과수 화상병균의 유전체 해독
과수 화상병균의 유전체 해독
  • 함예솔
  • 승인 2020.10.08 15:50
  • 조회수 505
  • 댓글 0
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연세대학교 농림축산검역본부(이하 검역본부) 및 단국대학교와 공동으로 한국에서 발생한 과수화상병의 원인균인 '어위니아 아밀로보라(Erwinia amylovora)'의 유전체 서열을 완전 해독하고 정보를 분석해 미국식물병리학회(APS)에서 출판하는 식물병 연구 국제학술지인 <Plant Disease>에 게재했습니다. 

국내에서 최초로 발병이 확인된 화상병균의 유전체 지도. 출처: 연세대학교
국내에서 최초로 발병이 확인된 화상병균의 유전체 지도. 출처: 연세대학교

농림축산식품 미생물유전체전략연구사업단(단장 연세대학교 김지현 교수)은 검역본부 식물검역부(이성진 연구관) 및 단국대(김성환 교수)와의 공동연구를 통해, 경기도 안성시, 충남 천안시, 충북 제천시에서 2015년에 분리된 화상병 균주 5종의 유전체 전체 염기서열을 완전 해독해 공개하고 다른 화상병 균주와 유전체 정보를 상세 비교‧분석했습니다.

화상병(fire blight)이란?
Erwinia amylovora라는 대장균과 세균에 의해 사과·배나무 등 장미과(Rosaceae) 과수에 발생하며, 잎, 새순, 꽃, 나뭇가지, 열매 등이 시들고 갈색으로 변하여 불에 그을린 것처럼 보여 화상병이라고 명명됐습니다. 봄에서 여름 사이에 매개곤충, 비, 바람, 농기구 접촉, 묘목 이동 등에 의해 전파되며, 발병 시 심각한 농가의 피해와 막대한 경제적 손실을 야기합니다. 

연구진은 국내에서 분리된 화상병균의 유전체가 북미에서 발견되는 종류 중의 한 유전형과 매우 가까운 관계인 것을 밝혀내고, 국내에서 발생하고 있는 화상병은 단 한 번 유입된 병원균이 확산되어 초래되었을 것으로 결론지었습니다.

 

이번에 해독된 화상병균의 유전체는 북미, 유럽 등에서 분리된 다른 화상병균과 마찬가지로 약 380만 염기쌍으로 이루어진 염색체와 2만8천 염기쌍의 플라스미드로 구성되어 있으며 비록 이번에 분석된 균주 수가 적어서 단정하기는 어렵지만 검역병원균인 화상병균의 국내 유입 시점도 첫 발생한 2015년보다 몇 년 앞서 일어난 것으로 보고 있습니다.

화상병균의 유전체 정보를 이용한 진화계통 분석 결과. 출처: 연세대학교
화상병균의 유전체 정보를 이용한 진화계통 분석 결과. 출처: 연세대학교

연구진은 세계 각지의 다양한 숙주에서 분리된 균주와 유전체 서열을 비교해 찾아낸 다양한 유전변이를 분석해 한국 균주는 크리스퍼(CRISPR) I 그룹에 해당되며, 핵심 유전자 세트를 이용한 유전체 계통분석을 수행해 미국, 캐나다, 멕시코, 유럽 등지에서 분리된 Widely Prevalent 클레이드(clade)의 한 유형에 속한다는 것을 발견했습니다.

 

발견 즉시 소각 또는 매몰해야하는 화상병

 

과수의 '흑사병' 또는 '코로나'라고도 불리는 화상병은 우리나라에서는 지난 2015년 경기도 안성의 배 과수원에서 처음으로 발견됐는데 이는 동아시아(극동)에서 첫 사례이며, 뾰족한 방제 대책이 없어 발견 즉시 소각 또는 매몰해야 합니다. 

화상병 걸린 나무. 출처: Wikimedia Commons
화상병 걸린 나무. 출처: Wikimedia Commons

화상병은 1780년 뉴욕 허드슨 밸리의 사과, 배, 퀸스에서 처음 발병이 보고된 이후 북미에서 뉴질랜드, 유럽, 중앙아시아 등 세계의 여러 지역으로 퍼져나가고 있습니다. 한편, 화상병균과 비슷한 '어위니아 파이리폴리애(Erwinia pyrifoliae)' 세균이 일으키는 유사한 병징의 가지검은마름병은 일본과 한국에서 발생합니다.

 

올해는 특히 화상병이 한반도 내륙지방에 대발생해 충주, 제천 등 충청과 경기, 강원뿐만 아니라 전북 익산까지 퍼졌고, 경북의 사과 주산지와 나주, 진주 등 배 주산지까지 위협받고 있는 상황입니다.

 

한국 균주의 유전체 해독 및 분석을 주도한 연세대 송주연 연구교수는 "이번에 확보된 우리나라 화상병균의 유전체 정보는 향후 유전학 및 역학 연구에 기초 자료로 제공될 수 있으며, 특히 화상병 예찰 및 신속 진단‧방제를 위한 기술 개발에도 활용될 수 있을 것"이라고 밝혔습니다.

 

이번 성과에 대해 김지현 교수는 "농가의 피해와 커다란 경제적 손실을 야기해 사회적 현안으로 대두된 화상병의 진단과 방제를 위한 기본 정보를 제공함으로써 세계로 수출되는 우리나라 대표 과일인 사과‧배의 안전한 생산과 과수 농가의 어려움 극복에 도움이 되기를 바란다"고 밝혔습니다. 아울러 향후 계획에 대해 "국내 화상병균의 유전자 변이 여부 확인 및 국외 화상병균의 유입 등을 모니터링하기 위한 지속적인 화상병균의 유전체 정보 분석이 필요하다"라고 설명했습니다.

 


##참고자료##

 

 


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