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토양선충의 생활사와 번식전략

주변환경에 따라 암수 비율을 조절하는 뿌리혹선충

식물기생선충은 모든 종류의 토양, 관개수, 심지어 농업지역의 흩날리는 먼지 속에까지 존재하면서 적당한 환경이 되면 개체군을 형성하여 거의 모든 작물에 경제적 피해를 주고 있다. 선충이 다양한 환경과 지역에 분포 할 수 있는 요인 중의 하나는 단순하고 특이한 생활사와 번식전략 덕택이다. 이러한 선충의 생활사와 번식전략에 관하여 일문일답하고자 한다.

 

Q 농업기술 전문기자 정남준 박사(이하 정기자)  농림 작물의 안정생산에 큰 장애가 되는 선충의 일생은 어떻 게 되나?

A 추호렬 농학박사(이하 추박사) 식물기생선충을 포함한 모든 선충의 생활사는 크게 알 → 유충(1령충 → 1차 탈피 → 2령충 → 2차 탈피 → 3령충 → 3차 탈피 → 4령충 → 4차 탈피 → 성충의 3단계로 구성된다. 유충은 4회 탈피하여 성충이 되는데, 제1회의 탈피는 알 속에서 일어난다. 난각 을 뚫고 알 밖으로 탈출한 2령충은 2회째 탈피하여 3령충이 되고 제3회 탈피하고는 4령 충이 된다. 4령충으로 발육한 유충은 4회째 탈피하여 생식기가 완성된 암컷과 수컷 성충이 된다. 음문과 교접자로 암수가 쉽게 구분된다. 뿌리혹선충이나 시스트선충은 알을 탈출한 2령충이 식물을 가해한다. 일반적으로 암컷은 일생동안 음문을 통하여 수백개의 알을 밖으로 방출·산란한다.


Q 정기자 식물기생선충은 어떻게 산란과 발육을 진행하는가?

A 추박사 선충의 산란은 일반적으로 수정된 알이 수란관을 거쳐 자궁으로 들어가 계속 발육하여 음문으로 방출함으로써 이루어진다. 시스트선충의 알 덩어리들은 암컷선충이 죽을 때까지 몸에 그대로 남아 시스트가 된다. 숙주가 없거나 또는 건조한 조건 등의 열악한 환경에서도 시스트선충이 오랜 기간을 생존할 수 있는 것은 시스트를 형성하기 때문이다. 선충의 종류에 따라 산란과정은 다르더라도 산란된 알은 유사분열이라는 세포분할을 통하여 1령충으로 발육한다. 4령충으로 발육하는 동안 생식계의 발달과 함께 몸의 크기도 증가한다. 생식계가 발육함으로써 성충이 된다. 암수의 비율은 일반적으로 비슷하 지만 종류에 따라 성비(암수비율)에 차이가 있다.


Q 정기자 예로 든 시스트선충은 무엇이며 어떤 종류가 있나?

A 추박사 19세기 중엽 독일의 사탕무우 재배지에서 처음으로 발견된 선충이다. 몸속이 발육란으로 가득한 암컷이 죽고 나면 수백개의 알로 가득 찬 시스트가 된다. 부화한 2령충이 식물의 뿌리를 침입한다. 수컷은 실모양이지만 암컷은 구형, 배, 레몬 모양이다. 성장한 암컷은 뿌리 표면으로 밀려 나오고 몸에는 50~600개의 알이 들어 있다. 암 컷이 죽고 나면 흙속에는 갈색으로 변한 두꺼운 껍질의 알집만 남는다. 이를 시스트라 한다. 콩시스트선충, 사탕무우시스트선충, 클로버시스트선충, 감자시스트선충, 대나무 시스트선충, 벼시스트선충, 선인장시스트선충 등이 수많은 작물을 가해한다. 대나무시스트선충은 우리나라에서 처음으로 발견된 선충이다. 경남 사천의 대나무 뿌리에서 본 인이 발견하여 이태리 선충학자와 공동발표한 선충이다. 최근에는 우리나라의 고랭지 배추재배지에서 사탕무우시스트선충과 클로버시스트선충이 대발생하여 심각한 피해 를 주고 있다. 사탕무우시스트선충은 사탕무우를 비롯한 배추, 양배추, 케일, 겨자 등 218종 이상의 기주식물에, 클로버시스트선충은 배추, 딸기, 클로버 등 110여종 이상의 기주식물에 피해를 주고 있다.  

 

Q 정기자 성비는 차세대 생식과 번성에 영향을 준다. 선충의 성비는 어떻게 되나?

A 추박사 식물기생선충의 성비는 종류에 따라 다양하다. 어떤 그룹에서는 암수 비율이 비슷하나 어떤 그룹은 암컷이 많기도 하고 또 수컷이 많기도 하다. 특히, 뿌리혹선충의 성비는 환경에 따라 차이가 난다. 높은 밀도, 먹이부 족, 극한 온도, 기타 불리한 환경에 처하여 스트레스를 받게 되면 유충은 높은 비율로 수컷이 되고 암컷의 수는 감소한다. 감자시스트선충은 감자뿌리 1cm당 14마리 이하면 수컷보다 암컷이 많고 14마리 이상이면 수컷이 많아진다. 이는 유용한 영양의 양과 관계가 있으며,  암컷이 수컷보다 영양을 더 필요로 하기 때문이다.

 

Q 정기자 선충의 성은 어떻게 구성되고 또 어떻게 번식 하나?

A 추박사 생식체가 정충이면 수컷이고 알이면 암컷이다. 대부분의 선충은 암수딴몸으로 양성생식을 하지만 선충 의 종류에 따라서는 자웅동체(암수한몸)생식 또는 단위 생식으로 번식한다. 하나의 개체가 정충과 알을 생산하 면 암수한몸(자웅동체) 생식이고, 알만 생산되어 정충이 없이 배로 발육하면 단위생식 암컷이다.

 

Q 정기자 선충의 암컷 생식계는 어떻게 이루어져 있나?
A 추박사 선충의 암컷은 난소, 질, 음문으로 생식계를 구성 하고 있다. 정상적인 암컷은 1개 혹은 2개의 생식선을 가 지고 있다. 생식선은 음문을 중심으로 자궁, 수란관, 수 정낭, 난소로 구성된다. 음문은 복부에서 외부로 열려져 있고 근육관인 질에 연결되어 있다. 질은 자궁으로 연결 된다. 난소는 수에 따라 1개인 단난소형, 2개인 쌍난소형 이 있고, 방향에 따라 구강부 쪽으로 뻗은 전난소형, 꼬 리 쪽으로 뻗은 후난소형, 양방향으로 뻗은 양난소형이 있다.


Q 정기자 선충의 수컷 생식계는 어떻게 이루어져 있나?

A 추박사 선충의 수컷 생식계는 정소와 교접자로 이루어 져 있다. 정소는 수에 따라 하나의 생식선을 가진 단정소 형과 2개의 생식선을 가진 쌍정소형이 있다. 정소는 저 정낭과 수정관에 이어진다. 수정관은 총배설공 앞에 있 다. 총배설공은 수컷의 교접자와 소화계의 개구부다. 수 컷의 교접자는 암컷과의 교미에 사용된다. 암컷의 음문 을 열어 정충의 전달을 쉽게 해 준다. 교접자는 교접자 병, 교접자간으로 이루어져 있고, 교미를 하는 동안 교접 자를 원활하게 유도하는 부자와 교접도편이 교접자 끝부 분의 아래와 위에 각각 있다.

 



 



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