[윤종옥's 스마트팜 프리즘] 농작물 컨디션, '실시간'으로 진단하라

[스마트에프엔=윤종옥 기자] '성장중인 식물의 컨디션을 알고 재배 관리와 질병 예방을 철저하게 방지하고 싶다'

농업인이라면 누구나 품고 있는 바램일 것이다. 농업인들의 이런 간절함을 실현시키기 위해 한국스마트팜 기술연구센터의 연구팀은 식물의 잎에서 쥐어 짜내 미량의 액체에서 식물의 영양과 건강 상태를 신속하게 진단하는 방법을 개발했다. 본 연구는 국립 연구 개발 법인 과학 기술 진흥기구가 과학기술 혁신의 원천이되는 성과를 창출하기 위해 마련한 연구 프로그램이다.

식물의 줄기와 뿌리를 둥글게 해 보면 그 단면은 도관과 스승관이 존재한다. 도관은 물이나 물에 녹아 땅속의 비료 통로다. 스승관은 광합성을 통해 잎에서 만들어진 양분의 통로다. 이는 교과서적인 설명에 불과하다. 최근의 연구에서는 도관에도 스승 관에 식물의 영양과 건강 상태에 대한 정보를 전달하는 역할이 있음을 알 식물 과학자들 사이에서는 상식이 되고있다.

이 가운데 연구팀이 대상으로하는 것은 스승관. 동안 스승 관 액체가 흐르고있어 거기는 정보 전달의 역할을지지 다양한 분자가 존재한다. 연구팀은 그 분자를 조사 올리고 목록 화했다. 노구열 연구원은 "식물체 중에서도 비료를 소비하는 부위에사 '비료가 부족하다'고 판단하면 그 정보를 스승 관에 던져 뿌리에 비료를 더 빨아달라고 전달한다"라고 설명했다.

특정 마이크로 RNA(리보 핵산)와 단백질은 정보 전달의 역할을 한다. 이 마이크로 RNA는 인의 흡수를 뿌리 자극 단백질은 식물이 바이러스에 감염되었는지를 전달하는 역할을 가지고있다.

연구팀은 잎의 젖을 국물에서 특정 분자를 동시에 검출하는 키트도 개발했다. 이 키트의 유로 짜 즙을 흘리면 원하는 분자가 있으면 형광 구조로 되어있다. 이제 방금 마이크로 RNA와 단백질을 감지 할 수 있도록했다.

프로토 타입은 진단에 필요한 것은 잎에서 쇠약해져 액체의 양이 20μ 리터에서 검출 시간이 2 시간 이내다. 실용화에 있어서는 각각 2μ 리터, 20 분 이내를 목표로 하고있다.

향후 두 분자의 역할을 우선적으로 해명하여 키트로 검출 할 수있는 것인가에 대한 의문점이 생긴다. 노구열 연구원은 "종묘 회사나 현 농업 시험장의 요구를 들으면서 결정할 것이다. 아마도 질병에 관한 것이 될 것 아니냐"고 말했다.

질병을 조기에 방지하고 비료의 과부족을 판단 할 점은, AI 등을 이용한 화상 진단에 의한 시도가 이미 시작되고있다. 외형에 나타나는 증상과葉色을 영상 진단하는 것이다. 다만 이것이라고 사후되어 버린다.

이번 기술은 증상이 외관에 나타나는 전에 특정 분자를 감지하고 재배 관리와 질병 예방에 연결된다. 실용 단계에서는 농가 시설하우스에서 이 키트를 사용하여 식물을 진단하고 그 데이터를 분석 센터에 보내 해독하게 된다. 그 결과에 따라 적절한 재배법과 예방법을 농가에 피드백하는 구조를 생각하고있다.

노구열 연구원은 이번 연구 성과는 육종 의 효율화에도 기여할 것으로 보고있다. 현재의 육종은 교배 한 수많은 시스템이 놓인 재배 환경에서 어떻게 성장 해 나갈 것인가를 끝까지 보면서, 선발을 반복한다. 이번 기술을 사용하면 노린 특성을 가지고 있는지가 심어에서 즉시 분자 수준에서 판단 할 수있다. "이 기술을 사용하면 육종은 상당히 가속 것"이라고 내다봤다.

농업의 데이터는 크게 세 가지다. 환경정보와 관리정보. 그리고 생체정보다. 이 중 수집이 늦어지고있는 것이 작물의 생육 상태에 대한 생체정보, 환경정보와 관리정보를 알기위한 센싱 기술은 발달 해 왔지만, 이들은 어디 까지나 외관에서 작물의 상태를 간접적으로 알 수있는 방법에 불과하다. 작물에서 무슨 일이 일어나고 있는지를 실시간으로 알 수있는 방법은 거의없고, 그런만큼 이번 연구가 지니고있는 가능성이 크다.



윤종옥 기자 news@smartfn.co.kr