■ 연구기관
△영국, 스코틀랜드, 네덜란드
- Newcastle Univ, Nafferton Ecol Farming Grp, Nafferton Farm NE43 7XD, Stocksfield, England
- Scottish Crop Res Inst, Biomath & Stat Scotland, Dundee DD2 5DA, Scotland
- RIKILT Inst Food Safety Wageningen UR, NL-6708 WB Wageningen, Netherlands
- James Hutton Inst, Dundee DD2 5DA, Scotland
■ 연구내용
영국 뉴케슬대학교의 유기농과 관행 농업을 비교한 연구 결과에 의하면, 유기농이 농약 잔류의 위험을 줄일 뿐만 아니라 작물의 무기물 흡수 패턴과 대사과정에도 영향을 미치고, 식물의 양분을 화학무기성분으로 공급하지 않고 유기형태로 공급하면 유전자와 단백질의 표현 패턴도 달라지고 따라서 2차 대사과정도 달라진다고 한다. 예를 들면 감자와 밀을 이용한 실험에서 무기화학성분 대신 유기형태로 양분을 공급한 경우 작물에서 단백질이 10% 상승하거나 하향하는 패턴을 보였다는 것이다.
유기농 등의 재배방식에 따른 연구 결과에서, 감자의 스트레스에 반응하는 디하이드로아스코베이트 환원효소와 글루타티온 황 전환효소 등의 단백질은 무기화학비료을 사용한 경우에 활성이 증가하였다. 반면에 생물적 스트레스와 관련된 효소 단백질 활성은 퇴비를 사용한 경우 증가하였다. 무기화학비료를 퇴비 등의 유기질비료로 바꿀 경우 질소 이용률이 떨어지고 잎 단백질 표현에서도 큰 변화가 있었다고 한다.
유기농 등의 작부체계별로 감자의 단백질 패턴이 어떻게 달라지는지 비교한 결과 1100개의 감자 단백질 중에서 160개의 단백질에서 정량적으로 차이가 발견되었다는 보고도 있다. 이들은 단백질 합성과 전환, 탄소와 에너지 대사 그리고 방어 반응에 관련된 단백질들이었다. 따라서 유기적으로 양분을 공급하면 감자의 스트레스 저항성을 증가시키는 것으로 보인다는 것이다.
유럽의 통합 연구 프로젝트인 SAFEFO-ODS에서 재배조건에 따른 유전자발현에 관한 연구를 수행하였다. 리폭시지네이즈의 합성경로가 재배환경의 영향을 가장 크게 받았는데, 이것은 유기양분 공급에서 활성이 높아지고 유기적으로 병해충을 방제한 경우 낮아졌다. 반면에 전분합성효소의 합성경로는 유기적 병해충 관리와 무기합성비료에 의한 양분 공급 모두에서 활성이 높아졌다. 생물적 스트레스 합성경로는 유기양분공급에서 활성이 높아졌다. 연구진은 합성경로 분석과 조합한 유전자 표현 프로파일링을 작물의 재배환경조건에 따른 차이를 확인할 수 있는 방법으로 제안하였다.
■ 국내 수준과 전망
국내에서도 유기농 관련 법률이 제정되면서 유기농산물 생산이 늘어나고 있고 유기농에 대한 연구가 되고 있다. 그러나 가치 중심으로의 유기농이 아니라 사람을 기준으로 한 유기농으로 방향을 잡고 가다보니 지금은 유기농의 방향성이 모호해지고 있는 실정이다. 또한 친환경 자재를 이용한 병해충 방제 연구가 연구의 가장 중요한 주제가 되면서 유기농의 본질과 유기농업인은 묻히고 친환경 자재 산업의 비정상적인 성장과 잔류농약 문제만 대두되고 있는 실정이다.
사람의 건강과 병해충 방제 중심의 유기농이 현실적인 면에서 필요하였지만 보다 근본적인 문제 해결과 유기농 정착을 위해서는 작물 영분의 공급원, 재배방식, 병해충 방제 시스템 등에 따른 식물의 생리적 반응과 영양성분과 효능성분의 변화에 대한 연구도 필요하다. 작물 생리 연구에서는 단백질 대사, 유전자 발현 등에 관한 연구가 함께 이루어져야 한다. 성분과 효능 연구에서는 인삼 등의 약용작물에서 더 중요할 수 있으므로 이러한 약용작물에서 구체적인 연구가 필요하다.
■ 참고문헌 및 사이트
● Rempelos et al. 2013. Quantitative proteomics to study the response of potato to contrasting fertilisation regimes. Molecular breeding 31(2):363-378.
● Lehesranta et al. 2007. Effects of agricultural production systems and their components on protein profiles of potato tubers. Proteomics 7(4):597-604.
● van Dijk et al. 2012. The Ide-ntification and Interpretation of Differences in the Transcriptomes of Organically and Conventionally Grown Potato Tubers. JOURNAL OF AGRICULTURAL AND FOOD CHEMISTRY 60(9):2090-2101.
● Baranski et al. 2014. Higher ant-ioxidant and lower cadmium concentrations and lower incidence of pesticide residues in organically grown crops: a systematic literature review and meta-analyses. BRITISH JOURNAL OF NUTRITION 112(5): 794-811.

■ 자료제공 : 농촌진흥청 국립원예특작과학원 인삼과 농업연구사 박기춘