농작물을 물리치는 길

2023년 8월 3일

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작성자: Jules Bernstein, University of California - Riverside

이는 딸기, 토마토 및 대부분의 다른 과일과 채소를 감염시켜 매년 수십억 달러의 농작물 손실을 일으키는 곰팡이입니다. 이제 연구자들은 농작물에 독성 화학물질을 뿌리지 않고도 곰팡이를 퇴치할 수 있는 방법을 발견했습니다.

퍼지 회색 딸기를 본 적이 있다면 회색 곰팡이도 본 적이 있을 것입니다. 이는 1,400종 이상의 다양한 식물종에 영향을 미치며, 이에 대한 실질적인 치료법은 없습니다. 이를 제어할 수 있다는 것은 곰팡이 세포에서 분비되는 지질 "거품"의 발견에 달려 있을 수 있는데, 일부 연구자들은 이전에 이를 중요하지 않다고 일축했습니다.

실제로 UC Riverside의 새로운 연구에 따르면 이러한 거품은 박테리아와 포유류뿐만 아니라 다양한 유형의 곰팡이를 포함하여 병원체와 숙주 사이의 통신에 필수적이라는 것이 밝혀졌습니다. 이 경우 연구자들은 회색 곰팡이가 성공적인 감염을 위해 거품을 사용하는 방법을 배웠다는 것을 발견했습니다.

연구 프로젝트를 주도한 UCR 미생물학 및 식물 병리학 교수인 Hailing Jin은 "세포외 소포라고도 불리는 이러한 지질 거품의 중요한 기능은 분리하고 연구하기 어렵기 때문에 수십 년 동안 간과되어 왔습니다"라고 말했습니다.

"이제 우리는 식물 숙주와 마찬가지로 곰팡이도 세포외 소포를 사용하여 무기의 양을 보호하고 전달한다는 사실을 알고 있습니다. 즉, 식물의 면역 체계와 관련된 유전자를 침묵시키는 작은 RNA 분자입니다."라고 Jin은 말했습니다.

이 발견은 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 저널에 자세히 설명되어 있습니다. 연구자들은 회색곰팡이가 지질 기반 기포에서 독성 RNA를 분비할 뿐만 아니라 특정 단백질이 기포를 생성하는 곰팡이 능력의 핵심이라는 사실을 보여주었습니다.

테트라스파닌이라는 단백질이 거품 표면에 나타납니다. 연구진은 곰팡이의 테트라스파닌 생성 능력을 제거하면 곰팡이의 기포 분비 및 전달 능력이 크게 감소한다는 사실을 발견했습니다.

진 박사는 “소포의 핵심 구성 요소를 녹아웃시키면 작은 RNA나 숙주 면역을 억제하는 다른 분자의 무기를 전달하는 능력을 약화시킬 수 있다”고 말했다.

이전에 같은 연구팀은 곰팡이가 작은 RNA 분자를 생산할 수 있게 하는 유전자도 식별했습니다. 이러한 유전자와 곰팡이가 테트라스파닌을 생성하도록 허용하는 유전자를 제거하면 회색곰팡이병을 억제하는 차세대 "RNA 살균제"가 가능해질 것입니다.

"모든 것에는 RNA가 있으며 인간과 동물에 의해 쉽게 소화됩니다. RNA는 환경에서 빠르게 분해될 수 있으며 독성 잔류물을 남기지 않습니다."라고 Jin은 말했습니다. 현재 회색 곰팡이에 대한 주요 치료법은 살균제이며 이러한 화학 물질은 인간과 동물의 건강, 환경에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다."

회색곰팡이는 벼 병원균인 Magnaporthe에 이어 세계에서 두 번째로 식량 작물에 피해를 주는 곰팡이입니다. 세포밖 소포체 분비 능력을 공격하는 RNA 기반의 친환경 살균제는 마그나포르테 및 기타 곰팡이 병원체에도 효과적일 수 있습니다.

"기후가 너무 빨리 변하면서 많은 곰팡이 감염이 악화될 수 있습니다. 우리는 널리 적용할 수 있는 세계 식량 공급을 보호하는 새로운 친환경 방법을 개발하게 되어 기쁘게 생각합니다"라고 Jin은 말했습니다.

추가 정보: Baoye He et al, Fungal small RNAs는 세포외 소포를 타고 클라트린 매개 세포내이입을 통해 식물 세포에 들어갑니다, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-40093-4