병에 강한 식물에는 '보디가드 미생물'이 있다

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 국내 연구진이 병저항성 식물이 병원균에 대항하기 위해 토양 내의 미생물을 이용한다는 것을 세계 최초로 확인했다.

9일 과학기술정보통신부에 따르면 연세대 시스템생물학과 김지현·동아대 응용생물공학과 이선우 교수 공동연구팀은 토마토 뿌리 근처 토양에서 번성하는 특정 미생물이 풋마름병의 발생과 진전을 억제한다는 점을 발견했다.

연구 결과는 세계적 학술지 ‘네이처 바이오테크놀로지’에 이날 논문으로 게재됐고 관련 국내외 특허 출원도 완료됐다.

(그림) 메타유전체 서열 정보 분석을 통한 TRM1 균주의 동정 및 유전체 정보 재구성 : (a) 풋마름병에 저항성 품종인 하와이 7996과 감수성 품종인 머니메이커의 토양에서 확보한 메타유전체 서열을 조립하여 스캐폴드(scaffold)를 만든 후 분류군별로 색깔을 달리 하여 G+C 함량과 존재 빈도에 따라 전개한 그림. (b) 하와이 7996에 특이적인 스캐폴드에 포함된 메타유전체 서열을 모아 재조립하여 재구성하여 TRG1이라고 명명한 유전체 지도. (c) TRM1세균이 플라보박테리아(Flavobacteriaceae)에 속하는 신종 미생물임을 보여주는 유전체 서열 기반의 진화계통도. (d) TRG1 서열과 유사한 메타유전체 서열이 하와이 7996에 2배 이상 존재함을 확인해주는 그래프.

병저항성과 관련된 식물마이크로바이옴의 구조와 기능을 처음으로 밝혀낸 이번 연구로 미생물 농약·비료 산업의 획기적 발전을 가져올 것으로 기대된다.

그 동안 식물병리학에서는 병원균이 침입하면 식물 자체의 저항성 유전자에서 각종 저항 물질들이 만들어지는 것으로 알려져 왔다.

연구진은 병저항성 토마토 품종인 하와이 7996과 병에 잘 걸리는 감수성 품종인 머니메이커를 실험포장에 재배하면서 뿌리 근처에 서식하는 미생물 종류와 빈도 등을 조사하고 이들이 갖고 있는 전체 DNA 서열을 분석했다.

그 결과 병저항성 품종인 하와이 7996의 뿌리 근처에 특정 미생물이 더 많이 서식하는 것을 발견, 해당 미생물의 유전체 정보를 이용해 이를 분리해 ‘TRM1’ 미생물로 명명한 후, 토양 속의 ‘TRM1’이 토마토 풋마름병을 감소시킨다는 점을 증명했다.

본 연구에 주도적으로 참여한 연세대-동아대 연구진 단체사진 좌로부터 이평안 연구원(동아대), 박혜인 연구원(연세대), 송주연 연구교수(연세대), 곽민정 박사(연세대; 현, 천랩 선임연구원), 권순경 연구교수(연세대), 김지현 교수(연세대), 이선우 교수(동아대), 공현기 박사(동아대; 현, 생명연 박사후연구원), 최기혁 연구교수(동아대).

이번 연구는 과학기술정보통신부‧농림축산식품부·농촌진흥청 3개 기관에서 지원한 유전체 관련 기술개발 사업을 통해 지난 2011년부터 진행됐다.

김지현 교수는 “이번에 발견한 TRM1 미생물의 사업화를 통해 미생물 농약과 비료 산업이 더욱 발전할 수 있기를 바란다”며 “아울러 안전한 먹거리 공급에 기여하기를 희망한다”고 말했다.

kimys@newspim.com