■ 연구기관
미국 아이다호 대학 식물·토양·곤충과학과
■ 연구내용 개요
병원성 및 기생성 생물은 기주와 세포 및 조직수준에서 다양한 상호작용을 통하여 기주식물을 바꾸어 전염을 증진시킨다. 바이러스에 감염된 식물에서 키운 진딧물 R. padi 와 바이러스에 감염되지 않은 식물에서 키운 R. padi의 기주식물 선호도를 조사하였다. 원통에 거치대를 사용하여 이원적 선택을 할 수 있는 생물검정 실험 시설을 하여, BYDV 바이러스를 취득한 곤충과 감염되지 않은 곤충이 BYDV 감염된 밀 또는 거짓 바이러스 접종한 밀을 선택할 수 있도록 하였다. 바이러스를 취득한 것과 취득하지 않은 진딧물은 구분된 거치대에서 동시에 테스트하였다. 각 거치대에는 BYDV 감염시킨 것과 거짓 감염시킨 잎 끝이 원통의 구멍을 통하여 외부로 부터 들어가도록 하여 BYDV 감염된 것과 거짓 감염된 식물을 진딧물들이 정착해서 생물검정 동안에 식물을 먹도록 하였다. 진딧물 방사는 거치대에 2.5cm 직경의 구멍을 뚫어서 바이알에 들어있는 진딧물이 유리관을 통하여 거치대로 들어갈 수 있도록 하였다.
바이러스를 취득한 진딧물과 취득하지 않은 진딧물의 반응을 72시간 동안 매 12시간 마다 BYDV 감염된 식물 또는 거짓 접종한 식물에 정착하는 진딧물의 수를 조사하여 비율로 비교하였다. 72시간은 바이러스에 감염되지 않은 진딧물이 BYDV 감염된 식물에 노출하였을 때 바이러스를 획득하기에 충분한 시간이며 반면 12 시간은 비감염된 진딧물이 감염이 되기에는 충분하지 않은 것으로 생각되는데 바이러스의 잠복기 때문이다. 따라서 처음 12기간 동안 관찰하고 시간 경과에 따라 반응이 집적된 72시간 후를 비교하였다. 결론적으로 바이러스를 보유하고 있지 않은 진딧물은 바이러스를 보유한 진딧물과 비교하여 유의성 있게 최초 12시간 관찰시점에서 BYDV에 감염된 밀을 선호하였다. 반면에 바이러스를 보유한 진딧물은 유의성 있게 가짜 접종된 바이러스에 감염되지 않은 밀을 선호하였다.
매개충의 이러한 행동 변화는 진딧물이 획득한 바이러스 입자에 의한 직접적인 영향 또는 바이러스 감염된 기주식물로부터 나오는 신호에 곤충이 노출되었기 때문이다. 바이러스 획득으로 인한 바이러스의 매개곤충에 미치는 직접적인 영향의 가능성을 따로 분리하여 알아보기 위해 기내에서 감염된 것과 감염되지 않은 진딧물을 얻기 위한 feeding 실험을 수행하였다. 매개곤충을 우선 바이러스가 없는 식물에서 키웠으며 바로 이들을 순화된 BYDV 바이러스 입자 또는 바이러스를 보유하지 않은 인공 체관을 넣은 feeding 챔버로 옮겼다. 바이러스를 획득한 매개충과 획득하지 않은 매개충의 기주 식물 선호도 실험은 앞에서 설명한 원통에서 12시간마다 72시간 수행하였다. 결과, 바이러스를 획득하고 있지 않은 진딧물은 바이러스를 보유한 진딧물에 비해 초기 관찰시점에서 유의성 있게 BYDV 감염된 밀을 선호하였다. 바이러스를 보유한 진딧물은 바이러스를 보유하고 있지 않은 진딧물에 비해 유의성 있게 바이러스에 감염되지 않은 밀을 선호하였다. 
인공먹이를 먹이면서 바이러스를 획득한 진딧물은 감염된 식물을 먹여서 BYDV를 획득한 진딧물과 유사한 결과로 보여주어서 매개충에 의한 기주식물의 선호도 변화는 감염된 기주식물을 먹인 간접적인 영향보다는, 매개충의 바이러스획득에 의한 직접적인 효과에 의한 것이라는 것을 확인시켜 주었다. 매개충의 바이러스 획득에 의한 기주 식물 선발 행동에 대한 직접적인 영향에 의한 바이러스 확산을 증진시키는 것은 매개충의 병원체 조작의 진화적인 전략과 일관성 있는 현상이다.
이 연구결과는 병원균과 기생성 생물에 의한 매개충의 조절의 생태학적 진화적인 중요성을 보여주고 있다. 우리의 결과가 비록 식물바이러스가 그들의 매개충에 대한 직접적인 관여에 대한 특이 세포적인 분자 기작을 설명하지는 못하지만 추후 매개충에 대한 병원균의 매개 조작의 연구에 대한 기초연구가 될 것이다. 기주 매개충 상호작용의 진화는 그동안 일부 제시된 바 있었으며, 이 결과는 바이러스 전염기작에 대한 연구의 중요성을 보여주고 있다. 기주 식물체 바이러스 매개충의 상호작용에 대한 폭넓은 이해는 농업에서 매개충과 식물병의 관리를 개선할 수 있게 할 것이며, 식물 바이러스의 자연계에서의 역할 및 집단 및 생태계 수준에서의 생태학적 과정에 대한 영향을 이해하게 할 것이다. 
■ 연구 내용 요약
병원균과 곤충은 기주와 매개체의 행동을 변화시켜 그들의 전염 확산을 증진시킨다. 식물의 경우 이는 주로 매개충에게 한정된 효과인데, 왜냐하면 매개충은 이동이 가능하여 식물 기주의 병해충 감염상태에 따라 선호도에 변화를 나타내기 때문이다. 이 논문은 식물이 바이러스에 감염되면서 직접적으로 매개곤충의 기주 선호도를 바꾸는 것을 증명하는 내용이다. 진딧물 (Rhopalosiphum padi)이 기내에서 먹이를 먹는 동안(feeding) Barley yellow dwarf virus (BYDV)을 취득한 후에는 감염되지 않은 밀을 선호하지만, 바이러스를 획득하지 않은 진딧물은 BYDV 감염된 식물을 선호하였다. 바이러스를 획득한 매개충은 감염되지 않은 기주를 선호하고 바이러스를 획득하지 않은 매개충은 바이러스에 감염된 식물을 선호하는 행동은 결국 바이러스의 전염확산을 증진시키게 된다.
■ 국내기술수준과 전망
매개곤충이 바이러스 획득한 후에는 바이러스에 감염되지 않은 작물을 선호하는 특성을 이용하여 유인식물을 활용하여 바이러스 방제에 응용해 볼 수 있을 것이다.
 
■ 참고문헌 및 사이트
● Ingwell, L.L., Eigenbrode, S.D. and Bosque-Perez, N.A. Plant viruses alter insect behavior to enhance their spread. 2012. Scientific reports. 2:578. DOI: 10.1038/srep00578
■ 자료제공 : 농촌진흥청 국립원예특작과학원 온난화대응농업연구센터 농업연구관 정봉남