배 검은별무늬병 저항성 유전자 탐색과 활용방안

2016-03-14 원예산업신문

단일 요인으로서 배 재배 시 가장 큰 어려움을 안겨주는 것은 검은별무늬병에 의한 피해이다.
2010년 경남 하동지역에서 기록된 피해는 전체 농가의 50% 이상에서 감염률이 나타나 심각성을 일깨워 주었고, 해마다 지속적인 피해가 반복되어 지난 2015년에는 안성·천안 지역의 일부 농가에서 감염률이 90% 이상 나타난 과원이 보고되어 국내 배 과원에서 검은별무늬병 방제 기술에 대한 촉각을 곤두세우고 있는 실정이다.
해마다 반복되는 피해의 원인 중 하나로서 감염 균주(Venturia nashicola)의 약제저항성이 제시되고 있는데 2015년 충북대학교 연구결과를 살펴보면 benzimidazole 계열의 농약에 대한 완벽한 내성을 보이는 균주들이 보고되었고 그 외에 ergosterol 생합성 저해 살균제에 대한 내성 역시 전국적으로 크게 증가된 것으로 나타나고 있다(2015, 김홍태). 검은별무늬병 감염균(V. nashicola)는 생활사(life cycle)가 짧기 때문에 변이 발생빈도가 높은 편이다.

현재 유통되는 방제제의 종류는 매우 다양하나 실제 살균효과와 연관된 유효성분의 종류는 제한적이다. 감염균을 방제하기 위하여 동일한 유효성분의 제제를 지속적으로 사용할 경우 처음에는 좋은 효과를 볼 수 있으나 곧 균주의 변이로 약제에 대한 내성을 획득하는 개체수가 증가하기 때문에 동일한 유효성분을 지속적으로 살포하면 대다수의 균주가 해당 약제에 대한 내성을 획득하게 되고 결국 해당 약제를 사용할 수 없는 지경에 이른다.
충북대학교 연구팀(’15, 김홍태) 결과에 따르면 이미 국내 감염균주에서 bendamidazole 계열의 살균제에 대한 강한 내성을 가지고 있는 균주들이 보고되었고 ergosterol 생합성 저해제 계열의 방제제에 대한 내성 역시 큰 폭으로 증가하고 있는 것이 확인되었다(표 1, 2).

따라서 검은별무늬병 방제에 대한 새로운 패러다임이 요구되고 있는 상황인데 이에 대한 근본적인 대책으로서 배나무의 병해저항성 유전자를 동정하여 품종에 도입하는 연구를 수행하고 있다.
배연구소에서는 주요 품종 및 유전자원들을 대상으로 국내에서 발병되고 있는 검은별무늬병 저항성과 연관된 유전자 탐색 연구를 수행하고 있는데, 검은별무늬병 저항성 유전자 동정을 완료하여 해당 유전자를 품종에 도입하게 된다면 기존 방제제의 효율을 극대화하여 약제 살포를 최소화할 수 있게 되고 농가 경영비 부담 및 노동력 소모를 줄일 수 있을 것이다.
검은별무늬병 저항성에 관여하는 유전자가 다수로 나타나고 있기 때문에 후보군이 다양하여 분석량에 따른 어려움을 겪고 있지만 지속적인 발전을 거듭하고 있다. 최근에는 검은별무늬병 저항성과 연관된 유전자의 위치를 밝히기 위하여 유전자 지도를 통해 연관된 분자표지를 탐색하였고 표현형 검정결과를 대응하여 검은별무늬병 저항성에 기여하는 유전자 군을 찾아내었다. 양적 형질로 나타나는 유전자 군의 특성을 밝혀내어 유효성을 검정하고 검은별무늬병 저항성 품종 육성을 위한 도구로서 활용하여 당면한 문제들을 해결하고자 한다.

▲구체적인 성과
△검은별무늬병 저항성 연관 유전자군 탐색
배나무의 검은별무늬병 저항성은 단일 유전인자에 의하여 조절되는 것으로 알려져 왔으나 실제 과원에서 관찰되는 현상으로부터 의구심이 제기되었고 교배실생들을 대상으로 한 실내검정 결과 저항성 개체와 감염된 개체의 분리비율이 1:1과 크게 벗어나 검은별무늬병 저항성이 복수의 유전인자에 의하여 조절될 가능성이 큰 것으로 보인다(표 3).

개발된 분자표지 세트를 기반으로 교배실생의 유전형을 판단하여 모본과 부본의 유전자 연관지도를 작성하고 표현형을 대입하여 검은별무늬병 연관 저항성 유전자를 탐색한 결과 모본(P19)의 linkage group(LG) 7에서 검은별무늬병 저항성에 크게 기여를 하는 유전자 군이 확인되어 해당 유전체 부위에서 검은별무늬병 저항성 유전자가 동정될 가능성이 큰 것으로 판단된다. 동정된 유전자의 도입을 통해 배나무가 검은별무늬병 저항성을 획득함이 증명된다면 향후 검은별무늬병 저항성 품종 육성 프로그램 효율을 획기적으로 개선할 수 있을 것으로 기대되며 이를 통해 개발된 검은별무늬병 저항성 품종은 배의 품질 개선을 통해 배 산업의 지속적이고 안정적인 발전을 견인할 것으로 판단된다.

■원예특작과학원 배연구소 농업연구사 원경호