강우량 많을수록, 강우 지속기간 길수록, 기온 높을수록
수발아 발생에 취약

수발아 발생 정도 심할수록
분상질립ㆍ열손립ㆍ싸라기 ‘증가 ’완전미율 ‘감소’

이현석 농촌진흥청 국립식량과학원 작물재배생리과 농업연구사

산업화 이후 온난화는 전 지구적으로 진행되고 있으며, 20세기 후반에 관측된 많은 기후 변화들은 지난 수십 수백 년간에 전례가 없는 현상이다. 급격한 기후변화에 따라 폭염, 호우, 폭설 등의 발생빈도가 증가하고 있으며, 이는 자연재해 발생 증가로 직결된다(IPCC, 2013).

특히 우리나라의 연간 강수량은 과거 30년 평균은 1181.4㎜, 최근 30년 평균은 1305.5㎜으로 124.1㎜가 증가했으며, 80㎜ 이상의 강한 강수일수가 늘어나고, 5일간 지속되는 강우 조건에서 최대강수량이 증가하는 추세다.

한편 벼의 수발아는 종자가 발아력을 갖추기 시작한 이후에 지속적인 강우로 인해 수확 전 이삭에서 싹이 틔는 현상을 말하는데, 이는 이삭이 익는(등숙) 단계로 보면 대체로 등숙 후기인 황숙기(이삭이 누렇게 변하는 시기) 이후 발생하기 시작한다.

수발아는 강우량이 많을수록, 강우 지속기간이 길수록, 기온은 높을수록 발생에 취약하다. 또한 벼 이삭이 밖으로 출현하는 출수기 이후에 익는 기간 동안의 평균기온이 높은 조건에서 등숙된 벼의 종실이 수발아 발생에 취약하게 된다.

결국 평균기온이 상승하고, 폭염 및 집중호우 발생빈도가 증가하는 등 기후변화에 따라 벼의 수발아 발생 위험은 계속 높아질 것이며, 이에 대한 대비가 필요하다.

농촌진흥청 국립식량과학원은 조생종(오대, 조평), 중생종(대보, 하이아미), 중만생종(새누리, 신동진) 등 각각 생태형별 2품종씩을 선정해 인공 강우처리시설을 이용하여 1일에서 6일까지 강우강도 5.2 ㎜/hour 조건에서 강우처리를 했다. 이를 통해 벼 종실의 수발아를 유도하고, 수발아가 발생된 종실의 도정률 및 품질 변화를 분석했다.

수발아 발생에 따른 도정률 변화는 육안상 확인이 불가능하지만, 현미 상태에서 확인 가능한 수발아 종자는 정상종자 대비 약 3%, 유아길이 1㎜ 이하 수발아 발생 종자에서는 8%, 1~3㎜ 수발아 종자에서는 13%, 3㎜~1㎝ 수발아 종자에서는 24%, 1~1.5㎝ 수발아 종자에서는 26%까지 도정률이 감소했다.

수발아 발생정도가 심해질수록 분상질립, 열손립, 싸라기가 크게 증가해 완전미율이 감소하게 된다. 수발아 발생에 따른 완전미율은 육안상 확인이 불가능하지만, 현미 상태에서 확인 가능한 수발아 종자는 정상종자의 약 12%, 유아길이가 1㎜ 이하 수발아 발생 종자에서는 29%, 1~3㎜ 수발아 종자에서는 51%, 3㎜~1㎝ 수발아 종자에서는 82%, 1~1.5㎝ 수발아 종자에서는 92%까지 완전미율이 감소했다.

수발아가 발생한 벼 종실의 심복백 및 싸라기 증가는 수발아 시 a-amylase의 활성 증가로 종실의 주 구성성분인 전분을 분해하여 전분의 치밀한 결정구조를 와해했기 때문이다. 이러한 수발아 발생 종실의 전분호화특
성을 분석한 결과, 수발아 미발생 종실 대비 외관상 미발아 종실은 최고점도와 최종점도가 다소 증가했으며, 이후 수발아 발생정도가 심해질수록 감소하는 경향을 보였다. 또한 유아길이 3㎜ 이상의 처리구에서 급격히 감소하는 경향을 확인할 수 있었다.

한편 노화속도를 간접적으로 나타내는 지표인 치반점도의 경우 외관상 미발아 처리구에서는 다소 증가했지만, 이후 최고점도 및 최종점도가 감소하는 시점부터는 수발아 발생 정도에 따라서 다소 감소하는 경향을 보였다. 이는 정상적으로 종자 자체가 호화되지 않는 상태이기 때문에 수발아 발생 종자의 노화 정도가 낮아진다고 보기는 어려울 것으로 생각된다. 또한 수발아 처리 증가에 따라 최고점도 및 최종점도가 감소한 결과를 통해 유아길이가 1㎜ 이상으로 발생한 수발아 종실의 식미특성은 감소할 것으로 생각한다.

수발아 발생 정도에 따라서 종실의 구성물질이 변화했는데, 전분 함량은 감소, 유리당은 증가하는 경향을 보였으며, 단백질의 경우 3㎜ 이상 처리구에서 감소하기 시작하는 경향을 보였다. 호화특성에 큰 영향을 미치는 것으로 알려진 아밀로스 함량의 경우 수발아 처리에 따라 변화된 호화점도 값과는 상관관계를 보이지 않았다.

식량과학원에서는 이러한 지속강우에 따른 벼 종실의 수발아 피해에 대한 분석뿐만 아니라, 수발아 발생 종실의 저장 후 종자 활력 증진을 위한 대응기술을 개발하는데 힘쓰고 있다. 또한 수발아 저항성 검정 품종을 개발하고, 수발아 저항성 검정체계를 구축하는 등 기후변화에 따른 위험에서도 안정적으로 작물을 생산할 수 있도록 노력하고 있다.