그동안 작물을 눈으로 보고 주관적으로 판단해 작물의 목마름 정도를 파악했으나 표현체 기술 이용 가뭄 형질 정량평가법이 개발돼 정량화된 측정치를 신속, 정확하게 얻을 수 있게 됐다

농촌진흥청은 국내 최초로 디지털 표현체 분석 기술을 이용해 벼의 목마름 정도를 파악할 수 있는 정량평가법을 개발했다.

표현체 기술은 영상 장비를 이용해 작물의 형태와 건강 상태를 수치화, 시각화해 데이터를 분석하는 디지털 영상분석 기술을 말한다. 

농진청은 지난해부터 작물표현체 연구동 시설과 표현체 기술을 이용해 작물의 목마름 정도를 수치로 표현하는 정량평가법을 개발해 벼가 가뭄에 견디는 특성 평가에 활용하고 있다.

이번에 개발한 정량평가법은 파종 후 벼를 3주 동안 정상적으로 키우다가 물을 적게 공급해 가뭄 스트레스를 유도한 후 카메라로 벼 모양을 촬영하고 획득한 영상을 프로그램을 이용 분석해 수치화, 시각화한 후 가뭄에 강한 품종과 약한 품종을 선발하는 평가방법이다. 파종 후 3주 된 어린 벼를 대상으로 물이 부족한 환경을 조성한 후 4종의 디지털 영상 장비와 12종의 영상지표를 활용해 식물면적, 잎의 색상, 식물체내 수분량, 광합성 능력, 식물체온 변화를 측정해 목마름 정도를 평가했다.

가시광 영상정보를 통해 식물의 잎 면적을 비교한 결과, 가뭄에 강한 벼보다 일반 벼(대조구)가 빨리 시들어 최대 3.7배(57,638 픽셀) 정도 잎 면적이 줄어들었다. 

근적외선 영상으로 체내 수분함량 변화(NIR intensity)를 조사한 결과, 가뭄에 강한 벼가 일반 벼보다 식물체내에 약 38% 정도의 수분을 더 함유하고 있음을 확인했다.

이 평가법은 작물의 목마름 정도를 양적으로 표시해 작물 내의 수분이 얼마나 있는지를 판단할 수 있는 기준이 되며 가뭄에 강한 품종 선발과 스마트 농업에서 매우 중요한 물 관리 관련 빅데이터 축적에 크게 도움이 될 것으로 기대되고 있다. 

이번 연구 결과는 SCI 국제학술지인 Planta (2020년, IF=3.39, 영향력 지수=80.53)에 게재돼 학술적으로 인정받았으며 가뭄 대응 디지털 농업의 적용과 확산에 활용될 예정이다.

농진청 관계자는“세계적인 물 부족 현상으로 가뭄에 강한 작물을 찾기 위한 새로운 육종 방법이 필요한 때 대량분석이 가능하고 정확한 기술로 가뭄에 강한 품종 육성에 많이 활용될 것으로 기대된다”고 말했다.