생물농약은 일본의 "녹색 식품 시스템 전략"을 구현하는 중요한 도구 중 하나입니다. 본 논문은 일본에서의 생물농약의 정의와 분류를 설명하고, 일본 내 생물농약 등록 현황을 분류하여 다른 국가의 생물농약 개발 및 적용에 참고자료를 제공하고자 합니다.
일본은 경작 가능한 토지 면적이 상대적으로 제한적이기 때문에 단위 면적당 작물 생산량을 늘리기 위해 더 많은 농약과 비료를 사용해야 합니다. 그러나 화학 농약의 과다 사용은 환경 부담을 가중시키고 있으며, 지속 가능한 농업 및 환경 발전을 위해서는 토양, 수질, 생물 다양성, 농촌 경관 및 식량 안보를 보호하는 것이 특히 중요합니다. 작물에 잔류하는 농약으로 인해 공중 보건 문제가 악화되면서 농민과 일반 대중 모두 보다 안전하고 환경 친화적인 생물 농약에 대한 관심이 높아지고 있습니다.
유럽의 '팜투포크(Farm-to-Fork)' 이니셔티브와 유사하게, 일본 정부는 2021년 5월 '녹색 식품 시스템 전략'을 발표했습니다. 이 전략은 2050년까지 화학 살충제 사용량을 위험가중치 기준으로 50% 감축하고 유기농 재배 면적을 100만 헥타르(일본 농지 면적의 25%에 해당)로 확대하는 것을 목표로 합니다. 전략의 핵심은 통합 병해충 관리(IPM), 개선된 살포 방법, 새로운 대안 개발 등을 포함한 혁신적인 회복력 강화 조치(MeaDRI)를 통해 식품, 농업, 임업, 어업의 생산성과 지속가능성을 향상시키는 것입니다. 특히 통합 병해충 관리(IPM)의 개발, 적용 및 보급이 가장 중요하며, 생물 살충제는 그 중요한 도구 중 하나입니다.
1. 일본에서의 생물농약의 정의 및 분류
생물농약은 화학농약이나 합성농약과 비교하여, 생물자원을 이용하거나 생물자원을 기반으로 하여 사람, 환경, 생태계에 비교적 안전하거나 친화적인 농약을 의미합니다. 활성 성분의 출처에 따라 생물농약은 다음과 같이 분류할 수 있습니다. 첫째, 미생물 유래 농약으로, 박테리아, 곰팡이, 바이러스, 그리고 유전자 변형 미생물을 포함한 생물체 및 그 분비 대사산물이 포함됩니다. 둘째, 식물 유래 농약으로, 살아있는 식물 및 그 추출물, 식물에 함유된 보호제(유전자 변형 작물) 등이 포함됩니다. 셋째, 동물 유래 농약으로, 살아있는 곤충병원성 선충, 기생 동물 및 포식 동물, 그리고 동물 추출물(예: 페로몬) 등이 포함됩니다. 미국을 비롯한 여러 국가에서는 광물유와 같은 천연 광물 유래 농약도 생물농약으로 분류합니다.
일본의 SEIJ는 생물농약을 생물체 농약과 생물유발물질 농약으로 분류하며, 페로몬, 미생물 대사산물(농업용 항생제), 식물 추출물, 광물 유래 농약, 동물 추출물(절지동물 독 등), 나노항체, 식물 내재 보호제 등을 생물유발물질 농약으로 분류한다. 일본의 농업협동조합연합회는 일본의 생물농약을 천적 절지동물, 천적 선충, 미생물, 생물유발물질로 분류하며, 불활성화된 바실러스 튜링겐시스를 미생물로 분류하고 농업용 항생제는 생물농약 범주에서 제외한다. 그러나 실제 농약 관리에서 일본의 생물농약은 생물학적 생살충제, 즉 "해충 방제를 위해 사용되는 길항 미생물, 식물 병원성 미생물, 곤충 병원성 미생물, 곤충 기생 선충, 기생 및 포식성 절지동물과 같은 생물학적 방제제"로 좁게 정의됩니다. 다시 말해, 일본의 생물농약은 미생물, 곤충 병원성 선충, 천적 생물과 같은 살아있는 유기체를 유효 성분으로 상업화한 농약이며, 일본에 등록된 생물학적 원료 물질의 종류와 유형은 생물농약 범주에 속하지 않습니다. 또한, 일본의 "미생물농약 등록 신청 관련 안전성 평가 결과 처리 방안"에 따르면, 유전자 변형 미생물과 식물은 일본에서 생물농약 관리 대상이 아닙니다. 최근 농림수산성은 생물농약에 대한 재평가 절차를 시작하고 생물농약의 사용 및 확산이 생태계 내 동식물의 서식지나 성장에 심각한 피해를 줄 가능성을 줄이기 위해 생물농약의 비등록에 대한 새로운 기준을 마련했습니다.
일본 농림수산성이 2022년에 새로 발표한 "유기농업 투입재 목록"에는 모든 생물농약과 일부 생물학적 유래 농약이 포함되어 있습니다. 일본산 생물농약은 일일 허용 섭취량(ADI) 및 잔류 허용량(MRL) 설정 대상에서 제외되어 일본 유기농업기준(JAS)에 따른 농산물 생산에 사용할 수 있습니다.
2. 일본의 생물학적 살충제 등록 개요
생물농약 개발 및 적용 분야의 선도국인 일본은 비교적 완벽한 농약 등록 관리 시스템과 다양한 생물농약 등록 현황을 보유하고 있습니다. 저자의 통계에 따르면, 2023년 기준 일본에는 47가지 활성 성분을 포함하는 99종의 생물농약 제제가 등록되어 유효하며, 이는 전체 등록 농약 활성 성분의 약 8.5%에 해당합니다. 이 중 35가지 성분은 살충제(살선충제 2종 포함), 12가지 성분은 살균제로 사용되며, 제초제나 기타 용도로 사용되는 성분은 없습니다(그림 1). 페로몬은 일본에서 생물농약으로 분류되지는 않지만, 유기농 재배 투입재로 생물농약과 함께 널리 홍보되고 사용되고 있습니다.
2.1 천적을 이용한 생물학적 살충제
일본에는 생물적 천적을 이용한 살충제의 활성 성분이 22종 등록되어 있으며, 생물종과 작용 방식에 따라 기생 곤충, 포식 곤충, 포식성 진드기로 나눌 수 있습니다. 포식 곤충과 포식성 진드기는 해충을 먹이로 삼고, 기생 곤충은 기생 해충에 알을 낳아 부화한 유충이 숙주를 섭식하며 자라 숙주를 죽입니다. 일본에 등록된 진딧벌, 진딧벌, 진딧벌, 진딧벌, 진딧벌, 노린재목 곤충, 일본매미 등의 기생 벌목 곤충은 주로 온실에서 재배되는 채소의 진딧물, 파리, 흰파리 방제에 사용되며, 먹이 곤충인 풀잠자리목 곤충, 노린재목 곤충, 무당벌레, 총채벌레 등도 온실에서 재배되는 채소의 진딧물, 총채벌레, 흰파리 방제에 주로 사용됩니다. 포식성 진드기는 주로 온실에서 재배되는 채소, 꽃, 과일나무, 콩, 감자뿐만 아니라 노지에서 재배되는 채소, 과일나무, 차나무에 발생하는 붉은응애, 잎응애, 티로파지, 플레우로타르수스, 총채벌레, 흰파리 등의 해충 방제에 사용됩니다. Anicetus beneficus, Pseudaphycus mali⁃nus, E. eremicus, Dacnusa Sibirica sibirica, Diglyphus isaea, Bathyplectes anurus, degenerans (A. (=Iphiseius) degenerans, A. cucumeris 등 O. sauteri와 같은 천적의 등록은 갱신되지 않았습니다.
2.2 미생물 살충제
일본에는 23종의 미생물 살충제 활성 성분이 등록되어 있으며, 미생물의 종류와 용도에 따라 바이러스성 살충제/살균제, 세균성 살충제/살균제, 진균성 살충제/살균제로 나눌 수 있다. 이 중 미생물 살충제는 감염, 증식, 독소 분비를 통해 해충을 사멸시키거나 방제한다. 미생물 살균제는 군집 경쟁, 항균 물질 또는 이차 대사산물 분비, 식물 저항성 유도 등을 통해 병원성 세균을 방제한다[1-2, 7-8, 11]. 곰팡이(포식성) 살선충제인 Monacrosporium phymatopagum, 미생물 살진균제인 Agrobacterium radiobacter, Pseudomonas sp.CAB-02, 비병원성 Fusarium oxysporum 및 고추 얼룩무늬 바이러스 약독화 균주, 그리고 Xan⁃thomonas campestris pv.retroflexus 및 Drechslera monoceras와 같은 미생물 살충제의 등록은 갱신되지 않았습니다.
2.2.1 미생물 살충제
일본에 등록된 과립형 및 핵다각체 바이러스 살충제는 주로 사과무좀, 차무좀, 차잎무좀과 같은 특정 해충과 과일, 채소, 콩류 등의 작물에 발생하는 황색포도상구균 방제에 사용됩니다. 가장 널리 사용되는 세균성 살충제인 바실러스 투린지엔시스는 주로 채소, 과일, 벼, 감자, 잔디 등의 작물에 발생하는 나비목 및 노린재목 해충 방제에 사용됩니다. 등록된 곰팡이성 살충제 중 보베리아 바시아나는 주로 채소, 과일, 소나무, 차나무에 발생하는 총채벌레, 깍지벌레, 흰파리, 응애, 딱정벌레, 진딧물과 같은 씹는 입과 쏘는 입을 가진 해충 방제에 사용됩니다. 보베리아 브루세이는 과수, 나무, 당귀, 벚꽃, 표고버섯 등에 발생하는 딱정벌레목 해충 방제에 사용됩니다. Metarhizium anisopliae는 온실에서 재배되는 채소와 망고의 총채벌레 방제에 사용되며, Paecilomyces furosus와 Paecilopus pectus는 온실에서 재배되는 채소와 딸기의 흰파리, 진딧물, 응애 방제에 사용됩니다. 이 균류는 온실에서 재배되는 채소, 망고, 국화, 리시플로룸의 흰파리와 총채벌레 방제에 사용됩니다.
일본에서 등록되어 효과가 입증된 유일한 미생물 살선충제인 바실러스 파스퇴렌시스 푼툼(Bacillus Pasteurensis punctum)은 채소, 감자, 무화과 등의 뿌리혹선충 방제에 사용됩니다.
2.2.2 살균제
일본에 등록된 바이러스 유사 살균제인 호박황화모자이크바이러스 약독화 균주는 모자이크병과 오이 관련 바이러스에 의한 시들음병 방제에 사용되었다. 일본에 등록된 세균성 살균제 중 바실러스 아밀로리티카는 채소, 과일, 꽃, 홉, 담배의 갈색부패병, 잿빛곰팡이병, 흑색역병, 흰별병, 흰가루병, 흑색곰팡이병, 잎곰팡이병, 반점병, 흰녹병, 잎마름병 등의 곰팡이병 방제에 사용된다. 바실러스 심플렉스는 벼의 세균성 시들음병과 세균성 역병의 예방 및 치료에 사용된다. 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)는 채소, 과일, 벼, 화훼, 관상용 식물, 콩, 감자, 홉, 담배, 버섯 등의 잿빛곰팡이병, 흰가루병, 흑성병, 벼 도열병, 잎흰가루병, 역병, 잎마름병, 흰점병, 반점병, 궤양병, 마름병, 흑곰팡이병, 갈색점병, 흑엽마름병, 세균성 반점병과 같은 세균성 및 곰팡이성 질병 방제에 사용됩니다. 에르웨넬라 연부병균(Erwenella soft rot carrot subspecies)의 비병원성 균주는 채소, 감귤류, 시금치, 감자의 연부병 및 궤양병 방제에 사용됩니다. 슈도모나스 플루오레센스(Pseudomonas fluorescens)는 잎채소의 부패병, 흑부병, 세균성 흑부병, 꽃눈썩음병 방제에 사용됩니다. 슈도모나스 로제니(Pseudomonas roseni)는 채소와 과일의 연부병, 흑부병, 부패병, 꽃눈썩음병, 세균성 반점병, 세균성 흑점병, 세균성 천공병, 세균성 연부병, 세균성 줄기마름병, 세균성 가지마름병, 세균성 궤양병 방제에 사용됩니다. 파고시토파지 미라빌레(Phagocytophage mirabile)는 십자화과 채소의 뿌리팽대병 방제에 사용되고, 황색바구니균(Yellow basket bacteria)은 채소, 딸기, 벼의 흰가루병, 흑색곰팡이병, 탄저병, 잎곰팡이병, 잿빛곰팡이병, 도열병, 세균성 잎마름병, 세균성 시들음병, 갈색줄무늬병, 불량모병, 모판마름병 방제 및 작물 뿌리 생장 촉진에 사용됩니다. 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum)은 채소와 감자의 무름병 방제에 사용됩니다. 일본에 등록된 살균제 중 스쿠텔라리아 미크로스쿠텔라(Scutellaria microscutella)는 채소의 균핵부패병, 파와 마늘의 흑부패병 예방 및 방제에 사용됩니다. 트리코더마 비리디스(Trichoderma viridis)는 벼역병, 세균성 갈색줄무늬병, 잎마름병, 도열병과 같은 세균성 및 진균성 질병뿐 아니라 아스파라거스 자색줄무늬병, 담배백색병 방제에 사용됩니다.
2.3 곤충병원성 선충
일본에는 두 종의 곤충병원성 선충이 효과적으로 등록되어 있으며, 이들의 살충 기전[1-2, 11]은 주로 침입 기관 손상, 영양분 섭취 및 조직 세포 손상 분해, 그리고 독소를 분비하는 공생 박테리아와 관련이 있다. 일본에 등록된 Steinernema carpocapsae와 S. glaseri는 주로 고구마, 올리브, 무화과, 화초, 벚꽃, 매화, 복숭아, 붉은 열매, 사과, 버섯, 채소, 잔디, 은행나무 등에 사용되며, Megalophora, 올리브 위스트로, 포도 검은 위스트로, 붉은 야자 위스트로, 노란 별 모양 긴꼬리선충, 복숭아 목줄무늬 위스트로, 우동 선충, 겹꽃잎선충, 벼, 벼사슴, 일본 벚나무좀, 복숭아 작은 먹이벌레, 일본 버섯 등의 해충 방제에 사용된다. 곤충병원성 선충 S. kushidai의 등록은 갱신되지 않았습니다.
3. 요약 및 전망
일본에서 생물농약은 식량 안보 확보, 환경 및 생물 다양성 보호, 지속 가능한 농업 발전 유지에 중요한 역할을 합니다. 미국, 유럽 연합, 중국, 베트남 등[1, 7-8] 국가 및 지역과는 달리, 일본의 생물농약은 유기농 재배 투입물로 사용할 수 있는 비유전자변형 생물방제제로 좁게 정의됩니다. 현재 일본에는 천적, 미생물, 곤충 병원성 선충류 등 47종의 생물농약이 등록되어 효과를 나타내고 있으며, 온실 재배 및 채소, 과일, 벼, 차나무, 수목, 화훼, 관상용 식물, 잔디 등의 노지 작물에서 해충, 식물 기생 선충, 병원균의 예방 및 방제에 사용되고 있습니다. 생물농약은 안전성이 높고, 내성 발생 위험이 낮으며, 유리한 조건에서 해충을 스스로 찾아 제거하거나 기생충을 반복적으로 박멸하고, 유효기간이 길고, 노동력을 절감할 수 있다는 장점이 있지만, 안정성이 떨어지고, 약효 발현이 느리고, 호환성이 낮고, 방제 범위가 제한적이며, 사용 가능 기간이 짧다는 단점도 있습니다. 또한 일본에서 생물농약의 등록 및 적용 대상 작물과 방제 대상의 범위가 상대적으로 제한적이어서 화학농약을 완전히 대체하여 효과를 극대화하기는 어렵습니다. 통계 자료[3]에 따르면 2020년 일본에서 사용된 생물농약의 가치는 전체 활성 성분 등록액의 0.8%에 불과하여 그 비율에 훨씬 못 미쳤습니다.
미래 농약 산업의 주요 발전 방향으로 생물농약에 대한 연구 개발과 농업 생산 등록이 활발히 진행되고 있습니다. 생물 과학 기술의 발전과 생물농약 연구 개발의 비용 경쟁력, 식품 안전 및 품질 향상, 환경 부담 경감, 농업의 지속 가능한 발전에 대한 요구가 맞물리면서 일본의 생물농약 시장은 빠르게 성장하고 있습니다. 잉크우드 리서치는 일본 생물농약 시장이 2017년부터 2025년까지 연평균 22.8% 성장하여 2025년에는 7억 2,900만 달러에 이를 것으로 전망하고 있습니다. 특히, '녹색 식품 시스템 전략'의 시행과 함께 일본 농가에서는 생물농약의 활용이 확대되고 있습니다.
게시 시간: 2024년 5월 14일