[충청뉴스 이성현 기자] 한국생명공학연구원은 감염병연구센터 류충민 박사 연구팀이 저메탄 벼 품종인 '감탄'의 유전자 변이가 뿌리 주변 미생물의 균형을 바꿔 메탄 생성은 줄이고 메탄을 분해하는 미생물은 늘린다는 사실을 처음으로 규명했다고 25일 밝혔다.
연구팀은 지난 2023년 농촌진흥청 국립식량과학원과의 공동연구를 통해 메탄 발생을 획기적으로 줄인 벼 품종 '감탄(감소메탄, 밀양360호)'을 개발하고, 2025년 정식 품종 등록을 마친 바 있다.
당시 연구 성과는 세계적 권위지인 Nature Climate Change에 게재되며 큰 주목을 받았으나, 벼의 유전적 변이가 구체적으로 어떤 과정을 통해 토양 미생물을 조절하고 메탄 생성을 억제하는지에 대한 세부 원리는 미완의 과제로 남아 있었다.
이에 연구팀은 실제 농가 현장과 유사한 비료 사용 환경에서 후속 연구를 진행해 이번 성과를 도출했다.
연구팀은 먼저 벼의 알 크기를 조절하는 유전자인 GS3에 주목했다. 이 유전자의 기능이 없어진 감탄 품종을 질소 비료를 적게 사용하는 조건에서 재배한 결과 일반 품종보다 출수기 이후 메탄 배출량이 최대 24%까지 줄어드는 것을 확인했다.
연구팀은 그 원인을 밝히기 위해 벼 전사체, 토양 미생물 유전체 및 전사체 분석 등 다양한 최신 분석기술을 종합적으로 활용했다.
분석결과 감탄 품종은 광합성으로 만든 탄소를 뿌리보다 벼이삭(알)으로 더 많이 보내는 특성을 보였다.
이로 인해 뿌리 주변으로 분비되는 영양물질이 줄어들어 이를 먹이로 삼는 메탄생성균의 활동이 자연스럽게 감소하는 것으로 나타났다. 즉 메탄 생성의 원료가 되는 탄소 공급을 줄여 메탄 배출을 낮추는 원리인 것이다.
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.
이는 감탄 품종이 적은 양의 비료를 사용하는 저질소 환경에서도 뿌리 근처에서 질소고정세균을 유인하여 공기 중 질소를 고정하여 질소 부족을 해소하였기 때문이다.
이번 연구는 식물 유전자가 토양 미생물 생태계를 조절해 온실가스 배출을 줄일 수 있음을 과학적으로 입증한 사례로, '유전자–미생물–온실가스' 간 연결 고리를 분자 수준에서 규명했다는 점에서 의미가 크다.
특히 추가적인 농자재 투입 없이 유전적 특성과 저질소 재배 관리만으로 메탄을 감축할 수 있음을 보여줌으로써 탄소중립 농업 실현을 위한 현실적인 감축 전략을 제시했다는 점에서 사회적 파급효과가 기대된다.
류충민 박사는 “이번 성과는 벼의 특정 유전자가 토양 속 미생물과 소통하여 온실가스 배출을 조절하고 질소 이용 효율을 높이는 과정을 분자 수준에서 밝혀낸 것”이라며 “우리가 매일 먹는 밥을 저탄소 품종으로 선택하는 것만으로도 기후 위기 대응에 기여할 수 있음을 보여준, 일상 속 작지만 강력한 실천 대안을 제시했다는 점에서 큰 의미가 있다”고 설명했다.
