(Selectivin bioactivation is nematode-specific.a and b, Biomass-normalized and background-corrected HPLC chromatograms of lysates (a) and incubation buffers (b) from C. elegans (Ce), C. briggsae (Cb), P. pacificus (Pp), Rhabditophanes sp. KR3021 (KR), M. incognita (Mi), D. melanogaster (Dm), and D. rerio (Dr) larvae, as well as S. cerevisiae (Sc) cells, incubated in 100 µM selectivin-A. Selectivin-A and metabolite peaks are indicated. c, Total detectable production of M1 + M2 + M3 in lysate and buffer for each of the seven species tested. d, M2 tissue accumulation in each species tested. e, Unmodified selectivin-A tissue accumulation in each of the test species. AUC is area under the curve at 260 nm. Data are presented as mean ± SEM. For c and d, unpaired one-tailed Student’s t-tests were performed for all pairwise comparisons of means. The means sharing a letter are statistically indistinguishable (p > 0.01). The p-values for each comparison in c and d can be found in the Statistical Information subsection of the Methods. For e, unpaired one-tailed Student’s t-tests were performed relative to the C. elegans mean. P-values are shown. For c–e, n = 4 biological replicates for Ce, Cb, Pp, and Dr, and n = 3 biological replicates for KR, Mi, Sc, and Dm. Credit: Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06105-5)
일반적으로 해충이라고 하면 곤충을 생각하지만, 곤충만이 작물을 탐내는 유일한 유기체는 아닙니다. 사실 우리 눈에 보이지는 않지만, 토양에 살고 있는 선충류 (nematodes) 역시 식물에 기생해 작물에 손상을 주고 수확량을 줄일 수 있습니다. 전 세계적으로 보면 식물 기생 토양 선충류로 인한 손실은 연간 1000억 달러 이상인 것으로 생각되고 있습니다.
하지만 토양에 살고 있다는 특징 때문에 마구잡이로 해로운 살충제나 기타 독성 화합물을 뿌리기 어렵다는 점이 문제입니다. 현재 사용되는 살선충제는 토양에 있는 다른 유익한 동물이나 전혀 상관 없는 다른 동물에게도 피해를 입힐 수 있습니다.
토론토 대학의 앤드류 번스(Andrew R. Burns)가 이끄는 캐나다와 미국의 연구팀은 선충류의 사이토크롬 p450에 의해 활성화되는 선택적 이미다조티아졸 (imidazothiazole) 살선충제인 셀렉티빈 (selectivin)을 개발했습니다. 연구팀은 이 약물을 대표적인 기생 선충류인 고구마뿌리혹선충 (Meloidogyne incognita)에 사용했습니다.
고구마뿌리혹선충: https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1228155&cid=40942&categoryId=32455
이 약물의 특징은 목표인 뿌리혹선충류의 체내에서 효소에 의해 독성을 지니게 된다는 점으로 목표로 하지 않는 생물에게는 해를 끼치지 않도록 디자인된 것이라는 점입니다. 연구팀은 셀렉티빈을 온실 내에서 키우는 토마토 농장에서 테스트했습니다. 그 결과 셀렉티빈은 현재 사용되는 살선충제와 비교해서 비슷하거나 혹은 더 나은 성과를 거둔 반면 선충류를 제외한 다른 동물에는 해를 끼치지 않았습니다.
좀 더 연구가 필요하기는 하겠지만, 다른 생물에 해가 없다면 더 고농도로 뿌릴 수 있는 만큼 농작물에 해를 끼치는 선충류의 선택적인 조절에 큰 도움이 될 수 있습니다. 앞으로 연구 결과가 주목됩니다.
참고
https://phys.org/news/2023-05-selectivin-crop-parasitizing-nematodes-soil.html
Andrew R. Burns et al, Selective control of parasitic nematodes using bioactivated nematicides, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06105-5
Parasitic nematodes activate chemicals that can kill them, Nature (2023). DOI: 10.1038/d41586-023-01498-9
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