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토마토도 프로바이오틱스 먹는다

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2018년 10월 09일 00:00 프린트하기

픽사베이 제공
픽사베이 제공

유산균 등 사람에게 이로운 미생물을 ‘프로바이오틱스’라고 한다. 프로바이오틱스를 먹으면 몸 안에 이로운 미생물이 많이 번성하고, 이들이 인체에 좋은 물질을 만들어 건강에 도움을 준다. 식물에게도 마찬가지로 ‘식물용 프로바이오틱스’가 있다는 사실이 국내 연구팀의 연구 결과 새롭게 드러났다. 질병으로부터 작물을 보호하거나 치료하는 새로운 약을 만들 때 도움이 될 것으로 기대된다.


바이오 기업 ‘천랩’ 생물정보연구소 곽민정 박사와 김지현 연세대 교수, 이선우 동아대 교수팀은 토마토 뿌리 근처 토양에서 번성하는 미생물이 토마토를 2~3일 만에 말려 죽이는 대표적인 세균성 감염병인 ‘풋마름병’을 예방하거나 치료하는 물질을 만들어낸다는 사실을 밝혀 생명과학 분야 국제학술지 ‘네이처 바이오테크놀로지’ 8일자에 발표했다. 연구팀은 관련 연구의 국내외 특허도 취득했다.


작물은 각종 질병에 대응하기 위해 자체적으로 ‘저항물질’을 생산해 세균이나 바이러스를 물리친다. 지금까지는 이 과정이 식물이 자체적으로 보유한 유전자를 통해 이뤄진다고 여겨져 왔다. 


이 교수는 마치 사람의 장 속 유산균처럼, 작물과 공생하는 토양의 미생물 역시 작물을 보호하는 저항물질을 만들 수 있다는 사실을 떠올렸다. 그래서 곽 박사, 김 교수팀과 함께 이를 검증하기 위한 미생물 실험을 시작했다.

 

가지과 작물 머스크멜론이 풋마름병에 걸린 모습. 토마토, 고추, 오이 등에 걸린다. 급속히 시들어 죽어버리는 게 특징이다. -사진 제공
가지과 작물 머스크멜론이 풋마름병에 걸린 모습. 토마토, 고추, 오이 등에 걸린다. 급속히 시들어 죽어버리는 게 특징이다. -사진 제공

연구팀은 먼저 질병에 잘 걸리지 않도록 개발된 토마토 품종인 ‘하와이 7996’과, 반대로 병에 잘 걸리는 토마토 품종을 재배하면서 뿌리 근처 토양의 미생물 종류와 빈도를 조사했다. 토양 등에 있는 미생물은 인류가 아직 모르는 미생물이 90% 이상이기 때문에, 종류를 파악하기가 쉽지 않다. 김 교수팀은 토양 안에 있는 미생물의 전체 유전체(게놈, 어떤 생명체가 지닌 DNA 전체)를 차세대염기서열해독기술(NGS)로 한꺼번에 분석하는 ‘메타게놈’ 분석법을 이용해 하와이 7996 뿌리 근처에서 특히 많이 사는 미생물의 게놈을 확인하는 데 성공했다.


김 교수팀은 이렇게 확인한 풋마름병 발병 억제 미생물에게 ‘TRM1’이라는 이름을 붙이고, 이 미생물을 배양하는 데에도 도전했다. DNA 정보만으로도 ‘토마토 병을 치료하는 물질을 만드는 미생물이 있다’는 사실은 증명했지만, DNA 정보만으로는 활용에 한계가 있었기 때문이다. ‘물증’을 찾으려는 의도도 있었다. 하지만 오직 게놈 정보만 알고 있다 보니 실제로 그 미생물을 찾아 배양하는 일은 해변에서 유리조각을 찾는 것만큼 어려웠다. 연구팀은 1년에 가까이 실험을 반복한 끝에, 결국 TRM1을 실제로 발견하고 배양하는 데에도 성공했다.


풋마름병은 토마토 외에도 고추 등 다양한 가지과 작물에서 발생하는 고질병으로, 연구팀은 이번에 연구한 ‘식물 프로바이오틱스’ 연구로 다양한 작물에 폭넓게 적용할 수 있는 친환경 미생물 농약이나 비료를 만들 수 있을 것으로 기대하고 있다. 미생물을 직접 식물 주변에 이식해 풋마름병을 억제하는 방식이다. 곽 연구원은 “농업 손실을 줄여 기초 연구가 실제 산업 분야에 활용되는 좋은 사례가 되면 좋겠다”고 말했다.
 

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