과제구분기본연구수행시기전반기 과제명 / 세부과제명 연구분야 (Code) 수행기간 연구실 책임자 친환경농가활용식물보호제실증연구 생명과학 LS0703 10 제주도원친환경연구팀 김권수 1) 천연식물자원의농가활용실태조사 생명과학 LS0703 10 제주도원친환경연구팀 김권수 색인용어 천연식물자원, 병해충방제, 생물농약, 효과검정, 친환경농자재 Abstract We try to research the method being instead of chemical pesticide, in order to keep the environment growed the plant, the sustainable culture and the crop harvested in free contamination. Recently many studies have been focused on the natural product nonvarified chemically. It is probably hard to understand why the spotlight is often turn on the product abstained from nature. Because that product has a ability of low-toxic, affinity of nature and easy to broken down, many farmer want to use this product abstained from natural. In terms of using the natural products, voluntary farmer wish knew the standard making method, the effect ability on the pests or microorganisms and proval of available effect. This study have been researched from the matter voluntary farmer making to natural inhabitation plant, conducting the better way which comes from the making-method utilized natural product from inhabitancy plants. We have tried to treated the pest by the something treated with environment-friendly method, having gotten the result that it is more efficient to treat pest by the matter extracted from a inhabitancy plant in Jeju. We will continue to test the other matter treated with other method
or other inhabitancy plant, obtaining the developed method to control the pest or phytogenic microorganism. 병해충방제에사용하는합성농약은최근에여러환경및사회적인문제로사용량을가능한제한하도록유도하고있으며, 이런우려가있는농약을대체할수있는새로운환경친화형생리활성물질의개발과이용이주목받고있다. 여러목표물질이나새로운탐색방법들이꾸준히개발되어많은살균, 살충, 제초제등이보고되었으나, 아직은독성이없고선택적, 지속적약효, 내성발생이없는물질의개발이미흡하여새로운물질개발이요구되고있다. 현재국내에서는농약등록기준에따라농약의종류를화학합성농약, 생물농약으로구분하고생물농약을미생물농약과생화학농약으로구분하고있다. 미생물농약은진균, 세균, 바이러스및원생동물등살아있는미생물을이용하는미생물방제제이고, 선충제와천적도미생물농약범주에해당된다. 생화학농약은자연계에서생성된천연화합물을추출하여이용하거나, 비독성학적기작에의해서작동하는생물전달물질을이용한농업용생물질로고시되어있다. 살균및살충활성을갖는식물및미생물추출물, 해충의유인기피활성을갖는페로몬제, 천연생장조절제등이있다. 식물추출물은살충, 살균및제초효과를가질수있고, 기후, 풍토, 종등에따라효과가다르게나타난다. 식물은고도의환경적응력을가지고있고, 자생식물은그지역환경에가장잘적응하면서유해생물에대응하는능력을가져왔기때문에이러한식물을활용한환경친화적식물보호제개발에관심이집중되고있다. 또한, 천연물은
합성화합물보다환경에노출될경우분해가잘되는것으로알려져있고, 약효지속성이짧다는단점도있으나, 잔류독성이없다는큰장점이있다. 이들천연유래물질들이농약을개발하는데에는크게세가지측면에서기여한다. 먼저천연물질의바로농약으로이용되는측면이다. 이는미생물특히방선균의인공배양을통하여얻어진항생물질들이다. 두번째역할은새로운농약합성을위한선도물질로이용되는것으로기본탄소골격을기준으로한유도체로서약간의구조를변형시켜활성의증가, 분산성, 용매친화성등의변화를주어이용하는방법이다. 세번째로는분리한천연물질이구조가복잡하여합성은어려우나새로운작용기작을가지고있는경우에는이를이용한새로운생물검정법을개발하여구조가단순하고합성이용이한신물질의발견에기여할수있다. 이러한여러천연물질을이용한친환경실천농가들이식물보호제로활용하는방법으로천연물과미생물등을이용한생물농약, 특히식물추출물을자가제조하여활용함에있어, 병해충방제에과학적이고체계적인연구가시급한실정에있다. 작물병해충관리자재는생물농약의기능을지니면생물농약으로등록되지않아도사용이가능하게친환경농업육성법에허용되고있다. 친환경농업육성법에서는현재가장친환경적이라고인정되는유기농산물생산에사용할수있는농자재의종류와조건을규정하고유기농작물의영양과병해충관리등을규정하고있다. 따라서친환경농업육성과친환경농산물생산을위하여화학농약을대체할수있는기술개발로친환경실천농가에서사용하는병해충방제용식물자원에대한효과검정과더불어이에대한실용화연구가요구됨에따라본연구에서는제주자생식물을대상으로친환경적식물보호제로서의유망자원을선발하고자하였으며, 이를토대로안전농산물생산을위한병해충방제에식물유래추출물을농가가활용할수있는방법을찾는데주력하였다.
가. 실험재료친환경실천농가에서활용하는제주자생식물자원및농가자가제조추출물을 2010년에제주전역을대상으로수집하였다. 그리고병해충방제용식물보호제의활용실태파악은친환경농가에서사용하는식물자원의종류, 이용부위, 제조및사용방법, 대상병해충등으로구분하여현장방문청취를통하여조사하였다. 그리고실태조사결과를토대로작물보호활성을검정하기위하여멀구슬, 때죽나무, 고삼, 협죽도, 담배, 마늘, 제충국, 녹나무, 초피나무등을군락지에서채취하여이용하였다. 나. 실험방법 1) 추출물제조및물질분리군락지에서채취한식물자원을선별, 세척, 건조, 미세절단등시료전처리를한다음메탄올등추출용매로추출하여식물추출물을제조하였다. 이추출물을 45 에서농축장치로감압농축시킨다음핵산과물을동등비율로혼합하여 3회용매분획을실시하여수용성분획과비극성분획으로분리하였다. 이들분획물을감압농축한다음메탄올로재용해하여 1% 조추출물을제조하였으며, 극성에따라물질분리한조추출물을살충활성검정용시료로사용하였다. 2) 작물보호활성검정대량으로누대사육이가능한점박이응애, 진딧물등을효과검정을위한대상해충으로사용하였다. 활성검정을위한조추출물의사용농도는 500ppm을기준하였고, 5% 수준의아세톤이나메탄올수용액은해충에영향이적은것으로알려져있어, 효과검정용추출물시료는대상해충에영향이없는범위가되도록용매농도를조정하여식물추출물에의한효과만을나타내고자하였다. 친환경실천농가에서활용하는제주식물자원추출물시료의살충활성은가장간단히널리이용하는침지법으로검정하였다. 침지법은식물체의잎을식물자원과검정농도를달리하여제조한추출물시료
액에일정기간동안담가두었다가꺼내어잎에묻어있는시료액이마르게건조시킨후시험대상해충을접종시켜약효를평가하는방법이다. 또한, 살충활성검정은절대적인평가가어렵기때문에시중에서판매하는친환경자재와비교하여각각의추출물시료의살충효과를나타내었다. 점박이응애대량사육을위해강모가적고잘시들지않은강낭콩잎을이용하였으며, 천적이유입되지않도록관리를하였다. 사육실내환경은형광등으로 2,500~5,000lux 조도범위에서 14~16시간조명을하였고, 습도는낮게하여 25 을유지하였으며, 격리사육과도망방지를위해물수반을이용하였다. 응애의살충활성은개체접종법으로검정하였고, 응애는초생엽에서증식시키고제1복엽이후에기생한응애를이용하였다. 응애의개체접종에는가는붓으로응애몸체의아래부분에서위로올려목적하는장소에옮겼고, 각각의추출물시료의처리는생엽에 2~30초간침지한후살충효과를조사하였다. 과수에서진딧물은많은종류가발생하며, 진딧물류는물리적인자극에는상당히약하므로작은붓을이용하여접종을실시하였으며, 엽침지법을이용하였고, 활성검정에는다루기쉬운무시충암컷을사용하였다. 제주지역친환경농산물을생산하는농가를대상으로천연식물보호제로활용하는식물자원및이용실태를조사한결과는표 1에나타내었다. 친환경실천농가대부분이병해충방제에사용하는식물자원은제충국, 자리공등 22여종으로파악되었으며, 경험적인방법에의존하여대상병해충에방제효과가좋다는농산자원이나자생식물들을여러가지혼합하여사용하고있었다. 이들식물을채취한다음농가여건에따라전처리를한후발효시키거나침출또는우려낸발효액과추출물을직접제조하여이용하고있었으며, 이때사용하는용매로는주로물, 바닷물, 현미식초, 목초액, 알코올등을활용하고있었다.
표 1. 제주지역농가활용식물보호제자원및이용실태조사 농가활용식물자원제충국, 자리공, 담배, 고삼, 협죽도, 어성초, 마늘, 천선과나무, 고추, 멀구슬나무, 여뀌, 초피나무, 비파, 씀바귀, 애기똥풀, 쇠비름, 무화과, 녹나무, 때죽나무, 매실, 고사리, 양하등 22종 해충방제용식물자원 제충국, 자리공, 담 배, 고삼, 협죽도, 어 성초, 녹나무, 천선과 나무, 고추, 마늘, 멀 구슬나무등 11 종 병방제용식물자원 초피나무, 감나무, 비파나무, 씀바귀, 애기똥풀, 쇠비름, 무화과, 쑥, 미나리, 고추, 마늘, 양하, 여뀌등 13 종 그리고, 농가에서대상병해충에따라이용하는식물자원을분류하였을때, 해충방제에는표 1에보는바와같이제충국, 녹나무, 멀구슬나무등 11종을, 병방제에는초피나무, 고추, 여뀌등 13종을주로활용하고있었으며, 고추와마늘자원은해충과병에공통적으로사용하고있었고, 대부분계절이나지역에따라쉽게구할수있는자원들을이용하는경향이었다. 또한, 친환경실천농가들은병해충방제효과와는무관하게작물에불필요하게살포되는경우도많아유용한식물자원에대한실용화연구가필요할것으로생각되었다. 아직까지는친환경농산물생산을위하여병해충방제에사용하는식물자원에대한체계적이고과학적인효과검증연구가미흡하기때문에이러한자원을대상으로식물보호제로써효과검증을통하여친환경실천농가들에게보탬이될수있도록하고자하였으며, 우선살충활성검정을실시하였다. 농가에서주로활용하는식물자원에대하여살충활성을응애및진딧물을이용하여생물검정방법으로조사한결과는표 2에보는바와같으며, 식물자원추출물은메탄올추출후농축한다음물과핵산으로용매분획을실시하여얻어진비극성분획인핵산분획물을이용하였다.
표 2. 농가활용식물자원추출물의살충활성검정 식물자원 점박이응애 목화진딧물 추출물 생충율 방제가 생충율 방제가 멀구슬나무 1.0 99.0 91.7 5.2 때죽나무 47.9 50.0 91.3 5.6 협죽도 96.7 0.4 94.2 5.6 담배 97.5 1.7 50.0 48.3 제충국 97.9 2.2 - - 은행 95.8 1.3 100 12.1 자리공 92.9 4.3 100 12.1 아카시 90.0 7.3 92.5 3.7 소금물 89.2 8.2 - - 핵산분획물을식물추출물로하여살충활성을검정하였을때, 농가가활용하는식물추출물은전체적으로살충효과는낮은것으로나타났으나, 점박이응애에는멀구슬나무가 99% 의방제가를, 목화진딧물에는담배추출물이방제가가 48.3% 로가장양호한결과를보였다. 멀구슬나무의유효살충물질은님오일과같은아자디락틴으로보고되어있으며, 오래전부터해충방제에사용되어온것으로알려져있다. 아자디락틴성분은곤충탈피호르몬인엑다이손의기능을저해하여호르몬불균형으로살충효과를갖는것으로밝혀져있으며, 비극성물질로농가에서이용하는방법으로는추출되기어렵기때문에활용방법을다르게할필요가있다고판단되었다. 또한, 멀구슬나무는주로따듯한남부지방에자생하며, 제주지역에많이분포하고있어, 천연식물보호제로이용가능성이많을것으로사료된다. 계속적으로살충효과가높은식물자원에대하여유효물질탐색과더불어살충활성을나타내는유효량, 추출및분리방법, 병해충효과검증등을지속적으로연구할필요가있었다. 그리고병해충방제를위하여친환경실천농가에서많이사용하는시판중인친환경농자재에대하여살충활성을검정한결과는표 3에나타내었으며, 난황유를처리하여비교, 검토하였다.
표 3. 병해충방제용시판친환경농자재의살충활성검정 친환경농자재 생충율 (%) 방제가 그린졸 12.9 86.8 충분해 69.6 28.6 베스탑 2.1 97.9 톡깍이 48.8 50.0 난황유 2.5 97.4 무처리 97.5 - 시판중인친환경농자재는대체적으로유효한방제가를보였으며, 제충국유래제제인충분해는다른자재보다살충효과가낮게나타났다. 제충국제인충분해인경우방제가가낮은이유는약효가유지되지않은결과라사료되며, 제충국유효살충물질인피레트린성분은빛이나공기에의해산화되고, 수분과알카리에도쉽게분해되는특성으로인한안정성이떨어지기때문에사용농가는장기간보관을피하고, 밀봉보관으로약효를유지하는데주의를기울일필요가있었다. 해충방제용시판하고있는친환경농자재인상품명그린졸은님을, 충분해는제충국을, 베스탑은고삼을, 톡깍이는데리스를주원료로하여제조되는것으로알려져있다. 따라서제주지역을대상으로식물보호제의활용실태조사와살충활성검정결과를토대로친환경농업에접목할수있는병해충방제를위한유망식물자원은제충국, 멀구슬나무, 고삼, 초피나무, 때죽나무, 협죽도, 녹나무등 7종을선정할수있었다. 친환경농업육성과친환경농산물생산을위하여제주지역친환경실천농가를대상으로천연식물보호제자원및활용실태조사와살충활성을검정한결과는다음과같다. 1. 친환경실천농가대부분이병해충방제에사용하는식물자원은
제충국, 자리공등 22여종이었으며, 이들식물을채취하여발효시키거나우려내어이용하고, 사용하는용매로는주로물, 바닷물, 현미식초, 목초액, 알코올등을활용하고있었다. 2. 농가에서대상병해충에따라이용하는식물자원을분류하였을때, 해충방제에는제충국, 녹나무, 멀구슬나무등 11종을, 병방제에는초피나무, 고추, 여뀌등 13종을주로활용하고있었으며, 고추와마늘자원은해충과병에공통적으로사용하고있었다. 3. 친환경실천농가에서활용하는식물추출물은전체적으로살충효과는낮았으나, 점박이응애에는멀구슬나무가 99% 의방제가를, 목화진딧물에는담배추출물이방제가가 48.3% 로가장양호하였다. 4. 시판중인친환경농자재는대체적으로살충효과가높게나타났으며, 충분해는살충효과가낮아사용방법에주의할필요가있었다. 5. 친환경농업에접목할수있는병해충방제를위한유망식물자원은제충국, 멀구슬나무, 고삼, 초피나무, 때죽나무, 협죽도, 녹나무등 7종을선정할수있었다.