미생물, 비비료 벼 재배에서 수량 유지 돕는다

라이스는 세계 인구의 반 이상이 주식으로 먹는 식량이지만, 그 재배는 여전히 많은 자원을 필요로 하며 대량의 물과 화학비료를 사용한다. 환경 문제와 전 세계 식량 안보, 기후변화에 대한 우려가 계속 증가함에 따라 라이스 재배의 지속 가능성을 높일 수 있는 방법에 대한 관심이 높아지고 있다. 일본 나라과학기술대학(NAIST) 연구팀은 최근 Plant and Cell Physiology에 발표한 연구에서 자연적으로 발생하는 라이스 뿌리 미생물들이 비료 없이 라이스 생산을 유지하는 데 어떻게 도움을 줄 수 있는지를 탐구했다. 연구팀은 비료나 농약을 전혀 사용하지 않은 채 70년 넘게 건강한 라이스를 생산해온 실험 필드에서 자라는 라이스를 연구했다. 이 필드에서 자란 라이스의 뿌리 미생물을 인근에서 화학비료를 사용하는 일반적인 재배 필드와 비교했다. 16S rRNA 유전자 시퀀싱을 사용하여 세 가지 일본 라이스 품종(Nipponbare, Hinohikari, Kinmaze)의 뿌리 미생물 DNA를 분석했으며, 성장 시즌 동안 2~3주마다 샘플을 수집했다. 이 연구는 1~4년 동안 진행되었다. 분석 결과, 라이스 뿌리의 미생물 다양성이 식물이 성숙함에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 고수율을 내는 비료를 사용하지 않은 필드의 토양에서는 질소 고정균이 라이스 뿌리에서 많이 발견되어, 대기 중의 질소를 식물이 사용할 수 있는 형태로 변환하여 비료의 부족을 보완하는 역할을 하는 것으로 확인되었다. 또한, 초기 생장 단계에서는 혐기성 박테리아가 더 우세했으나, 생식 및 성숙 단계에서는 척기성과 미척기성 박테리아가 더 많이 발견되었다. 이는 일반적인 라이스 재배 방식에서 발달 단계 전환 시점에 물을 배출하는 관행을 반영하는 것으로 보인다. 이 연구는 비옥하지 않은 토양에서 자라는 라이스의 뿌리 미생물이 어떻게 집합되고 작용하는지를 이해하는 데 중요한 통찰력을 제공한다. 이러한 유익한 미생물을 분리하고 활용하면 지속 가능한 라이스 재배를 지원할 수 있을 것으로 전망된다. 사이고 유타케 교수는 "앞으로 이러한 유익한 박테리아를 분리하여 맞춤형 미생물 혼합제로 활용한다면 지속 가능한 라이스 농업을 위한 길을 열 수 있을 것"이라고 말했다. 연구팀은 사이고 교수를 중심으로 아사히 아다치, 존 제시우 도밍게스, 후지 마사코, 윤이나르 데바 우타미, 키리타 스미레, 이마이 슈ん스케, 오노 나오아키, 카나야 시게히코(NAIST), 카미야 타케히로, 후지와라 토루(도쿄대학교), 무라카미 다쿠미, 홍오 유이치(도쿄공과대학교), 신조 리나(나고야대학교), 미나미사와 키와무(도호쿠대학교) 등이 참여하였다. 이 연구는 라이스 재배의 지속 가능성과 환경적 영향에 대한 깊은 이해를 제공하며, 유익한 뿌리 미생물들의 활용은 화학비료 의존도를 낮추고 더 효율적인 농업 실천을 가능하게 할 것으로 평가된다. NAIST는 이러한 연구를 통해 미래의 농업 기술 개발에 중요한 역할을 하고 있으며, 라이스 생산의 환경 부담을 줄이는 데 크게 기여할 것으로 기대된다.