December 13,2018

토마토 병저항성 높여주는 미생물 발견

국내 연구진 첫 규명

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국내 연구진이 흙 속에 있는 토양미생물이 토마토 등 가짓과 식물에서 흔히 발생하는 풋마름병에 대한 저항성을 높여준다는 사실을 처음으로 밝혀냈다.

연세대 시스템생물학과 김지현 교수팀과 동아대 응용생물공학과 이선우 교수팀은 9일 병에 대한 저항성이 있는 식물의 뿌리 부분에 사는 특정 미생물이 토마토 풋마름병의 발생과 진전을 억제한다는 것을 확인했다고 밝혔다.

흙 속에 있는 토양미생물이 토마토 등 가짓과 식물에서 흔히 발생하는 풋마름병에 대한 저항성을 높여준다. ⓒ 연세대 김지현 교수팀 제공

흙 속에 있는 토양미생물이 토마토 등 가짓과 식물에서 흔히 발생하는 풋마름병에 대한 저항성을 높여준다. ⓒ 연세대 김지현 교수팀 제공

이는 식물 내부나 표면, 주변에 사는 바이러스나 세균 등 다양한 생명체의 전체 유전정보인 마이크로바이옴의 구조와 기능을 분석, 미생물이 식물의 병저항성에 미치는 영향을 처음으로 밝혀낸 것으로 미생물 농약·비료 산업 발전에 기여할 것으로 기대한다고 연구팀은 밝혔다.

토마토와 고추 같은 가짓과 작물의 풋마름병은 토양에 장기간 생존하는 세균에 의한 질병으로 세계적으로 막대한 경제적 손실을 초래하지만 윤작(輪作)이나 저항성 품종 사용 외에는 마땅한 방제방법이 없다.

작물 품종 중 병에 잘 걸리는 감수성 품종과 같은 조건에서 병이 잘 안 걸리는 저항성 품종이 있는데, 여기에는 품종 자체의 유전적 요소 외에 식물체에 함께 서식하는 미생물 등 환경 영향도 있을 것으로 추정되지만 정확히 밝혀지지는 않았다.

(위 a, b) 풋마름병에 저항성 품종인 하와이 7996과 감수성 품종인 머니메이커를 옮겨심기해 근권 미생물군(microbiota)의 풋마름병 발생 억제 효과를 관찰한 실험. (아래 a, b, c) 실험실에서 순수분리해 배양한 TRM1 세균의 광학현미경 및 주사전자현미경 사진과 토양 1g당 TRM1 처리 농도별 풋마름병 발생 억제 효과를 관찰한 실험.  ⓒ 연세대 김지현 교수팀 제공

(위 a, b) 풋마름병에 저항성 품종인 하와이 7996과 감수성 품종인 머니메이커를 옮겨심기해 근권 미생물군(microbiota)의 풋마름병 발생 억제 효과를 관찰한 실험. (아래 a, b, c) 실험실에서 순수분리해 배양한 TRM1 세균의 광학현미경 및 주사전자현미경 사진과 토양 1g당 TRM1 처리 농도별 풋마름병 발생 억제 효과를 관찰한 실험. ⓒ 연세대 김지현 교수팀 제공

연구팀은 뿌리 주변 미생물의 영향을 밝혀내기 위해 풋마름병에 저항성이 있는 토마토 품종인 ‘하와이 7996′과 저항성이 없는 ‘머니메이커’를 실험포장에서 재배하면서 두 품종의 뿌리 주변에 사는 전체 미생물의 DNA 염기서열을 분석했다.

이를 통해 하와이 7996의 뿌리 주변에서 풋마름병에 대한 저항성을 높여주는 미생물을 찾아냈으며, 이를 분리해 ‘TRM1′으로 이름 붙였다.

하와이 7996의 뿌리 근처에는 ‘TRM1′이 머니메이커의 뿌리 주변보다 더 많이 서식하는 것으로 밝혀졌으며, TRM1이 토마토 풋마름병을 감소시키는 역할을 한다는 사실도 다양한 실험을 통해 확인됐다.

김지현 교수는 풋마름병에 대한 저항성이 없는 머니메이커를 하와이 7996을 키운 흙에 옮겨 재배하자 풋마름병이 줄어들었고, TRM1을 배양해 섞어준 흙에서 재배한 머니메이커에서도 풋마름병 발생이 감소했다고 설명했다.

그는 TRM1 균주 관련 국내외 특허 출원을 완료했다며 앞으로 TRM1을 활용해 실제 농작물의 병 발생을 억제할 수 있는 친환경 농약이나 비료 개발 등이 가능할 것으로 기대한다고 덧붙였다.

과학기술정보통신부·농림축산식품부·농촌진흥청의 유전체 관련 기술개발 사업 지원으로 수행된 이 연구 결과는 과학저널 ‘네이처 바이오테크놀로지’(Nature Biotechnology) 온라인판에 이날 게재됐다.

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