농촌진흥청(청장 이승돈)은 흙 속 미생물이 서로 어떤 영향을 주고받는지 분석할 수 있도록 시간별로 기록한 미생물 군집 데이터에 기반, 미생물 간 상호작용을 파악하는 모형(모델)을 개발했다.

식물의 생육 상태와 병 발생은 미생물과 밀접하다. 특히 흙 속에는 많은 미생물이 살아가며, 한정된 공간과 영양분을 차지하기 위해 끊임없이 경쟁한다. 이 과정에서 어떤 미생물은 다른 미생물의 증가를 돕고 어떤 미생물은 반대로 억제하기도 한다.

기존 분석은 두 미생물 사이에 어떤 도움이나 억제가 있는지는 알 수 있지만, 시간별로 어떤 미생물이 먼저 영향을 주고받는지 구분하기 어려웠다. 이번에 새로 개발한 모형은 시간 흐름에 따라, 영향을 주는 미생물과 영향을 받는 미생물까지 구분할 수 있다.

연구진은 이 모형을 고추 뿌리 토양 미생물 데이터에 적용해 활용 가능성을 확인했다. 우선 고추 뿌리 토양 미생물을 관찰한 결과, 고추 풋마름병원균 계통이 재배 3주 이후부터 관찰되기 시작해 이후 증감을 반복했고, 7주에서 10주 사이에는 일부에서 20~80% 수준까지 높아졌다.

이 데이터를 이번에 개발한 모형으로 분석했더니, 시간이 흐르면서 TRA3-20, 브래디라이조비움(Bradyrhizobium), 브리오박터(Bryobacter)의 영향력이 약해져 풋마름병원균 계통이 증가하는 것으로 파악됐다. 이에 따라 TRA3-20, 브래디라이조비움, 브리오박터를 풋마름병원균 억제에 유용한 미생물로 활용 가능성이 높다고 판단했다.

이번에 개발한 모형은 미생물 간 상호작용을 더 깊이 이해할 수 있게 한다는 점이 인정돼 국제학술지 The Plant Pathology Journal (IF 2.5)에 논문으로 게재됐다.

연구진은 이 모형을 콩에 적용해 역병 억제 미생물을 발굴하는 연구에 활용할 계획이다. 앞으로는 다른 작물·식물병 방제 연구에서도 유용 미생물 후보군을 좁히는 데 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

농촌진흥청 국립농업과학원 농업미생물과 한상현 과장은 "이번에 개발한 모형을 활용하면 새로운 유용 미생물을 발굴할 때 후보군을 빠르게 간추려 미생물제 개발 기간을 단축할 수 있다."라며, "다른 연구자들도 폭넓게 활용할 수 있도록 이 모형을 기반으로 미생물 간 상호작용을 분석하는 소프트웨어를 개발해 공개소스(오픈소스) 형태로 배포하도록 하겠다."라고 말했다.