지구온난화로 농작물 피해입히는 해충 급증
농약 과다사용시 생태계 파괴, 내성 유발해 효과 감소
카놀라꽃과 곤충 유전자 결합해 합성 페로몬 개발...해충 방제 효과↑

지구온난화로 인한 기후변화 때문에 농작물을 해치는 해충들이 늘어나고 있다는 분석 결과들이 속속 나오고 있다. 이 같은 상황에서 농작물 보호를 위해 농약, 살충제를 사용하는 경우가 많지만 많이 사용할 경우 환경에도 치명적 영향을 미쳐 농작물 수확량을 떨어뜨리는 결과를 가져올 수 있다. 이 같은 상황에서 농화학자, 생물학자들이 환경을 파괴하지 않고 효과적으로 해충을 방제할 수 있는 방법을 찾아냈다.

스웨덴 룬드대 생명과학과, 스웨디시 농업과학대 식물종묘학과, 중국 광둥성 과학원 동물학연구소, 미국 네브레스카-링컨대 생화학과, 식물과학혁신연구센터, 미국 농업기업 이스카 공동 연구팀은 페로몬이라는 일종의 성호르몬을 저렴하게 합성해 해충 방제에 활용할 수 있다는 사실을 확인했다고 9일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘네이처 지속가능성’(Nature Sustainability) 9월 2일자에 실렸다.

유엔식량농업기구(FAO)에 따르면 매년 전 세계에서 재배되는 농작물의 5분의1 이상이 해충의 피해를 받는다. 해충 방제를 위해 연간 40만t 가량의 살충제가 사용된다. 살충제는 뿌리는 사람은 물론 꿀벌, 나비 같은 꽃가루매개체(수분곤충)과 다른 유익한 곤충과 동물들에도 피해를 입힌다. 또 살충제 사용이 늘면서 해충들이 내성을 가지면서 사용량은 점점 늘어 환경에 부담을 준다.

이 때문에 최근에는 농약 대신 해충의 짝짓기를 근본적으로 막을 수 있는 ‘행동영향 화학물질’, 이른바 ‘페로몬’을 사용하려는 시도들이 늘고 있다. 곤충들이 짝짓기를 할 때 방출하는 페로몬을 인공적으로 합성해 뿌리면 번식을 막고, 암컷이 알을 낳아도 애벌레로 부화되지 않는 무정란을 낳게 하는 것이다. 문제는 현재로서는 페로몬을 농약이나 살충제처럼 뿌리기에는 너무 비싸다는 점이다.

이에 연구팀은 페로몬 원료를 만들록 유도할 수 있는 지방산이 풍부하고 재배가 용이한 식물을 활용하는 방법을 찾았다. 카놀라유를 짜는 카놀라의 꽃인 카멜리나를 활용하는 것이다. 연구팀은 생물공학적 방법을 활용해 카멜리나 종자와 배꼽오렌지벌레 유전자를 결합시켰다. 연구팀은 미국 네브라스카와 스웨덴의 실험용 텃밭에서 유전자 변형 카멜리나를 재배했다. 3세대가 지난 카멜리나 종자의 지방산에는 페로몬 생산에 필요한 ‘(Z)-11-헥사데센산’이 20%나 포함됐다. 연구팀은 지방산을 정제해 배추, 케일, 브로콜리 같은 배추속 채소에 피해를 입히는 배추좀나방을 유인할 수 있는 인공페로몬 합성에 성공했다.

연구팀은 인공페로몬을 이용해 중국에서 실제 실험한 결과, 현재 사용되고 있는 상업용 합성 페로몬만큼이나 효과가 높은 것으로 확인됐다. 또 브라질의 콩밭에서 실시한 실험에서도 목화벌레의 짝짓기 패턴을 방해할 수 있다는 것이 관찰됐다.

독일 막스플랑크 차세대곤충화학생태학센터 수석연구원이면서 이번 연구를 이끈 크리스터 뢰프스테드 룬드대 교수는 “이번 연구는 환경에 영향을 덜 미치면서 효과적으로 해충을 방제할 수 있는 페로몬을 저렴하게 합성할 수 있다는 점이 의미가 크다”고 설명했다.