식물은 어떻게 초식 동물의 공격을 감지할까?

(Researchers have identified the first key biological switch in plants that sounds an alarm following attack by animals such as leaf-munching caterpillars. Credit: University of California - San Diego)

겉으로는 평화로워 보이는 식물들도 사실 순순히 초식 동물에게 먹히는 것은 아닙니다. 가시처럼 물리적인 방어 수단이 없는 경우에도 잎을 뜯어먹는 신호가 감지되면 화학 물질을 분비해 동물을 공격합니다. 이 과정은 30여년 전부터 알려져 있지만, 과학자들은 정확한 기전은 알지 못했습니다. 신경 세포도 없는 식물이 어떻게 초식 동물의 공격을 감지하는 기전은 아직도 일부 베일에 가려져 있습니다.

캘리포니아 대학 샌디에고 캠퍼스의 아담 스테인브레너(Adam Steinbrenner)와 그 동료들은 콩과 식물에서 애벌레의 공격을 감지하는 수용체를 찾아냈습니다. 연구팀이 찾아낸 인셉틴 수용체 (inceptin receptor, 약자 INR)은 애벌레의 침샘에서 나오는 소화효소인 인셉틴을 감지해 세포내 신호 전달 시스템을 자극합니다. 그러면 여러 가지 화학 물질이 나와 애벌레를 공격하는 것입니다.

잎이 파괴될 때 나오는 물질을 감지하는 시스템과 함께 초식 동물의 침샘에서 나오는 소화효소를 감지하는 시스템이 있을 것으로 추정하기는 했지만, 실제로 애벌레의 공격을 감지하는 수용체를 찾은 것은 이번이 처음이라고 합니다. 식물의 자연적인 방어 메카니즘을 이해한다면 해충에 내성을 지닌 작물 개량이나 유전 공학에 도움이 될 것으로 생각됩니다.

참고

Adam D. Steinbrenner et al. A receptor-like protein mediates plant immune responses to herbivore-associated molecular patterns, Proceedings of the National Academy of Sciences (2020). DOI: 10.1073/pnas.2018415117

https://phys.org/news/2020-11-reveal-defense-animal.html

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