Breaking
Heredity/Evolution Korean
유채서 유전자 저항성 발견, 유채 산업 지장 있나?
등록일 : 2018-05-23 13:34 | 최종 승인 : 2018-05-23 13:34
심현영
▲유채꽃밭(출처=셔터스톡)

[리서치페이퍼=심현영 기자] 겨자과에 속하는 유채 꽃씨로부터 추출한 카놀라유는 전 세계 식품·기계 및 다양한 분야 산업에 이용되고 있다. 하지만 최근 유채에서 식물병 인자가 발견돼 유채 생산이 위기를 맞았다.

유전자 저항성 감지

유채는 지난해 영국에서 220만 톤 이상 수확되는 등 손 꼽히는 주요 경작물이다. 유채 산업은 카놀라유를 포함해 전 세계에서 세 번째로 큰 식물성 오일 공급원이기 때문이다. 카놀라유 또는 캐나다오일, 저산성오일로 불리는 유채유는 캐나다가 유전적으로 조작한 유채에서 추출한 식물성 기름이다.

지난 1970년대 유채를 이종 교배해 유전자를 조작했다. 이 과정에서 유채에 함유된 글루코시놀레이츠와 에루크산을 제거할 수 있었다. 고농축 에루크산은 인체에 들어갈 경우 독성으로 작용하기 때문이다. 이후 지난 1975년부터 유채 및 카놀라유 생산량이 급증했다.

영국 허트포드셔대학 연구팀은 최근 유채에서 확인된 유전자 저항성이 유채 생산 활동에 지장을 초래할 것이라고 지적했다.

유채산업, 식물 포마 지고병 위기

유채 내 병원균 중 하나에서 유전자 저항성이 발견됐다. 이는 줄기나 잔가지에 외양이 생기는 식물 병 일종인 포마 지고병이다. 포마 지고병은 유채에 영향을 미치는 질병 중 하나로, 렙토스파리아 마큘란스와 L.비글로보사 병원균으로 인해 유발된다.

이 식물병은 균류 포자가 유채잎에 닿으면 발병하기 시작한다. 감염된 유채는 1~2주 내 작고 옅은 색으로 병변이 나타나며, 이후 검정색 반점으로 진행된다. 또, 균류가 식물 내부에서 자라는 동안 증상이 나타나지 않기도 한다. 이후 초봄이 되면, 균류가 빠르게 번식해 눈에 보이는 동고병이나 줄기 썩음 증상이 나타난다. 동고병이 심각해지면 식물이 썩고 작물이 최대 50%까지 감소한다.

포마 지고병을 억제할 수 있는 살균제가 있지만, 안정성 때문에 사용이 중단된 상태다. 이 때문에 유채 농가는 감염에 내성이 좋은 식물종을 선택했다. 일반적으로 Rlm 유전자를 보유한 품종이 내성을 가졌다. 이는 다양한 상업용 유채 품종 재배에 활용된다.

연구진은 유전자가 병원균에 대항하는 방법을 분석하기 위해 Rlm7 유전자를 가진 유채 품종이 있는 겨울 유채밭에서 실험을 실시했다. 총 네 번의 재배 계절을 거쳐 영국 다섯 지역에서 Rlm7 유전자가 들어있는 유채와 들어있지 않은 유채 샘플을 채취했다.

이후 유채에서 병변 징후와 심각성을 관찰했다. 관찰 결과, Rlm7 유전자가 내재된 유채 병변에서 심각성이 크다는 사실을 확인했다.

선임 연구원 조지아 미트루시아 박사는 "이번 연구는 유채 산업에 경고를 하고 있다. 상업적으로 이용 가능한 품종의 손실을 예방하기 위해 계획을 수립해야 한다"며 "동일 품종에서 Rlm 유전자 저항성과 양적 저항성을 결합시키고, 지속적인 유채 수확을 보장할 수 있도록 다른 Rlm 유전자 개발을 통해 유채 작물을 윤작할 수 있는 전략을 수립해야 한다"고 강조했다.

▲유채꽃과 유채 오일(출처=셔터스톡)

연구진은 "유채 식물의 유전자 저항성을 응용해 재배 시기 심각한 병변을 예방할 수 있다"며 "또, 식물 다양성의 양적 저항성을 사용해 재배 말 포마 지고병을 억제할 수 있다"고 설명했다.

경작 식물 질병을 위한 새로운 전략 개발

경작 식물의 심각한 질병 관리는 관련 산업 유지에 필수적인 요소다. 연구진은 렙토스파리아 마큘란스와 L.비글로보사를 해결하기 위해 다음 내용과 같은 내용을 목표로, 효과적인 해결책을 고안해야 한다고 강조했다.

1. 식물과 균류의 상호작용을 포함한 포마 지고병의 전염병학

2. 생물학 및 분자학적 방법을 사용해 복잡한 전염병 진단

3. 유전자 저항성과 독성을 포함한 병원균의 진화적 변화

4. 분산 포자 및 발아, 배양 같은 전염병학 발달의 요인

한편, 허트포드셔대학은 현재 기존 농작물의 렙토스파리아 마큘란스 저항성을 연구 중이다. 연구진은 겨울 유채의 R 유전자 지속성에 영향을 주는 요인과 병원균이 유전자에 저항하는 방법을 확인하기 위해 분자 모델을 사용하고 있다.

아직까지 균류 병원균에 저항할 수 있는 품종은 존재하지 않는다. 이 때문에 농가에서는 포마 지고병을 억제할 수 있는 화학 약품을 사용하고 있다. 영국 농업및원예개발위원회에 따르면, 살균제를 사용하기 전에 영향을 받은 유채의 최대 양은 가을 작물의 약 10%였다. 하지만 최근 살균제 사용으로 이를 최소화 할 전망이다.

농가도 효과 최적화를 위해 가을에 살균제 스프레이 2개를 사용해야 한다. 하나는 가을 초부터 10월 중순까지 사용하고 또 다른 하나는 병변이 나타나기 시작하는 10월 중순에 살포하면 된다.

[researchpaper 리서치페이퍼=심현영 기자]

[리서치페이퍼=심현영 기자]
Today's Top 5