커뮤니티 > 미생물이야기



미생물이야기 농업과 미생물의 관계
2013-08-07 15:11:01
이엠생명과학연구원
농업과 미생물의 관계

 

 

씨앗과 미생물
-모든 종자의 표면에는 미생물이 묻어 있으며, 병원성미생물이 묻어있는 종자를 그대로 침종 및 파종하게 되면 발아장애가 생기거나 입고병에 걸려, 작물을 제대로 생산할 수 없게 되는 경우도 있다. 종자소독을 하는 이유가 바로 이 때문이다.

 

뿌리와 미생물
-종자가 발아하여, 뿌리가 상토 또는 토양속으로 뻗으면서, 뿌리주위에는 수많은 미생물이 서식하게 된다. 뿌리에서 흘러나오는 영양분 때문에, 뿌리표면(근면)에는 미생물의 수가 특히 많다. 이중 병원성미생물은 뿌리를 침입하여 병을 유발하기도 한다. 특히, 뿌리에 상처가 있을 경우에는 발병확률이 더욱 높아진다. 그러나 뿌리의 표면에는 병원균을 물리칠 수 있는 길항균도 있으며, 이들 길항균의 밀도가 높으면, 병원균이 있더라도 발병을 억제할 수 있게 된다.

 

잎과 미생물
-작물의 잎과 줄기에는 엽권미생물이라고 하는 미생물집단이 서식하고 있으며, 이들의 대부분은 바람에 날려 온 미생물씨앗(포자)이 번식한 것이다. 작물을 키우면서 항상 문제가 되는 것이 잎에 생기는 곰팡이병인데, 이는 바람에 날려 온 병원성곰팡이의 포자가 잎에 붙어 있다가 온습도가 적당한 조건이 되면서 잎속으로 침입 및 번식하므로써 생기는 현상이다.

 

열매와 미생물
-과실표면에도 항상 미생물이 붙어있으며, 특히 당도가 높은 포도, 딸기 등은 이들 미생물에 의해 피해를 볼 우려가 높다. 수확기전 온습도가 높을 때, 농약을 자주 살포하는 것도 바로 이들 병원성미생물을 죽이기 위함이다.

 
결국, 농작물을 재배함에 있어서, 작물의 모든 부위는 미생물과 밀접한 관계를 가지고 있으며, 이들 미생물중 유해한 종류는 작물의 건강상태나 주위의 환경조건에 따라 작물에 대단히 큰 피해를 유발하기도 한다. 따라서 이들 미생물(병원균)에 의한 피해를 방지하기 위하여 농약을 살포하게 되는 것이다.
그러나, 지금은 시대적으로 병해충의 환경친화적 방제가 필요한 시기이며, 이는 농작물표면에 붙어 있는 미생물집단을 적절히 조절하므로써 가능할 수 있다. 즉, 병원성미생물을 잡아먹거나 또는 번식을 억제하는 천적미생물을 활용하여, 병원균 또는 해충이 농작물을 가해할 수 없도록 만들면, 농약을 사용하지 않고도 병충해를 방지할 수 있는 것이다.
 
농작물의 유해미생물(병원균)
구 분 내 용
병원성곰팡이 - 식물에 침입하여 역병, 흰가루병, 노균병, 입고병, 뿌리썩음병, 잿빛곰팡이병, 탄저병 등을 일으키는 유해곰팡이이며, 식물병원균의 90% 이상이 바로 곰팡이종류이다.
병원성세균 - 작물의 조직에 침입하여 무름병, 시들음병, 사마귀병 등을 유발하는 유해세균으로서, 이들은 식물체내에서 엄청나게 빠른 속도로 번식하는 능력이 있다. 따라서 발병초기에는 항생제농약을 사용하여 부분적으로 방제할 수 있으나, 병세가 어느정도 진행되면 치유가 거의 불가능하다.
- 세균은 수분을 매우 좋아하므로 세균병발생시에는 가급적 관수를 자제하는 것이 좋다.
바이러스 - 크기가 100,000분의 1mm정도로, 세균의 1/100 정도에 지나지 않으며 오갈병, 빗자루병 등을 유발한다. 스스로는 번식할 수 없으며 반드시 작물체내에서만 번식할 수 있다. 번식속도는 세균보다도 더욱 빠르다.
- 바이러스를 죽일 수 있는 약제는 없으므로, 애초에 종자소독을 확실히 해야 하며, 건강한 작물에서는 바이러스의 활력이 떨어지므로 작물을 건강하게 키우도록 노력해야 한다.
 
농작물의 유익미생물(유익균)
유용기능 균종류
병원균을 잡아먹거나 번식을 억제하여 병해발생을 방제하는 길항미생물
 
트리코데마, 바실러스, 슈도모나스
뿌리에 보호막을 형성하여 병원균의 침입을 방제할 수 있는 뿌리보호미생물
 
VA균근 - Mycorrhizae
유용한 영양성분을 만들어 작물을 건실하게 하는 체질강화미생물
 
광합성세균
작물성장에 필수적인 물질을 만들어 생육을 촉진하는 식물생장촉진미생물 트리코데마, 바실러스 등
작물에 유해한 성분을 분해, 제거해주는 유해물질제거미생물 광합성세균
불용성양분을 가용화시켜 식물이 흡수 할 수 있도록 해주는 양분가용화미생 유산균(인산), 바실러스
자체적으로 비료성분을 만들어 식물에 제공하는 천연비료생산미생물 광합성세균, 질소고정균
 
유익미생물의 종류 및 역할

바실러스(Bacillus)
식물잔사 등의 유기물 분해능력이 매우 우수한 미생물로서, 토양내 서식하는 대표적인 유효미생물이다. 또한 병원균생육을 억제하는 항생물질을 다량 분비하여 토양내 병원균의 밀도를 낮추어줄 뿐 아니라, 각종의 생리활성물질을 분비하여 식물의 지하부생육을 촉진시키는 기능 또한 뛰어나다. 유기질이 풍부한 토양일수록 이 균의 밀도가 높고, 이 균의 밀도가 높은 토양은 병해억제형 토양이라고 할 수 있다.

 
트리코데마균(Trichoderma)
병원성곰팡이를 잡아먹는 천적곰팡이로써, 라이족토니아와 같은 난방제성 토양전염성 병해를 유발하는 병원균을 억제하는 효과가 뛰어나다. 즉, 토양내에서 라이족토니아 병원균과 공존할 경우, 병원균울 녹이는 효소를 분비하여 병원균체를 파괴하거나, 병원균을 직접 공격하여 죽이는 역할을 한다. 또한 이 균은 식물잔사를 빠른 속도로 분해하는 특징이 있는 바, 식물잔사를 먹고 사는 병원균의 서식처를 근절시켜 병원균의 활동근거를 없애므로써, 병발생 확율을 매우 낮추어 주게 된다. 현재, 이 균은 식물병 방제용 토양미생물로서 널리 이용되고 있다. 특히, 일반농작물 육묘시의 입고병, 인삼의 잿빛곰팡이병, 잔디의 갈색퍼짐병(Large Patch) 등의 방제효과가 우수한 것으로 알려져 있다. 여러 종류의 트리코데마균 중에서, 현재 길항미생물로서 가장 널리 쓰이고 있는 종류는 Trichoderma hamatum(트리코데마 하마툼) 과 Trichoderma harzianum(트리코데마 하지아눔)이다. 즉, 이들은 현재까지 알려진 트리코데마 균 중에서 병원균 억제능력이 가장 높은 것들이다.
 
슈도모나스(Pseudomonas)
바실러스와 마찬가지로, 토양세균중 유기물 분해력과 병원성곰팡이 억제력이 매우 뛰어난 미생물이다. 실제로 이들 미생물의 밀도가 높은 토양은 병해억제력이 매우 높다. 현재, 길항미생물로 널리 쓰이고 있는 종류는 Pseudomonas putida(슈도모나스 푸티다) 와 Pseudomonas aeruginosa(슈도모나스 에어루기노사)이다.
 

유산균(Lactic acid bacteria)
◎ 기능성 영양소 생산, 공급기능
유산균은 토양유기물을 분해하면서, 고급영양소와 다양한 기능성 물질을 합성하는 역할을 한다. 즉, Protease (단백질 분해효소), Cellulase (섬유소 분해효소), Amylase (탄수화물 분해효소)등의 효소류와 비타민 (Folic acid), 아미노산, 생장조절호르몬, 핵산 (Uracil, Cytosin) 등을 생산하여 공급하므로써, 각종 스트레스로 인한 작물 체질약화를 방지한다.

◎ 인산 가용화 기능
유산균에 의해 생산되는 각종 유기산은 토양내 비료성분의 유효도를 높이는 기능이 탁월하다. 즉, 불용성 인산염을 분해하여 가용화하므로써 인산흡수를 정상화하며, 유실되기 쉬운 비료성분이 유기산(특히, 유산)에 흡착되므로써 용탈을 방지한다.

◎ 내병 인자 생산 기능
유산균은 항병성 인자를 생성하므로써, 작물의 내병성을 강화시킨다. 또한, 일부 유산균류는 나비목 해충(청벌레류)에 대한 살충력도 가지고 있다.

 
효모(Yeast)
쌀겨, 밀기울 등 농가 부산물의 발효시 발열의 주요 미생물로서 유기물분해 능력이 뛰어나며 악조건에서도 발효력 및 생존력이 우수하다. 따라서 축사 바닥 등에 살포시 악취 제거 효과가 뛰어나다. 또한, 식물잔사를 분해하는 능력이 탁월하며, 이때 아미노산, 비타민 등 작물성장에 필수적인 물질을 다량 생산한다.
 
방선균(Actinomyces)
병원성 곰팡이의 천적 미생물로서 토양 내에서 자라면서 병원균을 죽이거나 생육을 정지시키는 항생물질을 만들어 내는 유익균이다. 양질의 활성화된 토양이나 유기질을 많이 넣은 토양은 방선균의 밀도가 높은 특징이 있다. 퇴비발효시 내부 온도가 70~80℃일 때 퇴비내 우점미생물은 고온성 세균과 고온성 방선균이며, 퇴비를 많이 넣은 토양의 병해 억제능력이 높은 것은 바로 이 방선균에 의하여 생성된 다량의 항생물질 때문이다. 또 흙의 고유한 냄새가 바로 방선균의 냄새이기도 하다.
 
유익곰팡이
곰팡이는 생육 속도가 느린 편이며, 퇴비 발효시 발효 후반기에 나타나는 것도 이 때문이다. 섬유질 분해 능력이 우수하여 톱밥, 볏짚과 같이 섬유질 성분이 많은 유기물의 발효는 곰팡이에 의하여 완성된다. VA근균이라고 하는 곰팡이는 작물 뿌리에 밀착 생장하면서 토양내 난용성성분(특히, 인산)을 흡수하여 작물에 제공하기도 하며, 또 뿌리 표면의 물리적 방어벽 역할을 하여 뿌리 병해를 방지하기도 한다. 즉, 곰팡이는 종류에 따라서 작물에 병을 일으키는 것이 있는가 하면 병원성 곰팡이로부터 작물을 보호해 주는 것도 있다.
 

광합성 세균
◎ 천연 비료 생산자 기능
광합성 세균은 잎의 뒷면과 땅속 20cm깊이까지 고르게 서식하며 50Lux 정도의 낮은 광도에서도 이산화탄소를 이용하여 광합성작용으로 토양유기탄소를 합성한다. 이 유기탄소는 작물에 공급되어 영양소로 이용되는데 그 효과는 일조부족시에 더욱 두드러진다. 또한 광합성세균은 질소고정균류(Azotobacter등)의 수배에 달하는 질소고정능을 가지고 있어 토양에 유기질소를 공급하는 능력이 뛰어나다.

◎ 기능성 물질 생산자 기능
광합성 세균은 적절한 생육조건하에서 각종 아미노산, 핵산물질, 각종 비타민, 생리활성물질, 작물생식인자 등을 다량으로 생성하며, 최근 연구결과, 항바이러스 및 항균물질도 생산하는 것으로 밝혀졌다.

◎ 유해물질 청소부 기능
광합성 세균은 그 생리적인 특성상, 황화수소, 암모니아, 유해유기산 등의 유해가스를 먹이로 하여 유용한 물질(아미노산, 핵산)로 전환하는 특별한 성질을 가지고 있으므로 광합성세균의 적절한 이용으로 가스피해 방지는 물론 질소와 황 성분의 손실도 방지할 수 있는 것이다.

◎ 토양 미생물상 개선 기능
광합성 세균은 항균성 물질을 생산하여 유해균을 억제할 뿐아니라 생육하면서 알카리성물질을 분비하여 토양 pH를 높여주는 역할을 하므로 연작재배하는 작물의 경우, 토양 pH교정 효과도 나타낸다.

 
비티균(Bacillus thuringiensis)
미생물 살충제로 널리 사용되는 미생물로서 균체내에 독소를 만들며, 해충(청벌레 등)의 유충이 이 독소를 먹게 되면 장이 파괴되어 죽게 된다. 최근에는 토양 유해 선충을 죽이는 B/T균도 개발되고 있다.
 
질소 고정균
모든 식물체는 대기 중의 질소를 질소원으로 직접 이용할 수 없으므로, 화학 합성 질소비료를 주어야만 생육하게 된다. 그러나 질소 고정미생물은 대기 중의 질소를 고정하며 작물이 이용할 수 있는 형태로 만들어 줌으로써 질소비료 시비량을 절감시킬 수 있다. 이 질소고정균이야말로 진정한 의미의 미생물비료라 할 수 있다.
 
유익미생물의 농업적 활용
구 분 내 용
잎곰팡이
병해억제
(길항미생물)
- 유익미생물을 엽면에 살포하여 잎곰팡이의 활력을 떨어뜨리거나, 잎표면(엽권)을 선점하므로써 잎곰팡이의 접근을 차단하여 곰팡이병해를 방지함
- 그러나, 한편으로는 미생물상이 복잡하고 기존미생물이 정착해있는 토양에서보다는 효과를 발휘하기가 수월한 면도 있다. 또한, 길항미생물의 항균성분비물이 고농도로 함유되어 있는 제품을 사용할 경우, 속효성도 기대할 수 있음
해충방제
(천적미생물)
- 해충에 기생 또는 해충의 몸속에서 번식하는 살충성미생 물을 이용하여 해충을 방지함
- B.T.(Bacillus thringiensis)균에 의한 청벌레 또는 선충 방제, Verticillium lecani균에 의한 진딧물방제, Streptomyces aureus에 의한 응애방제 등이 가능한 것으로 알려져 있음
당도향상 및
저장성증대
- 유익미생물이 만드는 기능성영양성분으로 인하여 과실의 당 도 및 저장성이 증가함
- 즉, 이러한 효과는 미생물자체에 의한 것이라기보다는 미생물이 분비한 생리활성 물질에 의한 것이라고 보는 것이 타당함
작물생육촉진
및 내병성강화
- 유익미생물에 의해 만들어지는 각종 필수영양성분은 작물 의 생육을 촉진하여 생산성을 향상시킬 수 있음
- 이들 필수영양성분은 작물을 건실하게 함으로써, 작물자체의 내병성이 강화됨





대전광역시 유성구 문지동 KAIST문지캠퍼스강의동L605호 대표이사:(원장)서범구 사업자번호:314-86-01479
전화번호:1800-0250 팩스번호:07074559748 관리자이메일:puom9@naver.com
이엠생명과학연구원. All Rights Reserved