[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 벼 생산과정에서 생기는 온실가스 '메탄'의 배출량을 줄이는 신종 벼 품종의 유전자 변이 기능을 국내 연구진이 규명했다.

한국생명공학연구원은 감염병연구센터 류충민 박사팀이 저메탄 벼 품종 '감탄'의 유전자 변이가 뿌리 주변 미생물의 균형을 바꿔 메탄 생성은 줄이고 메탄을 분해하는 미생물은 늘린다는 사실을 처음으로 규명했다고 25일 밝혔다.

감탄은 연구팀이 지난 2023년 농촌진흥청 국립식량과학원과 공동연구를 통해 개발한 메탄 발생을 획기적으로 줄일 수 있 벼 품종으로 지난해 정식 품종등록이 이뤄졌다.

당시 연구 성과는 세계적 권위의 국제학술지(Nature Climate Change)에 게재되며 큰 주목을 받았으나 벼의 유전적 변이가 구체적으로 어떤 과정을 통해 토양 미생물을 조절하고 메탄 생성을 억제하는지에 대한 세부원리는 미완의 과제로 남았었다.

이번에 연구팀은 실제 농가현장과 유사한 비료사용환경에서 후속연구를 진행해 세부원리를 규명해 냈다.

연구팀은 먼저 벼 알의 크기를 조절하는 유전자인 GS3에 주목했다. GS3가 자연변이로 인해 기능이 상실되면서 길이와 쌀알의 무게가 무거워진다.

GS3 유전자의 기능이 없어진 감탄 품종을 질소비료를 적게 사용하는 조건에서 재배한 결과, 일반 품종보다 출수기 이후 메탄 배출량이 최대 24%까지 줄어드는 것으로 확인됐다.

이어 연구팀은 벼 전사체, 토양 미생물 유전체 및 전사체 분석 등을 통해 감탄 품종이 광합성으로 만든 탄소를 뿌리보다 벼이삭(알)으로 더 많이 보내는 특성을 갖고 있음을 규명했다.

 이로 인해 뿌리 주변으로 분비되는 영양물질이 줄어들어 이를 먹이로 삼는 메탄 생성균의 활동이 자연스럽게 감소하는 것으로 나타났다. 이는 메탄 생성의 원료가 되는 탄소공급을 줄여 메탄 배출을 낮출 수 있다는 의미다.

또 질소 부족 조건에서 벼를 재배한 결과, 일반 품종은 수확량이 14% 감소한 반면 감탄 품종은 7% 수준에 그쳐 안정적인 생산성을 유지하는 동시에 메탄 배출량은 줄일 수 있었다.

이에 대해 연구팀은 감탄 품종이 적은 양의 비료를 사용하는 저질소 환경에서도 뿌리 근처에서 질소고정세균을 유인해 공기 중 질소를 고정, 질소 부족을 해소하기 때문이라고 설명했다.

이번 연구는 추가적인 농자재 투입없이 유전적 특성과 저질소 재배 관리만으로 메탄을 감축할 수 있음을 보여줘 탄소중립 농업 실현을 위한 실질적 감축전략을 제시했다는 점에서 의미가 있다.

연구팀에 따르면 벼 재배를 위해 논에 물을 채우면 토양 속 산소가 부족해져 메탄생성균이 활발해 진다. 여기서 배출되는 메탄은 전 세계 온실가스 배출량의 약 7~17%를 차지할 만큼 환경에 큰 영향을 미친다.

또한 농가에서 벼의 수확량을 늘리기 위한 질소비료의 과도한 사용은 메탄생성균을 자극해 메탄 배출량을 높여 기후변화를 가속화하는 원인이 되기도 한다.

이번 연구성과는 세계적인 미생물생태학 저널인 'ISME Journal'에 지난달 게재됐다.

연구책임자인 류충민 박사는 "벼의 특정 유전자가 토양 속 미생물과 소통해 온실가스 배출을 조절하고 질소 이용 효율을 높이는 과정을 분자수준에서 밝혀냈다"며 "매일 먹는 밥을 저탄소 품종으로 선택하는 것만으로도 기후위기 대응에 기여할 수 있음을 보여준 사례"라고 말했다.

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