어 생성능을 평가했다.

* 가용화: 물에 녹기 힘든 액체나 고체가 계면활성제 등을 함유한 수용액에 녹아서 열역학적으로 안전한 용액을 만드는 것.

* ACC 탈아민효소: 스트레스 조건에서 에틸렌의 생성을 유도할 때 에틸렌의 전구체(ACC)를 분해하는 효소.

* 시드로포어: 미생물이 합성해 외부에 분비하는 물질로 철(Fe)과 결합해 철을 세포 내부로 수송하는 역할을 함.

이와 함께 선발한 균주 간 상호작용과 길항작용을 확인하고, 이들을 단독 또는 혼합 처리했을 때 토마토 생육 촉진과 수확량 증대에 효과를 보인 FT54(Paraburkholderia sp.), PMC12(Variovorax sp.), T36S-04 (Leifsonia sp.) 균주 3개를 조합해 미생물 인공조합을 개발했다.

이 미생물 인공조합을 전북특별자치도 완주의 토마토 시설 온실과 충청남도농업기술원 과채연구소 시험 재배지에 적용했다. 토마토 육묘기와 아주심기 시기에 물에 섞어 처리하고 생육과 수확량 효과를 검정한 결과, 처리하지 않은 토마토보다 개화는 3~4일 빨랐다. 식물의 길이, 잎 수 등 생육도 양호했으며, 초기 수확량이 10% 이상 증가했다.

농진청은 이번에 개발한 미생물 인공조합을 특허(10-2024-0082076) 출원했다. 또한, 농가 현장에서 활용할 수 있도록 재단법인 농축산용 미생물산업육성지원센터와 협업해 미생물 인공조합에 적합한 대량 배양 제형 기술을 개발하고 관련 특허 기술을 산업체에 이전해 제품화할 계획이다.

김상범 농진청 농업미생물과장은 “이번에 개발한 미생물 인공조합은 토마토 생육을 돕고 급변하는 환경으로 인한 피해를 줄여 토마토 재배 농가의 소득증대에 도움을 줄 수 있을 것”이라며, “이번 성과가 친환경 재배 등에 보탬이 돼 지속 가능한 농업의 밑거름이 되길 기대한다”고 말했다.