본 기사는 ENN이 전하는 최신 환경뉴스입니다. 앞으로 본지는 ENN은 물론 전세계 환경전문 언론에서 전하는 세계 환경문제도 함께 전달, 보도할 예정입니다. (편집자주)
나뭇잎 주변의 '작은 토네이도'가 치명적인 식물 병원균을 퍼뜨린다.
[2024년 2월1일 = ENN] 전 세계적으로 농작물을 고사시킨 병원성 포자인 녹에 감염된 밀 식물의 잎에 빗방울이 떨어질 때 잎은 펄럭이며 포자를 분산시키는 작은 소용돌이의 공기를 만들어 건강한 식물을 감염시킬 수 있다.
사이언스 어드밴스(Science Advances) 1월 31일호에 기술된 고속 카메라를 이용한 이 효과의 분석은 포자뿐만 아니라 박테리아, 난균류, 바이러스 등 병원체가 잎에서 퍼지는 것을 줄이도록 돕는 전략을 설계하는 첫 단계가 될 수 있다.
매년 다양한 질병으로 인해 밀의 약 20%가 손실되며, 그 중 상당수는 공기 중으로 전염된다. 예를 들어, 공기 중의 밀 녹병 포자는 대륙 간 바람에 의해 잠재적으로 포착되어 대륙과 심지어 바다를 가로질러 이동하여 질병 통제를 어렵게 만들 수 있다.
이 연구는 비 방울이 유연한 잎을 흔들어 병원체를 초기에 분산시키는 원천에서 포자 분산을 분석한 첫 번째 연구이다.
이론적인 분석을 고속 카메라 영상에 적용하여 연구원들은 포자의 궤적과 진동하는 잎에 의해 생성된 소용돌이치는 움직임에 의해 포자가 어떻게 운반되는지 예측할 수 있었다.
"이것은 공중에 떠있는 작은 토네이도와 같다," 라고 이 논문의 교신저자이자 농업 생명 과학 대학의 생물 및 환경 공학부의 교수이자 대학원 연구 책임자인 정성환 교수가 말했다.
정성환 교수의 연구실에 있는 박사과정 학생인 자쉬안 우(Zixuan Wu)가 이 논문의 첫 저자이다.
분석을 위해 정교수와 동료들은 대규모 해양 및 대기 기류인 지구물리학적 흐름을 연구하는 데 일반적으로 사용되는 기술을 사용했다.
유체 역학을 전문으로 하는 과학자들은 오염이 어디로 갈 수 있는지 이해하기 위해 기름 유출과 같은 사건에 대한 해양의 더 큰 소용돌이 패턴을 예측하고 싶어 한다.
연구자들은 대기 중의 연기나 대기 오염을 추적하기를 원할 수 있다. 이 연구의 저자들은 튀는 밀의 잎 주변 공기에서 발견한 소용돌이를 이해하고 예측하기 위해 이러한 분석 기술을 사용하여 몇 자릿수로 축소했다.
"우리는 이러한 종류의 소용돌이치는 움직임의 크기를 설명하고, 그리고 언제 포자가 형성되고 어떻게 이동하는지 설명하기 때문에 모든 것이 예측 가능하다," 라고 정교수가 말했다.
이 연구는 전문 분야 내에서 종종 격리되는 기법을 취하여 일반적인 응용 분야 밖에서 적용하는 예이다.
실제 살아있는 포자를 가지고 작업하는 것에 대한 제한 때문에, 연구자들은 포자를 모방하기 위해 작은 중공 유리 입자를 사용했다.
연구원은 얼마나 많은 포자가 잎에서 나오는지, 어디로 갈 수 있는지, 그리고 어떻게 감염된 식물로부터 멀어지는지를 더 잘 이해하기 위해 그이 방법을 사용했다.
궁극적으로 이 연구는 포자가 건강한 식물을 감염시키는 것을 방지하는 방법을 찾는 향후 연구에 도움이 될 수 있다.
"우리는 아직 그 해결책을 알아낼 수 없었다," 라고 정교수는 말했다. "하지만 우리가 어떻게든 나뭇잎 주변의 이런 종류의 소용돌이 구조를 통제할 수 있다면, 우리는 새로운 식물로의 포자의 확산을 줄일 수 있을 것이다."
CALS(University of Integrative Plant Science Science Creading and Genetics 섹션)의 마크 소렐스(Mark Sorrells) 교수가 공동 저자이다.
사우스 다코타 주립 대학의 사이캣 바수(Saikat Basu), 한국 부산 대학의 김승호(Kim Seungho), 마이애미 대학의 프란시스코 베론 베라(Francisco Beron-Vera)도 공동 저자이다.
이 연구는 국립 과학 재단의 자금 지원을 받았다.
다음은 ENN과 CORNELL UNIVERSITY 가 전하는 뉴스링크입니다.
https://www.enn.com/articles/74044-tiny-tornadoes-around-leaves-spread-deadly-plant-pathogens
https://news.cornell.edu/stories/2024/01/tiny-tornadoes-around-leaves-spread-deadly-plant-pathogens
본지 객원기자(외신) 이상현 소개
서울 영동고등학교를 거쳐 미국 Beverly Hills 고등학교를 졸업하고 Parks College of Aviation & Engineering,에서 항공우주공학 석사를 취득했다.
미국의 McDonnell Douglas (현 The Boeing Company)와 NASA와의 연구 협업 및 파견 근무 등 다양한 경력을 거친 후 현재 국내 지에프오엔엠㈜ / 총괄사업 이사로 근무중이다.
