뿌리혹 선충에 대하여

뿌리혹 선충

 

 

우리나라 시설재배지의 약 54%가 뿌리혹선충에 감염되어 있으며, 감염에 의해 전체 원예작물 생산량의 15% 이상의 수량을 감소시키는 것으로 알려져 있음

 

뿌리혹선충은 직접적으로 작물에 피해를 줄 뿐만 아니라 간접적으로 토양병원균들의 식물체 침입을 증대시켜 2차적으로 다른 병해 유도하는 것으로 알려져 있음

 

화학적 방제는 농자재에 의한 재 오염 발생, 높은 독성과 긴 잔류 기간으로 인한 토양 생태계 불균형, 화학농약에 대한 내성 증가 등 환경적인 문제를 야기함

 

 

 

<뿌리혹선충에 의한 농작물의 피해>

뿌리혹선충은 식물에 직접적인 피해를 미칠 뿐만 아니라 간접적으로 바이러스, 박테리아, 곰팡이 등의 병원체가 쉽게 침입할 수 있게 만들어 복합 병을 유발 농작물 생산에 영향을 줌

선충의 피해증상은 주로 생육억제와 잎의 황화와 같은 영양결핍 증상으로 나타나는데 이러한 증상은 곰팡이 병이나 해충에 의해서 발생되는 피해와는 다르게 선충의 피해로 진단하기 어려워 피해는 막대하지만 연구는 부족한 실정임

뿌리혹선충은 식물에 막대한 피해를 입히는 선충 중에 하나로 식물이 쇠약해져 수량이나 품질이 떨어지는 직접적인 피해와 피해 받은 뿌리가 물이나 양분을 효과적으로 흡수가 어려워 더 많은 비료와 관수가 필요하게 되어 재배비용이 증가하게 됨

또한 선충은 작물에 직접적인 병해와 더불어 식물바이러스 매개체로 작용하므로 검역대상이 되어 농산물의 수출입의 제한을 받는 주범이 되기도 함

Meloidogyne속 뿌리혹선충의 감염은 식물뿌리에 아주 반응성이 심한 산소 라디칼의 출현을 가져오는데 이는 독성 중간체를 형성하여 식물에 산화 스트레스를 가져옴. 기생충 선충이 세포에 침입한 식물들은 광합성 과정과 호흡관계에 압박을 받는 경우도 있음

시설재배지에서 연작을 하고 있는 과채류는 뿌리혹선충 피해가 심하여, 연중기온이 높아지는 우리나라는 앞으로 뿌리혹선충의 피해가 계속 늘어나 살선충제를 처리하지 않으면 재배가 거의 불가능할 것으로 예상됨

특히 딸기재배지의 40%가 선충에 감염되어 재배지의 70%에 살선충제가 처리되고 있으며, 땅콩재배지 360,000 ha가 뿌리혹선충에 감염되어있으며 연간 8천만 달러의 피해가 발생하고 있음

경북 성주 시설참외재배지는 뿌리혹선충병의 피해로 40~50%의 수량 감소로 년 57억원의 손실을 주고 있음

농작물의 선충피해액은 전 세계적으로 연간 800∼1,000억 달러로 추정되며, 미국에서 1년에 90억달러, 개발도상국에서는 선충에 대한 피해가 더 크게 발생하고 있음.

따라서 선충 피해를 최소화 할 수 있는 친환경 방제제의 필요가 절실하게 요구되고 있는 실정임

 

<뿌리혹선충 방제 및 문제점>

 

70종 이상의 식량작물, 원예작물, 목본류등에 경제적으로 큰 피해를 입히는 것은 Meloidogyne 속 선충은 고구마뿌리혹선충(Meloidogyne incognita), 땅콩뿌리혹선충(M. arenaria), 당근뿌리혹선충( M. javanica) 및 자바뿌리혹선충(M. hapla) 등 4종이 알려져 있음

뿌리혹선충의 방제는 화학적 방제(살선충 약제방제), 물리적 방제(태양열소독, 온탕 침지법), 경종적 방제(토양개량, 객토, 답전윤환, 저항성 품종의 육종, 저항성 윤작, 유인식물 재배), 생물적 방제(살선충 천적) 등의 다양한 방법들이 적용되고 있음

화학적 방제에 사용되는 살선충제인 훈증제, 액체살선충제는 토양, 물, 농기구 등에 의해 재오염이 발생하며, 높은 독성과 긴 잔류 기간으로 인해 토양 생태계 불균형과 같은 환경 문제를 발생시키므로 근본 적인 방제는 아닌 것으로 인식되고 있음. 특히 화학농약에 대한 내성을 키우는 결과를 가져옴

특히 유기합성농약들의 인체 및 자연 환경에 미치는 악영향이 밝혀지면서 Aldicarb, Fenamiphos, Methyl bromide, DBCP, EDB등 효과 좋은 살선충제들의 등록이 취소됨. 따라서 이런 농약을 대신할 수 있는 친환경 제제들이 절실히 요구되고 있음

선충의 유충을 공격하는 포식성곰팡이에 대한 연구대신에, 접종원이 되는 선충의 알이나 암컷을 직접 공격하는 기생성곰팡이(egg parasitic fungi)들이 주가 되고 있음

최근 친환경적인 측면에서 저항성 품종 재배, 천적을 이용한 생물적 방제, 살선충 물질을 함유한 식물추출물을 이용하여 방제하는 방법 등 친환경적이고 특이한 작용 기작을 가진 새로운 살선충 물질 탐색을 탐색하는 연구들이 진행되고 있음

살선충 효과가 있는 고삼추출물, wild sesame seed oil, aldehyde, ketones & linolenic acids 등의 상품과 선충의 천적으로 알려진 바이러스, 리케차, 무척추동물, 세균, 포식성곰팡이, 기생성곰팡이 등이 보고되고 있으나, 곰팡이나 세균을 이용한 선충방제의 가능성이 가장 높을 것으로 예측됨

시중에서 판매되는 대부분의 미생물제재는 확실한 실험결과를 제시하지 못한 것이 태반으로 효과가 없는 작물에 살포하는 일이 많아 효과를 보지 못해 유기농자재에 대한 소비자의 불신으로 이어짐으로 이와 같은 문제를 해결하기 위해 맞춤형 유기농자재의 개발이 필요함

 

 

 

 

뿌리혹선충에 의한 작물 피해액은 전 세계적으로 1,200억불에 이르며, 국내 뿌리혹선충에 의한 과채류 생산 손실액은 2,500억 원으로 추정되고 있음. 국내에서 소비되는 살선충제의 시장이 약 700억원에 이름

 

기존에 사용하던 화학농약의 문제점으로 사용의 제한이 넓어짐에 따라 친환경유기농자재 시장은 성장세를 보일 것으로 전망됨. 따라서 확실한 효과와 지속가능한 천연소재의 유기농자재의 개발이 필요함

 

화학적 방제를 대체할 수 있는 미생물제제들이 시판되고 있으나, 살선충 효과를 나타내지 않는 경우가 많으므로 보다 효과적인 새로운 친환경 제제의 개발이 절실함

 

국내의 시설원예 재배지에는 뿌리혹선충의 감염으로(성주 약85% 재배농가 뿌리혹선충 감염) 매년 약 30-40%의 수량감소를 가져오고 있으며, 이 뿌리혹선충은 우리나라의 거의 모든 시설원예작물(오이, 수박, 참외, 토마토 등)에 피해를 주고 있음

연간 국내에서 소비되는 살선충제 시장은 약 700억원으로, 향후 뿌리혹선충의 방제 및 관리기술에 대한 지속적인 투자와 연구가 없다면 작물의 피해는 물론이고 살선충제 시장도 국내는 물론 전 세계적으로 급격히 증가할 것으로 예상됨

살선충제는 살균제나 살충제에 비하여 시장이 작아서 대부분 살균, 살충 연구에 덧붙여 개발되었으며 지금까지의 대부분 살선충제는 살균제 혹은 살충제로 동시에 등록되어 있음

국내 친환경 유기농자재 시장은 약 8천억 원 수준으로, 친환경농자재 시장규모는 2000년 1천억 원에서 2012년 8천억 원에 491업체 정도로 추정함

또한 생물농약 친환경농자재 지원정책의 축소와 친환경유기농산물의 부실인증에 따른 파동, 2015년 저농약폐지에 따른 유기농산물 재배농가의 감소 등으로 최악의 과도에 빠졌던 유기농업자재시장은 천연식물보호제 (구 생물농약) 또는 바이오농약으로 개념이 정리되고 복합제 또는 다기능성 유기농자재의 요구가 높아지고 있음

현재 국내에는 1,237개의 친환경유기농자재가 공시되어 있지만, 효과와 작용특성을 고려한 기술개발은 부족한 상황에서 본 연구결과를 기반으로 체계적이고 과학적인 우수미생물 소재와 천연물질을 활용한 제품개발이 활성화될 것으로 기대됨

친환경유기농자재의 개발은 소재 및 미생물 이용 다양화와 수요창출, 농가소득 증대, 토양개선 효과를 통한 환경오염 방지가 가능하며, 보다 손쉬운 친환경농업이 가능하게 하며, 이를 통하여 농약의 소비를 줄고, 부가가치가 높은 작물의 생산으로 재배농가의 수익성을 높일 수 있음

유기농산물을 활용한 건강식품류는 해외수출이 의약품에 비해 비교적 용이하기 때문에, 연 1500억 달러에 이르는 건강기능식품시장에 쉽게 진출할 수 있어 새로운 부가가치상품의 개발이 용이함

화학비료와 화학약품의 남용으로 토양 상태악화와 내성병균의 등장으로 장기적으로 피해가 증가하는 추세로 친환경적인 지속가능한 소재의 개발로 환경오염의 방지와 투자비용의 감소로 자연스런 농가소득으로 이어짐

 

<선충농약>

 

■ 국내외 기술개발 동향

 

<국내 동향>

국내 생물농약으로 등록된 것은 살균제 15종, 살충제 16종으로 총 31종이 있으며 친환경유기농자재로 약 100여종이 등록되었으나 대부분 외국의 원재를 수입하여 판매하거나 님오일, 제충국 등을 혼합하여 판매하고 있음

뿌리혹선충 방제 약제는 카두사포스(럭비, 아파치), 카두사포스·카보설판(투아웃), 포스치아제이트(선충탄), 카보(후라단) 등이 있으며, 태양열을 이용하여 하우스 내부를 소독하는 방법을 함께 이용함

Pasteuria sp. 등의 세균을 이용한 생물적방제 가능성이 현재 다각적으로 연구되고 있음

정향, 콩, 프라이애쉬 등의 식물 추출물 및 식물 유래 정유성분등이 뿌리혹선충 방제용 제품 개발을 위해 연구되고 있음

뿌리혹선충 유전자의 RNA 간섭 억제에 의한 선충저항성 식물 개발 및 선충방제에 관한 연구가 진행되고 있음.

분자적인 면에서 식물기생충인 선충과 숙주 식물간의 상호작용 즉 선충의 분비 시스템과 선충에 감염된 식물의 신호 시스템, 식물의 방어반응 등의 연구가 최근 진행되고 있음

 

<선충관련생물농약>

상표명	자재종류	제조사명		상표명	자재종류	제조사명
네마토킬	충해관리용	(재)전남생물산업진흥원 생물방제연구센터		참선충	충해관리용	㈜에코윈
선그린	병해충관리용	KG케미칼㈜		네마스탑골드	토양개량및작물생육용	㈜에코윈
해방뿌리	병해관리용	우진비앤지㈜		네마큐	병해충관리용	㈜오더스
네마트롤	충해관리용	㈜넬바이오텍		참선충 입제	충해관리용	㈜이에스에프
박스타골드	병해충관리용	㈜대덕에이티		땅거미	충해관리용	㈜한국바이오케미칼
랜드세이버 유제	해충관리용	㈜대덕에이티		선충큐	병해충관리용	㈜한얼싸이언스
대유선충뚝	충해관리용	㈜대유		마이코젯	토양개량및작물생육용	진영기업㈜
대유쏘일닥터	토양개량및작물생육용	㈜대유		선충에액제	미생물제제	㈜한국바이오케미칼
대유플라즈마님	병해충관리용	㈜대유		네마다운	미생물제제	동운바이오
천궁	충해관리용	㈜비아이지		그린캡스	토양미생물제제	㈜비아이지
불휘	충해관리용	㈜비아이지		선충사냥	병해충관리용	㈜씨엠씨코리아
네마스타	충해관리용	㈜비아이지		에코윈-에스(S)	충해관리용	㈜에코윈

 

<국외 동향>

미국 캘리포니아 대학 (UC Davis University) 과 노스 캐롤라이나 대학 (North Carolina State University) 의 공동 연구팀이 토양에 서식하는 벌레의 일종으로 전세계적으로 매우 광범위하게 작물에 피해를 주는 해충의 뿌리혹 선충 (Meloidogyne hapla) 의 유전체 지도를 완성하였음

미국의 경우 2001년에는 EDEN Bioscience사가 Harpin(생화학 살균제), 2003년에는 Agraquest사가 Serenade(미생물 살균제), 그리고 2004년에는 Jeneil사가 Rhamnolipid(생화학 살균제)의 개발함

유전자조작 선충 저항성(genetically modified nematode resistance: GMNR) 식물 개발: 선충사육과 식물에서 흡수하는 단백질 소화를 막는 시스테인 단백질분해효소 억제인자(cystatins)를 과발현시켜 선충에 효용

선충의 콜린 신경시스템 표적: 아세틸콜린에스테라아제 또는 니코틴 아세틸콜린 수용기[nAChRs]로의 결합으로 합성 펩티드

RNAi-기초 이식 유전자을 통한 선충 저항성 품종 개발

 

<식물유래 생물농약>

물질명	유래	활성
Cinnamylaldehyde	Cassia tora	살균제/해충유인제
Fatty acids(Oleic acid)	식물	제초제/살균제/살충제
Jojoba oil	Simmondsia californica	살균제/살충제
Macleaya extract	Macleaya cordata	살균제
Milsana	Reynoutria sachalinensis	살균제