농촌진흥청(청장 이승돈)은 135년 전 곰팡이병 감염 식물체 건조표본에서 곰팡이 분류용 유전자 염기서열을 해독하는 데 성공했다.

농촌진흥청 농업미생물은행(KACC)은 1995년부터 현재까지 30년간 우리나라의 다양한 식물에서 분리한 탄저병균 433균주를 보관하고 있다.

이중 환삼덩굴에서 분리한 탄저병 균주가 기존에 보고된 균주들과 유전적으로 차이가 나는 것을 발견했다.

환삼덩굴(Humulus scandense)은 삼과에 속하는 관속식물로서 길가, 들, 빈터 등에서 흔하게 자라는 덩굴성 한해살이풀로 번식력이 매우 강하고 다른 식물을 덮어 생육을 방해하므로 생태교란 식물로 지정되어 있다.

연구진은 환삼덩굴 탄저병균이 세계적으로 보고되지 않은 신종임을 밝히기 위해 유전적으로 가장 가까운 식물인 홉의 탄저병 균주와 유전적 특성을 비교했다. 이를 위해 미국 미시간주립대학교에 보존 중인 1890년 탄저병 감염 홉의 건조표본을 도입했다.

*홉(Humulus lupulus): 유럽 원산의 여러해살이 덩굴풀로서 암꽃이 특유의 향과 쓴맛을 주어 맥주 제조의 주요 원료로 사용됨

연구진은 현미경을 이용해 건조표본에서 탄저병 포자 덩어리를 모으고 탄저병 전용 프라이머를 제작해 리보솜 유전자를 포함한 5개 유전자의 염기서열을 해독할 수 있었다.

이는 세계적으로 가장 오래된 식물 건조표본에서 탄저병 균주의 분류용 유전자 염기서열을 해독한 것이다. 기존에 가장 오래된 기록은 1915년 식물 건조표본을 이용한 것으로, 해독 방법도 이번 실험보다 훨씬 복잡했다.

홉 탄저병균 유전자 염기서열을 해독한 결과, 환삼덩굴 탄저병균의 유전자와는 크게 다른 것으로 확인됨에 따라 우리나라 환삼덩굴 탄저병균은 신종(Colletotrichum humulicola)으로 세계 최초 보고됐다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 사이언티픽 리포트의 온라인판에 8월 게재됐다. 또한, 오래된 식물 건조표본에서 곰팡이 유전자 염기서열을 분석하는 방법이 네이처에서 운영 중인 실험 방법 관리 플랫폼(Protocol.io)에 소개됐다.

농촌진흥청 김상범 농업미생물과장은 “100년 이상 된 식물 건조표본에서 손쉽게 탄저병 균주 유전자 염기서열을 해독하는 방법을 개발함으로써 그동안 분류용 유전자 염기서열을 확보하지 못해 어려웠던 곰팡이 분류에 큰 도움을 줄 수 있게 됐다”라며, “한국에서 생태계 교란종으로 문제 되는 환삼덩굴에서 신종 탄저병균을 발견함으로써 환삼덩굴의 생물적 방제제 개발에도 기여할 것으로 기대한다.”라고 말했다.

한편, 농촌진흥청 농업미생물은행은 그동안 우리나라에서 발생한 식물 탄저병 분류 연구를 해왔다. 특히 경기 연천의 인삼밭에서 분리한 탄저병 균주를 신(新)기준표본으로 설정했는데, 이는 세계 인삼 탄저병 연구의 표준으로 활용되고 있다.

인삼 탄저병은 1929년 일본 학자들이 처음 보고했으나 기준표본을 설정하지 않아 연구에 어려움이 있었다.