생명/의료

중국농업과학원, 600여 종의 식물 발병 메커니즘 규명

발행일 : 2019 / 01 / 09

최근, 중국농업과학원 농산물가공연구소 다이샤오펑(戴小楓) 연구팀은 수 년간 8과(科), 600여 종의 숙주식물과 관련된 버티실리움 달리에(Verticillium dahliae)에 대한 추적 연구를 통하여 최초로 식물 “암” 병원균으로 불리는 진균이 어떻게 숙주식물의 낙엽을 유발하며 더 나아가 감산 무수확(no-crop)을 유발하는 지에 관한 메커니즘을 규명하여 해당 균주에 대한 생물학적 방제 및 목화 등 작물의 위황병 확산 차단에 새로운 표적을 제공하였다. 해당 연구성과는 “New Phytologist”에 온라인으로 게재되었다.

버티실리움 달리에는 훼멸적인 토양 전염성 병원균으로서 목화, 감자, 다양한 채소, 과일 및 임목 등을 포함한 600여 종의 식물을 감염시킬 수 있으며 감자역병과 공동으로 세계 1위 검역 대상에 속한다. 버티실리움 달리에가 발견된 200년간 국제 과학계는 주로 관다발, 무성생식, 미소균핵, 쌍자엽, 숙주 광범위성 및 특이성, 낙엽 형질 등 6대 중점을 둘러싸고 연구를 수행하였으며 그중 마지막 2개 항목은 중국 과학자가 주최하여 연구를 수행하였다. 숙주의 광범위성 및 특이성은 해당 병원균의 강한 발병력, 광범위한 적응성을 의미할 뿐만 아니라 일부분 특정된 식물에 대한 치명성을 의미한다. 예를 들면 베이징 샹산(香山) 단풍은 대부분 안개나무가 버티실리움 달리에에 의한 감염으로 황엽이 생성되지만 치사를 유발하지 못한다. 그러나 목화가 낙엽형 버티실리움 달리에에 의하여 감염되면 잎사귀가 떨어지는 목화 “암” 위황병을 유발하는데 이는 목화 생산량을 감소시키는 주요 병해이다. 수십 년간 해당 병원균이 유발하는 숙주 낙엽 형질의 유전 메커니즘 관련 논문은 100여 건이 넘었지만 중대한 성과를 거두지 못하였다.

본 연구는 중국의 목화 주요 생산 지역에서 장기적이고 체계적으로 위황병 병원균을 수집한 후 목화 낙엽 형질을 유발하는 정밀한 표현형 감정을 통하여 1,000여 주의 해당 균주에서 낙엽 형질 분석 개체군(59주 낙엽형, 16주 비낙엽형)을 선별함과 아울러 전체 유전체 리시퀀싱(Re-sequencing) 분석을 수행하여 낙엽 형질과 뚜렷한 관련성이 있는 1개 단편을 감정하여 유전변이(109kb)에 삽입하였다. 결과, 해당 단편은 비낙엽형 균계에서 완전히 결실되었다. 유전자 녹아웃, 보상, 이형 발현 등 실험을 통하여 해당 유전 변이 조절에 의한 낙엽 형질의 분자 메커니즘을 규명하였으며 또한 해당 균주의 분자 역학적 검사기술을 개발하였는데 관련 기술은 9건의 국가 발명특허를 획득하였다.