바이오인

→ 급격한 기후 변화, 도시화, 그리고 작물재배 환경의 변화에 따른 (re)-emerging 병원균에 의한 식물병 대발생은 전 세계 식량 안보에 큰 위협요인임. 이는 종 다양성 감소 및 병·해충 관리 비용의 증가, 그리고 인류 건강에 부정적 영향을 미치고 있음. (손실량: 벼- 30.3%(24.6~40.9%), 감자-17.2% (8.1~21%)) (Savary et al., Nature Ecology & Evolution, 2019)

→ 식물 면역반응은 크게 네 가지로 나누어 볼 수 있으며 그 특징은 다음과 같음.

→ →lor, H. H가 기주의 병 저항성과 병원체 병원성의 유전학적 이해에 대한 ‘유전자 대 유전자

가설(gene-→or-gene hypothesis)’을 제안한 이후 (→lor 1971), 20여 년의 시간이 지나 식물

에서 R 유전자가 분자적으로 클로닝되면서 ‘유전자 대 유전자 이론’에 기초한 식물-미생물

상호작용에 대한 연구가 본격화되었음.

→ 약 30년 전 식물에서 면역 수용체가 최초로 규명된 이후 병 저항성 식물 개발은 pattern recognition

receptor(PRR)와 병 저항성 단백질(disease resistance protein)을 활용한 전통 육종과 생명공학적

육종법이 폭넓게 적용되고 있음. 이러한 연구는 모델 식물인 애기장대 전장 유전체가 분석된 이후 급

격한 연구 발전이 이루어졌음. (Bent et al., Science, 1994; Jones et al., Cell, 2024)

→ 모델 식물을 이용한 심화 연구를 통해 현재 상기 언급한 네 가지 식물 면역반응 중 PTI와

ETI가 상호반응을 통해 감염 부위 식물 면역을 극대화하고, 이러한 국부적 면역 활성이 전신

면역 신호전달을 야기한다는 것이 밝혀졌음.

→ ETI에 관여하는 NLR(NOD-LIKE RECEPTOR 또는 NBS-LRR RECEPTOR) 단백질의

경우 동물의 apoptosome, in→lamasome을 구성하는 NLR 단백질과 유사하게 여러 개의

분자가 바퀴형 단백질 중합체인 resistosome을 형성한다는 것이 밝혀졌음.

→ 최근 들어 식물에서 pan-genome 분석을 통하여 병 저항성 유전자를 다량 발굴하고, 오믹스

연구에 기반을 두고 야생형과 재배종에서 병 저항성 유전자를 발굴한 바, 이의 도입을 통한

병 저항성 식물 육종 연구가 매우 활발히 일어나고 있음. (Barragan and Weigel, Plant Cell,

2021; Liu et al., BioRxiv, 2023)

→ 최근 국내 연구자인 손OO 교수가 교신저자로 참여한 논문에서 야생종 가지과 식물인 Solanum

americanum의 계통에 대한 re→erence genome을 완성하고 52개의 계통을 재시퀀싱하여 NLR

유전자라는 면역 수용체 유전자 집합인 pan-NLRome을 대량으로 발굴함과 동시에

Phytophthora. in→estans RXLR를 갖는 e→→ector에 대한 인식반응을 분석함. --> 이 데이터를

바탕으로 연구진은 특정 P. in→estans RXLR 효과기(PITG_22825, PITG_ 02860, PITG_04373)를

인식하는 Rpi-amr4, R02860, R04373이라는 세 가지 NLR 유전자를 클로닝함.

→ 이러한 식물 자원과 pan-genome 분석을 통하여 병 저항성 품종 개발에 필요한 새로운 병 저항성

유전자 소재를 발굴하는 것이 인류 증가에 대비한 안정적 식량 확보를 위해 매우 중요함.