농업용 제초제가 식물플랑크톤의 광합성 교란 및 무독화 과정...기장서 상명대 교수 연구팀 최초 규명

중앙일보

입력 2021.07.12 14:41

세계 인구는 최근 40여 년간 두 배로 증가했고, 이로 인한 식량 수요는 세 배로 늘어났다. 급격한 식량 수요는 농업의 확장으로 이어지고, 농약과 비료의 사용이 꾸준하게 증가해 왔다. 농약 잔류물은 빗물에 의해 강과 하천으로 흘러들어 수질 오염을 초래한다. 잔류 농약에 의한 수질 오염은 전 세계적인 문제로 범정부 차원의 지속 가능한 수질관리(지속가능발전목표 UN-SDGs 6번)를 위해 많은 노력을 기울이고 있다.

아세트아닐라이드계 제초제는 식물의 뿌리와 줄기 끝단에서 긴사슬지방산 생합성을 저해하여 잡초를 고사시킨다. 이들 제초제는 주로 감자, 고구마, 옥수수 및 대두에 널리 사용되고 있으며, 식품의약품안전처는 농약 잔류 허용 기준을 메타자클로르 기준 0.05 mg/kg 이하로 규정하고 있다.

아세트아닐라이드계 제초제의 잔류 독성에 관한 연구는 육지 식물과 담수어류(어독성 3등급)를 대상으로 실시되어왔다. 이들 농약은 궁극적으로 바다로 흘러 들어가 해양 생태계를 오염시키지만, 해양 생물에 대한 영향은 거의 규명되지 않았다.

상명대학교(총장 백웅기) 생명공학과 기장서 교수와 김한솔 연구원이 한국연구재단 중견연구 사업을 통해 “아세트아닐라이드계 제초제 메타자클로르가 해양 식물플랑크톤에 미치는 생화학적 영향”을 규명하여, 세계적 권위의 학술지인 Ecotoxicology and Environmental Safety (2021.3.25.)에 발표했다.

본 연구를 통해 아세트아닐라이드계 제초제가 해양 식물플랑크톤의 세포 성장, 색소파괴, 광합성 기작에 미치는 영향을 파악하였다. 제초제 메타자클로르 제초제의 반수영향농도(EC50)는 0.647 mg/L이며, 처리 농도가 증가함에 따라 세포가 죽고 색소와 광합성 효율이 크게 감소했다.

또한 아세트아닐라이드계 제초제는 식물플랑크톤의 엽록체 틸라코이드 막을 붕괴시켜 광합성 작용을 저해한다. 반면 항산화 GST 유전자와 항산화 단백질 GSH의 작용을 통해 이들 제초제를 무독화하는 것으로 파악되었다.

본 연구결과는 해양으로 흘러간 아세트아닐라이드계 제초제가 식물플랑크톤의 광합성에 영향을 주어 생태계 교란을 초래할 수 있다는 것을 제시한다. 따라서 이들 제초제에 해양 유입의 총량 관리와 다양한 해양 생물에 대한 생태적 영향 파악이 필요하다.

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