바나나 곰팡이 병 일으키는 주요 유전자 발견

(Fusarium wilt of banana (FWB) caused by Fusarium oxysporum f. sp. Cubense (Foc) tropical race 4 (TR4) with external symptoms of FWB in Cavendish banana. Credit: Zhang et al.)

다른 과일이나 작물과 달리 바나나는 사실상 품종에 하나뿐입니다. 왜냐하면 본래 주요 품종이던 그로 미첼 (Gros Michel)이 푸사리움 곰팡이 (Fusarium oxysporum)에 의한 파나마 병 혹은 푸사리움 바나나 시듦병 Fusarium wilt of banana (FWB)으로 인해 완전히 사라지다시피 했기 때문입니다.

다행히 푸사리움 곰팡이에 내성을 지닌 캐번디쉬 (Cavendish) 품종이 개발되어 우리가 지금도 바바나를 먹을 수 있게 됐습니다. 하지만 불행하게도 1990년 대에 케반디쉬 바나나에도 감염되는 Fusarium oxysporum f.sp. cubense (Foc) tropical race 4 (TR4) (이하 TR4)가 발견되면서 전 세계 바나나 농업은 위기를 맞고 있습니다.

물론 앞서 소개한 것처럼 과학자들은 TR4에 내성을 지닌 새로운 유전자 변형 바나나를 만들고 TR4의 병리 기전을 밝혀내는 등 대응책을 마련하고 있습니다.

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애머스트 메시추세스 대학 (University of Massachusetts Amherst)의 연구팀은 TR4를 포함한 푸사리움 곰팡이의 유전자를 분석했습니다. 그 결과 TR4가 1950년 대 파나마 병을 일으킨 곰팡이에서 진화한 것이 아니라 독립적으로 진화한 그룹이라는 사실을 알아냈습니다.

이보다 더 중요한 사실은 TR4의 독성 (virulence)과 관련된 유전자를 찾아냈다는 것입니다. 이 유전자는 산화질소 생성 및 제거에 관련된 것 두 가지로 이 유전자가 없으면 TR4의 독성이 현저히 줄고 바나나에 별 피해를 입히지 못하는 것으로 나타났습니다. 따라서 TR4 내성 바나나를 만드는 데 산화질소가 주요 목표가 될 수 있을 것으로 보입니다.

하지만 연구팀은 현재 바나나 전염병 유행이 단지 푸사리움 곰팡이 만의 문제는 아니라고 보고 있습니다. 케번디쉬 품종 하나만 재배하는 단일 경작 방식은 사실 전염병에 매우 취약할 수밖에 없는 구조입니다. 이런 단일 경작 방식으로는 TR4를 해결한 후에도 결국 같은 문제에 직면할 수밖에 없습니다. 병충해에 강하고 맛도 좋은 새로운 바나나 품종 개발이 시급한 이유입니다.

참고

https://phys.org/news/2024-08-banana-apocalypse-biologists-key-survival.html

Virulence of the banana wilt-causing fungal pathogen Fusarium oxysporum tropical race 4 is mediated by nitric oxide biosynthesis and accessory genes, Nature Microbiology (2024). DOI: 10.1038/s41564-024-01779-7

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