생물지각 내 마이크로바이옴을 파악하고 개발하여 건강한 토양 생태계를 유지

탄소, 질소 등의 생물지구화학적 순환과 토양 내 영양수준을 유지하여 토양 안정성, 동식물 보존 등 건강한 토양 생태계 보존 및 복원에 기여

향후 5년 : 마이크로바이옴과 토양의 상호작용을 이해하고 마이크로바이옴-토양 모사시스템 구축

향후 10년 : 마이크로바이옴 대규모 배양 및 대용량 배양 기술 개발과 토양 생태시스템 제어기술 확립

1) 마이크로바이옴-토양 상호작용 기반 시스템 구축 기술 - 기후변화에 따른 마이크로바이옴-토양 상호작용의 이해 - 다양한 지리학적 특성을 갖는 토양 샘플로부터 세균 및 곰팡이 집락의 메타지놈, 화학, 바이오매스를 분석하는 기술 - 마이크로바이옴-토양 생애주기 안정성, 회복성 이해를 위한 메커니즘 연구 - 건강한 바이오 클러스터를 위한 유효 마이크로바이옴 발굴 및 마이크로바이옴-토양 모사시스템 구축 2) 마이크로바이옴 대규모 배양 및 대용량 배양 기술 - 배양 불가능 유효 미생물의 대규모 배양 기술 - 유효 미생물의 대용량 배양 및 저장 기술 - 마이크로바이옴 원료 제조를 위한 공정관리 기술 3) 마이크로바이옴을 통한 지구환경 및 토양 생태시스템 제어 기술 - 마이크로바이옴을 이용한 토양 생태시스템의 복원 기술 - 마이크로바이옴을 이용한 토양 생태시스템의 보존 기술(적절한 영양 상태, 침투수 수준 유지) - 마이크로바이옴을 이용한 토양 내 영양분 순환, 탄소 저장 및 순환, 질소 순환 (biogeochemical cycling) 제어 기술

마이크로바이옴 기반기술은 식품, 의약, 진단 제품, 작물의 생산성 증진과 병충해 예방, 동식물들의 건강 등과도 밀접한 관련이 있으므로 기반기술의 공통된 요소기술을 개발하면 관련 산업과 동반 성장 가능

미국은 2007년부터 국립보건원(NIH) 주도로 휴먼 마이크로바이옴 프로젝트 (Human Microbiome Project)를 통해 마이크로바이옴 관련 연구기반 구축 - 미생물을 구성하는 물질과 미생물이 만드는 다양한 대사물질뿐 아니라 서식환경까지 포함하는 등 마이크로바이옴의 의미가 확장되는 추세 - 2016년 국가 마이크로바이옴 이니셔티브(National Microbiome Initiative)를 발표하고 다양한 분야의 연구를 추진 - 최근 기후변화가 토양생태계에 미치는 영향과 마이크로바이옴-토양 상호작용을 이해하는 연구들이 발표됨(Nature Reviews Microbiology, 2020; ISME Coomunications, 2022; BMC Microbilogy, 2022)

정부는 2023년부터 2033년까지 향후 10년간 1조원 이상을 투자하는 ‘국가 마이크로바이옴 이니셔티브’ 추진계획을 발표 - 마이크로바이옴 분야에 대한 정부 투자는 2016년 217억원 규모에서 2020년 774억원 규모로 증가, 마이크로바이옴 분야를 특정하여 중점 육성하기 위한 정책에 따라 이루어진 것은 아니었고 산발적이고 분산적으로 투자가 이루어짐 - 국내 마이크로바이옴 연구는 개별 연구자의 기초연구 중심 - 토양 생태계 관련 마이크로바이옴 기술은 농촌진흥청을 중심으로 가축 생산, 작물 생장, 토양 개량에 유용한 미생물제제들이 개발되고 있음

마이크로바이옴 기술은 농업, 환경, 식품, 제약 등의 연관 사업의 성장에 크게 기여할 것으로 전망된다는 점에서 향후 과학기술의 핵심 분야로 산업 전분야로 확산될 기술로 평가

토양 마이크로바이옴 기반기술 개발을 통하여 기후변화 및 환경오염, 식량문제 해결에 기대

2023년부터 10년간 추진될 ‘국가 마이크로바이옴 이니셔티브’ 기술개발을 위한 국가 차원의 근거 기반 객관적이고 구체적인 단계적 연구진흥 계획마이크로바이옴 데이터 구축과 표준 연구프로세스 정립을 위한 공공성 기반의 인프라 시스템 구축산업화를 위한 국제표준의 설정과 규제 개선 마련

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