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2001. 7. 30.
[농림수산]콜로라도감자잎벌레에 대한 감자저항성
콜로라도감자잎벌레 Leptinotarsa decemlineata는 감자의 주요해충으로 30~50%의 생산량 감소를 초래할 수 있다. 화학적 방제가 감자보호체계의 주요구성요소로 계속되고 있다. 식물저항성은 지속 가능한 방제법과 호환 가능하며 화학살충제의 이용을 감소시킬 수 있는 종합적해충관리시스템의 중요한 부분인 것으로 생각된다. 곤충해충에 대한 작물의 감수성 감소는 곤충해충의 압력을 낮추고 해충개체군에 느리게 작용하거나 영향을 적게 미치는 생물 및 물리적 방제법의 이용을 가능하게 한다.
콜로라도감자잎벌레에 대한 저항성 감자품종의 개발 전망과 발전이 광범하게 개설되어 있다. 상업적인 감자품종은 곤충해충에 대한 감수성이 동일한 것으로 보인다. 그러나 수년 동안 감자육종프로그램에 곤충저항성을 도입할 필요성이 인식됐다. Solanum chacoense는 렙틴글라이코알칼로이드(leptine glycoalkaloid)를 생산하는 능력 때문에 감자육종에 이용되고 있다. 렙틴은 콜로라도감자잎벌레 성충의 섭식을 감소시키고 아성충 사망률을 증가시킨다. Solanum berthaultii는 콜로라도감자잎벌레의 섭식을 저해하고 소화생리에 부정적인 영향을 미치는 선모상체(glandular trichome)를 지니고 있기 때문에 이용된다. 아직 S. chacoense와 S. berthaultii를 이용한 상용의 품종은 생산되지 않고 있다. 야생형의 Solanum종은 상업적인 여러 품종의 병저항성 소스로 오랫동안 이용됐다.
곤충에 대한 대부분의 저항성 방식은 식물의 화합물 생산에 기초한다. 콜로라도감자잎벌레는 살충제를 해독화하는 것과 동일한 방법으로 새로운 저항성 품종에 적응하는 것이 가능하다. 이러 이유로 저항성의 원인이 되는 화합물이 확인돼야 하며 이 화합물을 해독화하는 곤충해충의 능력이 평가돼야 한다. 저항성 감자품종의 개발전략을 평가하기 위해서는 특성의 작용기작, 식물의 특성 수, 새로운 품종에 적응하는 곤충의 유전능력과 같은 모수가 확인돼야 한다.
감자품종의 개발과정은 상대적으로 길다. 이익이 되는 특성을 발현시키는 클론만이 선택된다. 곤충저항성은 본래 다유전적인데 이것은 저항성 부모로부터 새로운 저항성 계통까지 여러 유전자의 이동을 필요로 한다. 부모처럼 매우 높은 수준의 저항성을 발현시키는 유전자형의 이용은 수많은 다른 필수특성과 함께 수용할 수 있는 수준의 곤충저항성을 발현시키는 계통의 육종기회를 증가시킨다.
지난 1992년 Flanders 등은 많은 Solanum종의 유망한 저항성을 평가했다. 이들은 종내에 상대적으로 큰 변이가 존재함을 알아냈다. 이와 유사하게, 동일한 획득(주어진 장소에서 하나나 소수의 식물에서 채집된 종자)내나 장소간에 콜로라도감자잎벌레에 대한 저항성 수준에 변이가 관찰됐다. 상이한 감자종의 저항성 수준에 대한 포장평가는 저항성 방식이 알려지지 않았다는 사실로 복잡해진다. 평가과정은 계통의 화합물 함량보다는 오히려 해충개체군의 정량화에 따라야 한다. 표본조사과정은 저항성 방식이 항객성(식물에 콜로니를 형성하는데 실패)이거나 항생성(곤충의 대사작용에 부정적인 영향)인지를 고려할 필요가 있다. 콜로라도감자잎벌레의 모든 생활사 발육단계가 재배시기 동안 표본조사될 필요가 있다. 그리고 나서 동일한 식물에 대해 여러 변수가 여러 번 정량화 된다.
연령특이적 사망률, 수명, 번식력과 같은 적응모수들은 기주, 비기주, Bt형질전환 감자식물의 콜로라도감자잎벌레에 대한 상대적인 적합성을 평가하는데 이용됐다. 이 해충의 행동관찰과 생물적 반응양상의 평가는 저항성 감자의 작용방식에 대한 정보를 제공할 수 있다. 캐나다 농업농산식품부 감자연구센터의 Yvan Pelletier 연구팀은 곤충저항성에 대한 유전변이를 평가하고 3가지 저항성 Solanum 종의 콜로라도감자잎벌레에 대한 저항성 기작에 관해 정보를 모으고자 이번 연구를 수행했다.
콜로라도감자잎벌레에 대한 S. okadae, S. oplocense, S. tarijense의 저항성이 연구됐다. 반복된 포장시도에서 3종 모두 콜로라도감자잎벌레에 높은 수준의 저항성이 보였다. 동종의 유전자형간에 유의한 유전변이는 발견되지 않았다. 기주수락행동실험, 유충발육적합성시험, 잎소비시험, 성충생존 및 산란시험은 저항성 방식이 3가지 야생형 Solanum 종간에 다르다는 가설을 뒷받침하였다. S. okadae와 S. oplocense는 콜로라도감자잎벌레의 기주수락과 소비에 영향을 미쳤다. 콜로라도감자잎벌레가 이들 두 종에 상이하게 반응했기 때문에 섭식저해화합물의 양에 차이가 있다는 가설이 세워졌다. 다른 두 종과 달리 S. tarijense는 대개 성충의 무리화와 산란에 영향을 미쳤다.
* Yvan Pelletier
* Potato Research Centre, Agriculture and Agri-Food Canada, P.O. Box 20280, Fredericton, New Brunswick, Canada E3B 4Z7
(소스 : Entomologia Experimentalis et Applicata 100: 31-41, 2001년 7월호) |
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