식물도 소셜 네트워킹 한다, 식물과 미생물간 신호 교류 규명

식물끼리 서로 신호를 주고 받는 다는 사실은 이미 널리 알려졌습니다.

이번엔 해충의 공격을 받는 식물이 자체 면역을 강화하기 위해 주변의 유용한 미생물을 유인하는 현상이 국내 연구진에 의해 규명됐습니다.

류충민 박사

한국생명공학연구원 류충민 박사 연구팀은 식물이 지상부에서 일어나는 해충의 공격을 지하부에 신호를 보내 알리고, 면역을 증진하는 세균과 곰팡이를 뿌리주변의 지하에서 유인해 밀도를 높임으로써, 앞으로 발생할지 모르는 해충의 공격에 대비한다는 사실을 처음으로 밝혀냈습니다.
 
 이번 연구는 국내에서 가장 많이 재배되는 밭작물인 고추와 고추의 잎사귀에 서식하며 체액을 빨아먹는 해충 '온실가루이(whitefly)'를 대상으로 진행됐습니다.

연구팀은 고추가 잎사귀에 있는 온실가루이의 공격을 받자, 전혀 다른 부위인 뿌리 주변 미생물을 분비액을 통한 유인 신호로 끌어들여 자체 면역을 증진시킴을 발견했습니다.

이로 인해 온실가루이가 고추를 효과적으로 공격하지 못해, 식물과 미생물 간에도 서로 긴밀한 대화를 한다는 사실을 규명한 것입니다.

연구팀은 앞서 2009년에는 병원균에 감염된 식물이 주위의 동종 식물에게 냄새(휘발성물질)를 풍겨 병원균이 공격하고 있다는 경고 메시지를 보냄으로써, 해당 병원균에 대한 주변 식물의 저항력을 현저히 증강시켰다는 점을 증명, 식물과 식물 간에 대화가 빈번하게 존재한다는 사실을 발견한 바 있습니다.

이번 연구는 식물의 신호를 찾아냄으로써 방제가 힘든 해충을 농약 없이 퇴치하고 건강하게 작물을 재배할 수 있는 가능성을 제시하고 있습니다.

이번 연구 결과는 생태학분야에서 권위 있는 학술지인 '생태학지(Journal of Ecology)' 1월호에 게재됐습니다.
우리나라 과학자가 주도한 연구성과가 이 학술지에 발표되기는 이번이 처음입니다.
(논문명 : Whitefly infestation of pepper plants elicits defence responses against bacterial pathogens in leaves and roots and changes the below-ground microflora)

<연  구   개   요> 1) 온실가루이(whitefly-흰색파리)는 사진에서 보는 바와 같이 다양한 식물을 기주로 삼는 1-2cm의 작은 곤충으로 주로 식물 지상부의 체액을 빨아먹는 해충이다. 실험을 위해서 3주된 고추 모종에 온실가루이를 방사하여 방사하지 않은 고추와 비교 실험하였다. 2) 방사 일주일 후 잎과 뿌리에 세균 병원균인 궤양병과 청고병을 각각 접종한 결과, 온실가루이의 공격을 받은 식물에서 병징의 진전이 현저하게 감소되었다. 3) 온실가루이가 가해한 식물의 줄기 무게는 줄어든 반면 뿌리 무게는 현저하게 늘어남을 관찰하였다. 이를 바탕으로 뿌리 주위의 미생물 종류를 조사하였다. 4) 뿌리 주위에서 분리된 미생물 중 온실가루이가 가해한 식물은 식물유용미생물 군으로 분류되는 그람양성세균과 자연계에서 분해자 역할을 담당하는 곰팡이의 밀도가 현저히 높게 나타남을 관찰하였다. 온실가루이를 처리하지 않은 고추에서는 뿌리세균병인 청고병이 심하게 발생한 반면, 온실가루이 처리 식물에는 병 발생이 거의 되지 않았다. 결론적으로 온실가루이의 공격을 받은 고추가 선택적으로 병원균의 밀도를 줄이고 유용미생물의 밀도는 늘이는 기작이 밝혀졌다.

 용   어   설   명


소셜네트워킹(Social Networking)
:  컴퓨터를 기반으로 1인 미디어, 1인 커뮤니티, 정보 공유 등을 포괄하는 개념이며, 참가자가 서로에게 친구를 소개하여 친구관계를 넓힐 것을 목적으로 개설된 커뮤니티형 웹사이트를 주로 지칭함

온실가루이(whitefly)
: 성충의 몸길이가 1-2cm의 작은 곤충으로, 국내에서는 채소류, 화훼류, 특용작물, 목본식물을 포함한 210종 이상의 기주가 보고되었다. 북아메리카의 서남부지역이 원산지로 1970년경에 전 세계로 분포하게 되었다. 국내에는 1977년경에 남미로부터 전파된 것으로 보이며, 다양한 식물 DNA바이러스병을 매개한다. 아직 뚜렷한 방제방법이 보고되지 않음

뿌리 유용미생물(plant growth-promoting rhizobacteria/fungi)
:  식물뿌리에 서식하면서 식물의 생장을 촉진하면서 식물의 면역을 증진시키는 세균과 곰팡이 군을 통칭