최근 농업 분야에서는 기후 변화로 인한 병해충 발생 패턴의 예측 불가능성이 증가하면서, 이에 대한 근본적인 해결책 모색이 시급한 과제로 떠오르고 있다. 특히 고추 농가에 막대한 피해를 입히는 탄저병은 연평균 20~30%의 수확량 감소와 연간 1,000억 원 이상의 손실을 야기하는 주요 병해로, 이에 대한 효과적인 저항성 기술 개발이 절실한 상황이다. 이러한 배경 속에서 농촌진흥청이 발표한 고추 탄저병 저항성 유도 신호조절 경로에 대한 세계 최초의 규명은 지속가능한 농업 실현을 위한 중요한 기술적 진보로 평가받고 있다.
농촌진흥청 연구진은 캡시쿰 바카툼(Capsicum baccatum) 품종을 활용하여, 탄저병균 감염 부위뿐만 아니라 감염되지 않은 조직까지 병에 대한 저항성을 갖도록 유도하는 살리실산(SA) 기반의 신호조절 경로를 성공적으로 밝혀냈다. 살리실산은 식물의 스트레스 반응 활성화 및 조절에 필수적인 식물호르몬으로, 병 저항성 증진에 핵심적인 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 연구진은 2022년 진행한 탄저병 저항성 및 감수성 품종의 유전체 및 유전자 발현 분석을 통해 탄저병 저항성에 관여하는 유전자 CbAR9을 최초로 발굴했으며, 이후 이 유전자와 상호작용하는 단백질 ‘CbSAHH’를 분리하여 그 기능을 검증했다.
그 결과, CbAR9와 CbSAHH의 상호작용을 통해 병원균 침입 부위에서 합성된 이동성 면역 신호물질인 메틸살리실산(MeSA)이 식물체 내 다른 부위로 이동하여, 고추 식물체 전체가 저항성을 가지도록 유도하는 메커니즘을 규명해냈다. 이는 식물체 한 부위에 병원균이 침입했을 때, 이 정보를 식물체 전체 조직에 전달하여 미감염 조직까지 저항성을 갖게 하는 ‘전체저항성(Systemic Acquired Resistance)’ 현상의 핵심 과정을 밝힌 것으로, 식물 면역 반응의 이해를 한 단계 높였다는 점에서 큰 의미를 지닌다. 이번 연구 결과는 세계적인 식물학 학술지인 Plant Physiology(IF 6.9)에 게재되었으며, 생물학연구정보센터(BRIC)의 ‘한국을 빛내는 사람들(한빛사)’에도 선정되어 그 우수성을 인정받았다.
농촌진흥청은 이번 연구 성과를 바탕으로 메틸살리실산 유사물질 등을 활용하여 식물체 내 탄저병 저항성을 증진시키는 농업용 약제를 개발하거나, 신호조절 유전자 정보를 활용하여 저항성 자원을 보다 정확하게 선발할 수 있는 표지를 개발하는 등 탄저병 저항성 고추 신품종 육성에 박차를 가할 계획이다. 농촌진흥청 디지털육종지원과 권수진 과장은 “이상기상으로 인한 고추 탄저병 피해 증가에 대비하여, 새로운 저항성 품종 개발에 필요한 핵심 유전자 발굴 및 기능 검정 연구의 중요성이 더욱 커지고 있다”며, “앞으로도 관련 연구를 지속적으로 수행하여 기후 변화에 강한 품종 개발에 기여하겠다”고 밝혔다. 이는 동종 업계에도 저항성 품종 개발에 대한 투자를 확대하고, 유전체 기반의 정밀 육종 기술 도입을 가속화하는 계기가 될 것으로 전망된다.
