병에 강한 식물들 공통점…땅속 미생물을 보디가드로 쓴다

토마토 품종인 하와이 7996은 토양 내 미생물 TRM1을 보디가드로 활용하는 것으로 확인됐다. 이번 실험에 활용된 하와이 7996의 모습. [사진 동아대]

킬러와 보디가드는 액션 영화 속 흔한 주제다. 보디가드는 몸을 날려 의뢰인에게 날아드는 총탄을 막는다. 움직일 수 없는 식물은 어떨까.
연세대와 동아대 공동연구팀은 식물도 병충해와 싸우기 위해 보디가드를 둔다는 연구 결과를 8일(현지시각) 내놨다. 국제 저널 네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology) 온라인판을 통해서다.

연구팀은 풋마름병에 강한 토마토 품종인 '하와이 7996'에 주목했다. 세균이 침투해 발생하는 풋마름병은 잎이나 뿌리가 시들거나 썩는 병이다. 식물체 전체가 빠르게 시들지만 이를 치료할 수 있는 약품이 따로 없다.

연구팀은 하와이 7996과 병에 잘 걸리는 토마토 품종인 머니메이커를 재배했다. 그런 다음 뿌리 근처에 서식하는 미생물 종류와 발생 빈도를 조사했다. 연구팀은 하와이 7996 뿌리 근처에 특정 미생물이 더 많이 서식하는 것을 발견했다. 김지현 연세대 시스템생물학과 교수는 “하와이 7996 뿌리 주변에 서식하는 특정 미생물을 확인한 다음 유전체 정보 분석을 통해 TRM1이란 이름을 붙였다”고 말했다.

땅속에 서식하는 미생물 TRM1이 하와이 7996의 보디가드 역할을 한 것이다. 이번 연구는 병 저항성 식물이 외부 병원균에 대항하기 위해 토양 내 미생물을 보디가드로 이용한다는 것을 최초로 규명한 데 의미가 있다.

토마토 품종인 하와이 7996의 주변 토양에서 확인한 TRM1 균주. 균주를 전자현미경으로 촬영한 사진이다. [사진 연세대]

연구팀은 TRM1 균주를 배양한 다음 하와이 7996이 아닌 다른 토마토 품종에 적용해 풋마름병 억제 효과가 있음을 증명했다. 이선우 동아대 응용생물공학과 교수는 “풋마름병은 토양에 장기간 생존할 수 있는 세균에 의한 질병으로, 세계적으로 막대한 경제적 손실을 초래하고 있다”며 “이번에 발견한 TRM1 균주를 활용하면 친환경 농약과 비료 등을 개발할 수 있을 것”이라고 말했다.

인간의 장기 속에서 발견되는 유익한 대장균처럼 식물 뿌리 주변 토양에서 서식하는 미생물이 병해충 저항성이 깊이 관여한다는 연구는 최근 들어 주목받는 분야다. 김지현 교수는 “뿌리 주변 토양 미생물이 식물의 발달과 환경 스트레스 내성에도 관여하는 것으로 확인되고 있다”고 말했다. 식물체와 식물 주변 토양 등에 서식하는 세균 등 미생물이 가진 유전정보 전체는 식물 마이크로바이옴(plant microbiome)이라 부른다. 이번 연구는 과학기술정보통신부ㆍ농림축산식품부ㆍ농촌진흥청 3개 기관에서 지원을 받아 수행됐다.

강기헌 기자 emckk@joongang.co.kr