생물농약은 일본의 "녹색 식품 시스템 전략"을 실행하는 중요한 도구 중 하나입니다. 본 논문은 일본의 생물농약의 정의와 범주를 설명하고, 일본의 생물농약 등록 현황을 분류하여 다른 국가의 생물농약 개발 및 적용에 참고 자료를 제공합니다.
일본의 가용 농경지가 상대적으로 제한적이기 때문에, 면적당 작물 수확량을 늘리기 위해서는 더 많은 살충제와 비료를 사용해야 합니다. 그러나 다량의 화학 살충제 사용은 환경적 부담을 가중시키고 있으며, 지속 가능한 농업 및 환경 개발을 위해서는 토양, 수질, 생물 다양성, 농촌 경관, 그리고 식량 안보를 보호하는 것이 특히 중요합니다. 작물의 높은 잔류 농약으로 인해 공중 보건 질병 발생률이 증가함에 따라, 농부와 일반 대중은 더 안전하고 환경 친화적인 바이오 살충제를 사용하는 경향이 있습니다.
유럽의 '농장에서 식탁까지(farm-to-fork)' 이니셔티브와 유사하게, 일본 정부는 2021년 5월 "녹색 식품 시스템 전략"을 수립했습니다. 이 전략은 2050년까지 화학 살충제의 위험 가중 사용량을 50% 감축하고 유기농 재배 면적을 100만 hm²(일본 농경지의 25%에 해당)로 늘리는 것을 목표로 합니다. 이 전략은 통합 해충 관리, 개선된 살포 방법, 새로운 대안 개발을 포함한 혁신적인 회복력 조치(MeaDRI)를 통해 식량, 농림수산식품의 생산성과 지속가능성을 향상하는 것을 목표로 합니다. 이 중 가장 중요한 것은 통합 해충 관리(IPM)의 개발, 적용 및 홍보이며, 바이오 농약은 이러한 중요한 도구 중 하나입니다.
1. 일본의 생물농약의 정의와 분류
생물농약은 화학 또는 합성 살충제와 관련하여, 일반적으로 생물 자원을 이용하거나 이를 기반으로 하는 사람, 환경, 생태계에 비교적 안전하거나 친화적인 살충제를 의미합니다. 생물농약은 활성 성분의 출처에 따라 다음과 같은 범주로 나눌 수 있습니다. 첫째, 박테리아, 곰팡이, 바이러스, 그리고 원생생물(유전자 변형)을 포함한 미생물 유래 살충제입니다. 둘째, 살아있는 식물과 그 추출물, 식물에 내장된 보호제(유전자 변형 작물)를 포함한 식물 유래 살충제입니다. 셋째, 살아있는 곤충병원성 선충, 기생 및 포식 동물, 그리고 동물 추출물(페로몬 등)을 포함한 동물 유래 살충제입니다. 미국을 비롯한 여러 국가에서는 미네랄 오일과 같은 천연 미네랄 유래 살충제도 생물농약으로 분류합니다.
일본 농협중앙회(SEIJ)는 생물농약을 생물체 살충제와 생물원성 물질 살충제로 분류하고, 페로몬, 미생물 대사산물(농업용 항생제), 식물 추출물, 미네랄 유래 살충제, 동물 추출물(절지동물 독 등), 나노항체, 식물체 내 보호제를 생물원성 물질 살충제로 분류합니다. 일본농협중앙회는 일본산 생물농약을 천적절지동물, 천적선충, 미생물, 생물원성 물질로 분류하고, 불활성화된 바실러스 투린지엔시스(Bacillus thuringiensis)를 미생물로 분류하며, 농업용 항생제는 생물농약 범주에서 제외합니다. 그러나 실제 농약 관리에 있어서 일본 생물농약은 생물학적 살아있는 농약, 즉 "해충 방제에 사용되는 길항미생물, 식물병원미생물, 곤충병원미생물, 곤충기생선충, 기생성 및 포식성 절지동물 등의 생물학적 방제제"로 좁게 정의됩니다. 즉, 일본 생물농약은 미생물, 곤충병원성선충, 천적생물 등 살아있는 생물을 유효 성분으로 상품화한 농약이며, 일본에 등록된 생물학적 원료물질의 종류와 유형은 생물농약의 범주에 속하지 않습니다. 또한, 일본의 "미생물 농약 등록 신청 관련 안전성 평가 시험 결과 처리 조치"에 따르면 유전자 변형 미생물 및 식물은 일본에서 생물농약으로 관리되지 않습니다. 최근 몇 년 동안 농림수산부는 생물농약에 대한 재평가 절차를 시작하고 생물농약 미등록에 대한 새로운 기준을 개발하여 생물농약의 살포 및 살포로 인해 생활 환경 내 동물과 식물의 서식지 또는 성장에 심각한 피해가 발생할 가능성을 줄였습니다.
일본 농림수산성이 2022년에 새롭게 발표한 "유기농자재 목록"에는 모든 생물농약과 일부 생물 유래 살충제가 포함됩니다. 일본산 생물농약은 일본 유기농업 기준(JAS)에 따라 농산물 생산에 사용할 수 있는 일일 허용 섭취량(ADI)과 최대 잔류량(MRL)의 설정에서 면제됩니다.
2. 일본의 생물학적 살충제 등록 개요
일본은 생물농약 개발 및 적용 분야의 선도 국가로서 비교적 완전한 살충제 등록 관리 시스템과 비교적 풍부한 종류의 생물농약 등록을 보유하고 있습니다. 저자의 통계에 따르면 2023년 기준 일본에는 99종의 생물농약 제제가 등록되어 유효하며, 이 중 47종의 활성 성분이 포함되어 등록된 살충제 전체 활성 성분의 약 8.5%를 차지합니다. 이 중 35종의 성분은 살충(선충제 2종 포함)에 사용되고, 12종의 성분은 살균에 사용되며, 제초제나 기타 용도는 없습니다(그림 1). 페로몬은 일본에서 생물농약 범주에 속하지 않지만, 일반적으로 유기 재배 투입재로서 생물농약과 함께 홍보되고 적용됩니다.
2.1 천적의 생물학적 살충제
일본에는 22종의 천적 생물농약 활성 성분이 등록되어 있으며, 생물학적 종과 작용 기전에 따라 기생 곤충, 포식 곤충, 포식 응애로 구분할 수 있습니다. 이 중 포식 곤충과 포식 응애는 해충을 먹이로 삼고, 기생 곤충은 기생 해충에 알을 낳고 부화한 유충은 숙주를 잡아먹으며 숙주를 죽입니다. 일본에 등록된 기생 벌목 곤충인 진딧물벌, 진딧물벌, 진딧물벌, 진딧물벌, 노린재벌, Mylostomus japonicus는 주로 온실 재배 채소의 진딧물, 파리, 흰파리를 방제하는 데 사용되며, 포식 곤충인 금시목, 노린재, 무당벌레, 총채벌레는 주로 온실 재배 채소의 진딧물, 총채벌레, 흰파리를 방제하는 데 사용됩니다. 포식성 응애는 주로 온실에서 재배되는 채소, 꽃, 과수, 콩, 감자뿐만 아니라 밭에 심는 채소, 과수, 차나무에서 붉은거미응애, 잎응애, 티로파지, pleurotarsus, 총채벌레, 흰파리를 방제하는 데 사용됩니다. Anicetus beneficus, Pseudaphycus malin⁃nus, E. eremicus, Dacnusa Sibirica sibirica, Diglyphus isaea, Bathyplectes anurus, degenerans (A. (=Iphiseius) degenerans, A. cucumeris. 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, 박테리아성 살충제/살균제, 곰팡이성 살충제/살균제로 구분할 수 있습니다. 이 중 미생물성 살충제는 감염, 증식, 독소 분비를 통해 해충을 사멸시키거나 방제합니다. 미생물성 살균제는 병원성 세균의 군집 경쟁, 항균제 또는 이차 대사산물 분비, 그리고 식물 저항성 유도를 통해 병원성 세균을 방제합니다[1-2, 7-8, 11]. 곰팡이(포식) 선충제 Monacrosporium phymatopagum, 미생물 살균제 Agrobacterium radiobacter, Pseudomonas sp.CAB-02, 비병원성 Fusarium oxysporum 및 고추 가벼운 반점 바이러스 약독화 균주, 그리고 Xanthomonas campestris pv.retroflexus 및 Drechslera monoceras와 같은 미생물 살충제의 등록은 갱신되지 않았습니다.
2.2.1 미생물 살충제
일본에 등록된 과립형 및 핵형 다면체형 바이러스 살충제는 주로 사과 백선, 차 백선, 차 긴잎 백선과 같은 특정 해충과 과일, 채소, 콩과 같은 작물의 황색포도상구균(Streptococcus aureus)을 방제하는 데 사용됩니다. 가장 널리 사용되는 박테리아 살충제인 바실러스 투린지엔시스(Bacillus thuringiensis)는 채소, 과일, 벼, 감자, 잔디와 같은 작물의 나비목과 노린재목 해충을 방제하는 데 주로 사용됩니다. 등록된 곰팡이 살충제 중 뷰베리아 바시아나(Beauveria bassiana)는 채소, 과일, 소나무, 차나무의 총채벌레, 깍지벌레, 흰파리, 응애, 딱정벌레, 마름모, 진딧물과 같은 저작 및 침식 구기 해충을 방제하는 데 주로 사용됩니다. 뷰베리아 브루세이(Beauveria brucei)는 과수, 교목, 당귀, 벚나무, 표고버섯의 긴잎버섯과 딱정벌레와 같은 딱정벌레목 해충을 방제하는 데 사용됩니다. 메타리지움 아니소플리애(Metarhizium anisopliae)는 채소와 망고 온실 재배에서 총채벌레를 방제하는 데 사용되었으며, 파에실로미세스 푸로수스(Paecilomyces furosus)와 파에실로푸스 펙투스(Paecilopus pectus)는 온실 재배 채소와 딸기에서 흰파리, 진딧물, 붉은거미를 방제하는 데 사용되었습니다. 이 곰팡이는 채소, 망고, 국화, 리시플로룸(lisiflorum) 온실 재배에서 흰파리와 총채벌레를 방제하는 데 사용됩니다.
일본에서 등록되어 효과적인 유일한 미생물 선충제인 바실러스 파스퇴렌시스 푼크툼(Bacillus Pasteurensis punctum)은 야채, 감자, 무화과의 뿌리혹선충 방제에 사용됩니다.
2.2.2 미생물 살균제
일본에 등록된 바이러스성 살균제인 애호박 황변 모자이크 바이러스 약독화 균주는 오이 관련 바이러스에 의한 모자이크병과 푸자리움 시들음병 방제에 사용되었습니다. 일본에 등록된 세균성 살균제 중 바실러스 아밀로리티카(Bacillus amylolitica)는 채소, 과일, 꽃, 홉, 담배의 갈색썩음병, 잿빛곰팡이병, 검은마름병, 흰별병, 흰가루병, 검은곰팡이병, 잎곰팡이병, 점무늬병, 흰녹병, 잎마름병과 같은 곰팡이성 병 방제에 사용됩니다. 바실러스 심플렉스(Bacillus simplex)는 벼의 세균성 시들음병과 세균성 마름병 예방 및 치료에 사용되었습니다. 고초균(Bacillus subtilis)은 채소, 과일, 벼, 꽃 및 관상용 식물, 콩, 감자, 홉, 담배 및 버섯의 잿빛곰팡이병, 흰가루병, 검은별병, 벼 도열병, 잎곰팡이병, 검은마름병, 잎마름병, 흰점병, 반점병, 궤양병, 검은곰팡이병, 갈색반점병, 검은잎마름병 및 세균성 반점병과 같은 세균성 및 진균성 질병의 방제에 사용됩니다. 에르웨넬라 연부병(Erwenella soft rot) 당근 아종의 비병원성 균주는 채소, 감귤류, 사이클린 및 감자의 연부병 및 궤양병 방제에 사용됩니다. 슈도모나스 플루오레센스(Pseudomonas fluorescens)는 잎채소의 썩음병, 검은썩음병, 세균성 검은썩음병 및 꽃봉오리썩음병을 방제하는 데 사용됩니다. 슈도모나스 로제니(Pseudomonas roseni)는 채소 및 과일의 연부병, 검은썩음병, 썩음병, 꽃봉오리썩음병, 세균성 반점병, 세균성 검은반점병, 세균성 천공병, 세균성 연부병, 세균성 줄기마름병, 세균성 가지마름병 및 세균성 궤양병을 방제하는 데 사용됩니다. Phagocytophage mirabile은 십자화과 채소의 뿌리 부종병 방제에 사용되고, yellow basket 박테리아는 채소, 딸기, 벼의 흰가루병, 검은곰팡이병, 탄저병, 잎곰팡이병, 잿빛곰팡이병, 벼 도열병, 세균성 역병, 세균성 시들음병, 갈색 줄무늬병, 불량 묘목병 및 묘목 역병을 방제하고 작물 뿌리의 생장을 촉진하는 데 사용됩니다. Lactobacillus plantarum은 채소와 감자의 연부병을 방제하는 데 사용됩니다. 일본에 등록된 살균제 중 Scutellaria microscutella는 채소의 균핵병, 파와 마늘의 검은 줄무늬병을 예방하고 방제하는 데 사용되었습니다. Trichoderma viridis는 벼 도열병, 세균성 갈색 줄무늬병, 잎마름병, 벼 도열병과 같은 세균성 및 곰팡이성 질병뿐만 아니라 아스파라거스 자색 줄무늬병, 담배 흰 실크병을 방제하는 데 사용됩니다.
2.3 곤충병원성 선충류
일본에 효과적으로 등록된 곤충병원성 선충류는 두 종이 있으며, 이들의 살충 메커니즘[1-2, 11]은 주로 침입 기계 손상, 영양 소비 및 조직 세포 손상 분해, 독소를 분비하는 공생 박테리아를 포함합니다.일본에 등록된 Steinernema carpocapsae와 S. glaseri는 주로 고구마, 올리브, 무화과, 꽃과 잎이 많은 식물, 벚꽃, 자두, 복숭아, 붉은 열매, 사과, 버섯, 채소, 잔디 및 은행나무에 사용됩니다.Megalophora, 올리브 weestro, 포도 검은 weestro, 붉은 야자 weestro, 노랑별 longicornis, 복숭아 목목 weestro, 우동 nematophora, 이중 술 달린 Lepidophora, Zoysia Oryzae, Scirpus oryzae, Dipteryx japonica, 일본 벚꽃 구멍뚫기벌레, 복숭아 작은 식용 벌레, aculema japonica 및 붉은 곰팡이와 같은 해충을 제어합니다. 곤충병원성 선충류인 S. kushidai의 등록은 갱신되지 않았습니다.
3. 요약 및 전망
일본에서 생물농약은 식량 안보 확보, 환경 및 생물다양성 보호, 그리고 지속가능한 농업 발전 유지에 중요합니다. 미국, 유럽연합, 중국, 베트남과 같은 국가 및 지역과는 달리[1, 7-8], 일본의 생물농약은 유기 작물 재배에 투입재로 사용할 수 있는 유전자 변형이 없는 살아있는 생물방제제로 좁게 정의됩니다. 현재 일본에는 천적, 미생물, 곤충병원성 선충류에 속하는 47종의 생물농약이 등록되어 유효하며, 온실 재배 및 채소, 과일, 벼, 차나무, 나무, 꽃, 관상용 식물, 잔디 등 밭작물에 유해 절지동물, 식물 기생 선충류, 병원균의 예방 및 방제에 사용됩니다. 이러한 생물농약은 높은 안전성, 낮은 약제 내성 위험, 유리한 조건에서 해충의 자가 탐색 또는 반복 기생 박멸, 긴 효능 기간 및 노동력 절감 등의 장점을 가지고 있지만, 안정성이 낮고 효능이 느리며 적합성이 낮고 방제 범위가 좁고 사용 기간이 짧다는 단점도 있습니다. 반면, 일본에서 생물농약의 등록 및 적용을 위한 작물 및 방제 대상 범위도 비교적 제한적이어서 화학 농약을 대체하여 완전한 효능을 달성할 수 없습니다. 통계[3]에 따르면 2020년 일본에서 사용된 생물농약의 가치는 0.8%에 불과하여 등록된 활성 성분 수의 비율보다 훨씬 낮았습니다.
미래 농약 산업의 주요 발전 방향으로 바이오 농약의 연구 개발 및 등록이 더욱 활발해지고 있습니다. 생물 과학 기술의 발전과 바이오 농약 연구 개발의 비용 이점, 식품 안전 및 품질 향상, 환경 부하, 그리고 농업의 지속 가능한 개발 요구가 맞물려 일본의 바이오 농약 시장은 빠르게 성장하고 있습니다. 잉크우드 리서치(Inkwood Research)는 일본 바이오 농약 시장이 2017년부터 2025년까지 연평균 22.8%의 성장률을 기록하여 2025년에는 7억 2,900만 달러에 이를 것으로 전망합니다. "녹색 식품 시스템 전략" 시행으로 일본 농민들은 바이오 농약을 사용하고 있습니다.
게시 시간: 2024년 5월 14일