[기고] 디지털 영상으로 고추의 아픔을 알아내다
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[기고] 디지털 영상으로 고추의 아픔을 알아내다
  • 농촌진흥청 국립농업과학원 유전자공학과 농업연구사 최인찬
  • 승인 2019.10.28 17:12
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농촌진흥청 국립농업과학원 유전자공학과 농업연구사 최인찬
농촌진흥청 국립농업과학원 유전자공학과 농업연구사 최인찬

[매일일보] 최근 국내에서는 웰빙(Well-being)시대가 도래하여 건강한 먹거리 생산을 위해 유기농이나 저농약 고추에 대한 수요가 꾸준히 늘고 있다. 

고추는 총 생산액이 평균 1조 3천억 원에 달하고, 국내 채소 시장의 20%를 차지하는 중요 작물이다. 모든 채소 작물에 병이 있듯이 고추도 역병, 탄저병, 흰가루병, 더뎅이병 등에 의해 큰 피해를 받고 있다. 특히 탄저병은 역병과 더불어 고추 과실을 썩게 만들어 재배의 가장 큰 위협이 되고 있으며 국내 고추 총생산액의 약 10% 정도를 감소시키는 주요 병원균이다. 이에 국내외적으로 고추 탄저병 및 바이러스 병을 포함한 복합내병성 품종 요구도 증가 하고 있다.

고추 탄저병 저항성 평가방법은 주로 분무법과 미세주입법이 사용되고 있으며, 기존의 방법은 탄저병 병징 발현 및 저항성을 육안으로 소량 평가하며 표현형 분석 기준이 연구자마다 달라 어려움이 있다. 이에 작물의 농업형질과 병의 표현형을 연구하기 위해 국립농업과학원 유전자공학과에서는 2017년에 “작물표현체연구동”을 개설하고 환경을 제어할 수 있는 스마트 온실을 운영하고 있으며, 다양한 영상 센서를 통해 작물의 디지털 영상으로 대량, 신속, 비파괴, 일괄된 기준으로 분석 가능한 시스템을 구축하고 연구하고 있다. 또한 생물학 실측 정보와 영상 분석 측정값 간의 상호 연관성 확인과 병의 형질특성 분석을 위해 표준화된 평가지표를 설정하고 있다.

고추 과의 탄저병 평가를 위해 ㈜고추와 육종에서 개발한 저항성 고추와 감수성 고추를 온도, 습도 등의 환경 제어가 가능한 스마트 온실에서 생육하고 개화 후 20일이 지난 고추 과에 미세주입법으로 탄저균을 주입하여 발병시켰다. 10일 동안 고추 과의 변화를 20분 간격으로 가시광 카메라를 사용하여 디지털 영상을 획득하고 자체 개발한 분석 프로그램으로 병반의 발생여부, 형태, 면적, 색상과 병반 생장 변화 등을 정량적인 수치데이터로 저항성 정도를 비교 분석하고 있다. 

가사광 카메라는 과의 표피에서 발생하는 병의 진행 평가만 가능하다. 그래서 고추 내부의 탄저병 변화를 측정하고자 열화상카메라, 형광카메라와 초분광 센서를 이용한 평가 방법을 찾고 있다. 열화상카메라는 식물의 온도로 각종 스트레스 반응을 측정하고, 형광카메라는 엽록소와 광합성 반응 등을 측정할 수 있으며 초분광 센서는 광분위한 파장대역에서 작물의 변화를 검색할 수 있다. 또한 작물의 다차원적인 변화에 대한 표현형 추정 방법을 개발하기 위해 딥러닝 기술과 융합하고 있다.

디지털 영상 데이터와 평가 및 분석 시스템 구축은 작물의 병와 생육 불량 등의 이상 징후를 조기 진단이 가능하고 새로운 육종한 작물을 평가할 수 있다. 또한 탄저병 저항성 품종의 정량적 수치와 생육에 대한 특성을 영상 데이터 분석으로 탄저병 저항성 고추 품종 육종에 도움이 될 것이며, 저항성 품종 육종은 1,000억원 정도의 수량증대 효과가 있으며, 살균제 사용량을 줄이게 되어 연간 100억원 정도의 추가 비용절감 효과가 예상된다.

 

농촌진흥청 국립농업과학원 유전자공학과 농업연구사 최인찬


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