농업기술 스타트업, 감귤류 황룡병 방제에 희망을 가져오다

난펑 귤, 간난 네이블 오렌지, 주오렌지 등 다양한 감귤류 과일은 신선한 맛과 보관 용이성, 가을과 겨울철 수확 시기 덕분에 소비자들에게 큰 인기를 끌고 있습니다. 그러나 전 세계 감귤 재배 농민들은 큰 도전에 직면해 있습니다. 바로 감귤류 황룡병(Huanglongbing, HLB)입니다.

이 병은 파괴적인 피해로 인해 흔히 “감귤 산업의 암”으로 불립니다. 최근 몇 년 동안 과일 가격 변동과 일부 농장의 관리 부족으로 인해 병이 확산되었으며, 겨울 기온이 따뜻해지면서 매개 곤충인 귤응애가 북쪽으로 이동하여 월동 곤충의 수가 증가하면서 대규모로 발병하게 되었습니다. 현재 황룡병은 중국 내 10개 성, 267개 현에서 다양한 정도로 발생하고 있으며, 기존의 주요 발병 지역인 광둥성, 푸젠성을 포함하여 간난, 후난 남부, 광시 북부 등 주요 감귤 생산지에서도 확산세를 보이고 있습니다.

황룡병 병원체 연구

황룡병의 병원체를 분리하고 배양하는 것은 학계에서 오랜 과제로 여겨져 왔습니다. 2009년, Sechler 등은 아시아형, 아프리카형, 아메리카형의 세 가지 주요 병원체를 성공적으로 분리하고 배양했다고 보고했습니다. 이들은 짜내기-점적법(squeeze-drop method)과 조각 침지법(mince-soak method)을 이용하여 감귤류 잎자루 추출물을 첨가한 특수 배지 Liber A에서 병원균을 배양했습니다. 배양된 병원균은 고형 배지에서 다형성 막대 모양을 나타냈으며, 일부는 우산 모양의 구조를 가진 것으로 확인되었습니다.

병원체의 유전적 다양성 분석은 주로 rDNA와 β-오페론 연구를 통해 이루어졌으며, 아시아형(Ca. L. asiaticus), 아프리카형(Ca. L. africanus), 아메리카형(Ca. L. americanus)의 세 가지 주요 병원체가 확인되었습니다. 특히 플로리다주 병원체의 전체 유전체 서열 분석은 특정 치료법 개발을 가속화할 수 있는 중요한 진전으로 평가됩니다.

병원체, 매개 곤충 및 숙주 식물 간 상호작용 연구

황룡병 병원균은 감염된 식물과 귤응애의 체내에서 월동하며, 귤응애에 의해 50m 이내의 짧은 거리에서 전파됩니다. 연구에 따르면 귤응애 성충은 건강한 식물보다 병든 식물을 우선적으로 선택하는 경향이 있으며, 특히 어린 가지에서 더 오래 머무르는 것으로 나타났습니다.

노란색, 초록색, 흰색 끈끈이 판을 이용한 실험에서는 귤응애가 노란색에 가장 많이 유인되는 것으로 나타났습니다. 또한 감염된 감귤류는 특정 휘발성 물질을 방출하여 귤응애를 더 많이 끌어들이며, 이 중 메틸살리실레이트(MeSA)라는 물질은 특히 암컷 귤응애를 강하게 유인하는 것으로 알려져 있습니다.

공공 부문의 해결책

미국 농무부(USDA)는 2011년 유해 생물 경고 보고서 ↗에서 2005년에 미국에서 처음으로 황룡병이 발견되었다고 발표했습니다. 2011년까지 플로리다주의 모든 카운티가 감염되었으며, 이에 따라 엄격한 검역 조치가 시행되었습니다. 2009년 이후 USDA는 황룡병 방제에 4억 달러를 투입했으며, 2014년 이후 연구 자금으로 5700만 달러를 추가로 지원했습니다.

연구가 진전을 이루었지만 아직 완치 방법은 발견되지 않았습니다. 2019년에는 감귤나무에 저항성을 유도하는 유전자 변형 바이러스의 사용이 승인되었으며, 일부 소규모 기업은 황룡병 전파를 줄이기 위한 농약을 개발했다고 주장하고 있습니다.

스타트업의 해결책

황룡병 저항성 품종 개발

2017년 10월, 미국 바이오테크 기업 Phytelligence ↗는 플로리다주 감귤 재배 농가와 협력하여 항바이러스성 대목을 제공한다고 발표했습니다. 이 새로운 대목은 병을 완전히 치료할 수는 없지만 감염 확률을 줄일 수 있습니다. Phytelligence의 독자적인 기술 MultiPHY는 사과, 체리, 복숭아, 배, 포도 등 과수의 번식을 5배 빠르게 할 수 있어 번식 주기를 단축하는 데 효과적입니다.

효과적인 생물 방제 세균

이스라엘의 스타트업 투자 펀드 Copia-Agro ↗는 이스라엘 대학의 기술을 상업화하는 데 주력하고 있습니다. Copia의 오하드 주커만(Ohad Zuckerman) 대표는 새로운 내생 세균을 활용한 기술을 개발 중이라고 밝혔습니다. 이 세균은 식물의 체내에 들어가 병원체가 남긴 독성 화합물을 분해하여 감귤류 황룡병을 효과적으로 방제할 수 있습니다.

광촉매 소재

중국의 한 스타트업은 개질된 나노 이산화티타늄을 이용한 황룡병 방제 실험을 진행 중입니다. 이 광촉매 소재는 자연광 하에서 초산소 이온을 생성하여 병원균을 제거할 수 있습니다. 현재 광시성, 장시성, 광둥성 등 여러 지역에서 실험이 진행되고 있습니다.

레이저 항균 요법

플로리다대 연구팀은 레이저를 이용한 새로운 항균 요법을 개발했습니다. 레이저를 사용하여 감귤 잎에 미세한 자국을 내고 항균제를 도포함으로써 방제 효과를 높이는 방식입니다. 이 기술은 항균제 사용 빈도를 줄이고 환경에 미치는 부정적 영향을 완화하는 데 기여할 수 있습니다.

레이저로 매개 곤충 제거

마이크로소프트 전직 엔지니어인 네이선 마이볼드(Nathan Myhrvold)가 설립한 Intellectual Ventures Laboratory는 레이저 기반의 곤충 제거 시스템을 개발했습니다. 이 시스템은 적외선 LED와 반사판을 활용하여 매개 곤충을 감지하고 레이저로 곤충을 제거합니다.