제초제는 1940년대 후반 농업에 혁명을 일으켰을 때 "기적의" 화학 물질로 환영받았지만, 이제 연구자들은 작물 성장을 촉진하면서 잡초를 방제할 수 있는 보다 지속 가능하고 토양 친화적이며 독성이 없는 방법을 찾기 위해 열심입니다. 이제 중국의 연구자들은 밀 작물의 환경 친화적인 미래로 이어질 수 있는 중요한 돌파구를 달성했다고 믿고 있습니다.

Huazhong Agricultural University의 연구팀은 작물의 건강과 성장을 촉진하면서 잡초 표적을 제거할 수 있는 미생물 군집처럼 본질적으로 작용하는 새로운 실험실에서 재배한 합성 미생물 군집(SynComs라고도 함)을 개발했습니다. 특히 잡초나 밀뿌리혹에서 분리된 SynCom 박테리아 중 하나는 업계에서 제초제 사용을 줄이는 데 도움이 되는 큰 가능성을 보여줍니다.

4가지 SynCom(C1, C2, C3 및 C4)에 대한 비교 온실 연구에서 C4가 밀 작물에 피해를 주는 유해한 앞마당풀을 죽일 뿐만 아니라 곡물의 건강과 성장을 촉진하는 것으로 나타났습니다.

연구팀은 "모든 SynComs는 SPAD(토양 식물 분석 개발) 값과 신선한 바이오매스의 증가로 입증된 것처럼 밀 성장을 촉진했습니다. 동시에 SynComC4는 저용량 Axial 제초제와 결합했을 때 감염된 잡초 작은 카나리아그래스의 SPAD 값과 신선한 바이오매스를 효과적으로 감소시켰습니다."라고 말했습니다.

이러한 결과에 힘입어 연구진은 수년 동안 심각한 곤충 침입으로 고통받았던 지역에서 대규모 현장 시험을 실시했습니다. 그들은 Axial의 다양한 용량(25%, 50%, 75% 및 100%)을 실험한 결과 이 ​​주요 작물에 사용되는 화학 물질을 크게 줄일 수 있는 잠재력이 있는 황금 지대를 발견했습니다.

연구자들은 다음과 같이 언급했습니다. "C4와 50% 및 75% Axial의 조합은 밀에 대한 제초제의 부작용을 완화하여 밀 성장을 크게 향상시켰습니다. 잡초 침입은 50% 및 75% Axial 투여량에서 곡물 수확량을 각각 16% 및 25% 감소시켰습니다. Axial과 C4를 조합하면 Axial 단독에 비해 잡초 침입 하에서 곡물 수확량 손실이 22% 회복되었습니다."

"연구 결과는 제초제와 SynComs의 조합이 잡초를 제어하고 밀 성장을 촉진하는 데 시너지 효과가 있음을 보여줍니다. 따라서 이 조합은 지속 가능하고 환경 친화적인 잡초 제어 전략을 제공합니다."

제초제는 상용화 이후 엇갈린 평가를 받았고 수백 가지의 합성 화합물이 수확량을 늘리고 육체 노동을 줄이기 위해 집약적 농업에 널리 사용되었습니다. 그러나 제초제는 작물을 파괴하는 식물을 방제하고 성장 촉진 효과가 있는 데 널리 사용되지만, 인간에 대한 제초제 독성은 미군이 나무를 고엽시키고 식물과 작물에 손상을 주기 위해 에이전트 오렌지(바이올렛, 블루, 핑크, 그린, 화이트 에이전트도 포함)라고 불리는 혼합 제초제를 사용한 후 베트남 전쟁 중에 명백해졌습니다. 미국에서는 독성 살충제 DDT가 나오기 1년 전인 1971년에 제초제가 금지되었습니다.

미국에서는 제초제 사용이 엄격하게 규제되지만, 사용하면 심각한 연쇄 영향을 미칠 수 있습니다. 인간의 장내 미생물군집이 전반적인 건강에 중요한 것처럼, 토양의 미생물군집도 그것이 유지하는 생명에 필수적입니다. 제초제는 토양의 영양분을 순환시키는 유기물을 감소시켜 이 독특한 미생물군집을 저하시켜 작물 수확량을 감소시킵니다. 이는 결국 성장을 촉진하는 데 사용되는 화학 물질을 증가시킵니다.

그러나 SynCom은 자연 환경에 방출될 때 토양에서 경쟁하는 종과 같은 고유한 문제를 안고 있습니다. 합성 미생물은 진화와 측면 유전자 전달로 인해 시간이 지남에 따라 변할 수도 있습니다. (제초제를 사용하면 식물이 반복적인 화학적 공격에 저항하는 메커니즘을 개발하게 됩니다.)

이 연구에서 과학자들은 Axial이 없는 경우에도 C4가 밀 성장을 크게 촉진한다는 사실을 발견했습니다. 이는 새로운 설탕 기반 제초제, "실패한" 항생제에서 파생된 또 다른 제초제, 심지어 식물성 거품을 포함한 연구 분야에서 유망한 발전입니다.

연구자들은 "현장 조건에서 저용량 제초제와 함께 사용하더라도 C4는 밀 진딧물을 방제하고 밀 성장을 촉진하는 이상적인 이중 기능을 나타냅니다. 따라서 SynComs와 저용량 제초제를 결합하는 것은 지속 가능하고 환경 친화적인 제초 전략이 될 것으로 예상됩니다."라고 말했습니다.

이 연구는 Soil Ecology Letters 저널에 게재되었습니다.