½Ä¹°°ú °ïÃæÀº ´Ù¾çÇÑ »óÈ£ÀÛ¿ëÀ» ¸Î°í ÀÖ´Ù. ƯÈ÷, °ïÃæÀÇ 70%ÀÌ»óÀº ½Ä¹°À» ¼·½ÄÇÏ´Â ÃʽİïÃæÀ¸·Î ¾Ë·ÁÁ® ÀÖ´Ù. ±×·¸´Ù¸é Áö±¸»ó¿¡ °¡Àå ³ôÀº »ý¹°·®À» °¡Áö°í ÀÖ´Ù°í ¾Ë·ÁÁø °ïÃæµéÀÇ °ø°Ý¿¡ ½Ä¹°Àº ¾î¶»°Ô »ì¾Æ³²¾ÒÀ»±î? ¾ÆÁ÷ ¿ì¸® Áö±¸°¡ Ǫ¸£´Ù´Â °ÍÀº ÁøÈÀûÀ¸·Î ½Ä¹°°ú ÃʽİïÃæ°£ÀÇ ÀüÀïÀº ¾ÆÁ÷±îÁö ÁøÇà ÁßÀ̶ó´Â Àǹ̷Π»ý°¢Çغ¼ ¼ö ÀÖ´Ù. ½ÇÁ¦·Î ½Ä¹°°ú ÃʽİïÃæÀÇ °øÁøÈÀÇ °úÁ¤ ¼Ó¿¡¼ ½Ä¹°Àº ´Ù¾çÇÑ ¹æ½ÄÀÇ ¹æ¾îÀü·«À» ¼ö¸³ÇØ¿Ô´Ù[1]. ±× °á°ú ¸¹Àº ÃʽİïÃæµéÀº ƯÁ¤ ±âÁֽĹ°À» ¼±È£ÇÏ´Â ±âÁÖƯÀ̼º(host specificity)¶ó´Â °ÍÀ» ȹµæÇØ¿Ô°í, ÀÌ°ÍÀÌ ¿Ö ¿ì¸®°¡ ƯÁ¤ °ïÃæÀ» ƯÁ¤ ½Ä¹°¿¡¼ ÁÖ·Î °üÂûÇÒ ¼ö ÀÖ´Â ÀÌÀ¯´Ù. ´ã¹è¹Ú°¢½Ã ³ª¹æ(tobacco hornworm)Àº ´ã¹è¿¡¼ ÁÖ·Î °üÂûµÇ°í ¹èÃßÈò³ªºñ´Â ¸¹Àº ¹èÃß°ú ½Ä¹°¿¡¼ ÁÖ·Î °üÂûµÇ´Â °Íµµ ½Ä¹°°ú ÃʽİïÃæÀÇ Ä¡¿ÇÑ ÀüÀïÀÇ ÁøÈÀû °á°ú¹°À̶ó°í º¼ ¼ö ÀÖ´Ù(±×¸² 1a). À̵é ÃʽİïÃæµéÀº °¢°¢ÀÇ ±âÁÖ ½Ä¹°µéÀÌ ¹æ¾î¸¦ À§ÇØ »ý»êÇس»´Â ´Ù¾çÇÑ ÀÌÂ÷´ë»ç»ê¹°(plant secondary metabolites)À» ƯÀÌÀûÀ¸·Î ºÐÇØÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù°í ¾Ë·ÁÁ® ÀÖ´Ù[2,4]. ÇÏÁö¸¸, Èò°¡·çÀÌ(whitefly)¿Í ½Ä¹°ÀÇ °ü°è´Â ¾Õ¼ ¾ð±ÞÇÑ °ü°è¿Í´Â ²Ï³ª »óÀÌÇÑ ¾ç»óÀ» º¸ÀδÙ. °èÅëÀûÀ¸·Î ±Ù¿¬µµ°¡ ¸Õ ½Ä¹°µé ¸ðµÎ¸¦ ¼·½ÄÇϱ⠶§¹®ÀÌ´Ù(±×¸² 1b). ±×³É ¼·½ÄÀÌ °¡´ÉÇÏ´Ù´Â Á¤µµ°¡ ¾Æ´Ñ ´Ù¾çÇÑ ÀÛ¹°ÀÇ »ý»ê¼º¿¡ Å« ¿µÇâÀ» ÁÙ Á¤µµ·Î ¾Ë·ÁÁ® ÀÖ´Ù. µû¶ó¼ ¸¹Àº ÇÐÀÚµéÀº Èò°¡·çÀÌÀÇ ±¤½Ä¼º¿¡ ´ëÇØ Å« °ü½ÉÀ» °¡Áö°í µÇ¾ú°í, Èò°¡·çÀÌ°¡ ´Ù¾çÇÑ ½Ä¹°À» ¸ÔÀ» ¼ö ÀÖ´Â ÀûÀÀ±âÀÛ¿¡ ´ëÇÑ ¿¬±¸°¡ ÀÌ·ç¾îÁö°Ô µÇ¾ú´Ù.
Èò°¡·çÀÌÀÇ ±¤½Ä¼ºÀÇ ºñ¹ÐÀ» Ç® ¼ö Àִ ù¹ø° ¿¼è´Â Èò°¡·çÀÌ¿¡ ÀÇÇØ °ø°ÝÀ» ¹ÞÀº ½Ä¹°¿¡¼ ÀÚ½º¸ó»ê(jasmonic acid, JA)°¡ ¾Æ´Ñ »ì¸®½Ç»ê(salicylic acid, SA)ÀÌ Áõ°¡ÇÏ´Â Çö»ó¿¡¼ ½ÃÀ۵Ǿú´Ù. ÀϹÝÀûÀ¸·Î ÈíÁóÀ» ÇÏ´Â ÃʽİïÃæ(sucking herbivore)ÀÇ °ø°Ý¿¡ ½Ä¹°Àº »ì¸®½Ç»êÀ» Áõ°¡½ÃÅ°´Â °ÍÀ¸·Î ¾Ë·ÁÁ® ÀÖ¾î °ú°Å¿¡´Â À̵é ÃʽİïÃæÀ» ¹æ¾îÇÔ¿¡ ÀÖ¾î »ì¸®½Ç»êÀÌ Áß¿äÇÒ °ÍÀ̶ó°í ¿©°ÜÁ³´Ù. ÇÏÁö¸¸, ÀÌÈÄ ¿¬±¸µé¿¡¼ ÈíÁóÀ» ÇÏ´Â ÃʽİïÃæÀÇ ¹æ¾î¿¡¼µµ ÀÚ½º¸ó»êÀÌ Áß¿äÇÏ´Ù´Â °ÍÀÌ ±Ô¸íµÇ¾ú´Ù. µû¶ó¼ ÈíÁó ÃʽİïÃæ¿¡ ÀÇÇؼ ½Ä¹° ³»ºÎ¿¡ Áõ°¡ÇÏ´Â »ì¸®½Ç»êÀº ´õ ÀÌ»ó ½Ä¹°ÀÌ Áõ°¡½ÃÅ°´Â °ÍÀÌ ¾Æ´Ñ °ïÃæÀÌ Áõ°¡½Ãų °ÍÀ̶ó´Â °¡¼³ÀÌ ´õ¿í´õ ÁöÁö¸¦ ¹Þ°Ô µÇ¾ú´Ù. ¿À´Ã ù¹ø°·Î ¼Ò°³ÇÏ°íÀÚ ÇÏ´Â ³í¹®Àº Èò°¡·çÀÌÀÇ Ä§»ù¿¡¼ ¸¸µé¾îÁö´Â Bt56À̶ó´Â ´Ü¹éÁúÀÌ ½Ä¹°ÀÇ »ì¸®½Ç»ê »ýÇÕ¼º°úÁ¤À» ÃËÁø½ÃŲ´Ù´Â °ÍÀ» ±Ô¸íÇÏ¿´´Ù[5]. À§ ¿¬±¸¿¡¼ Bt56À̶ó´Â ´Ü¹éÁúÀÌ ´ã¹èÀÇ KNOX Àü»çÀÎÀÚ Áß ÇϳªÀÎ NTH202¿Í ¹°¸®ÀûÀ¸·Î °áÇÕÀ» ÇÏ°í NTH202ÀÇ ¹ßÇöÀÌ ÀúÇØµÈ ½Ä¹°¿¡¼ Èò°¡·çÀÌÀÇ ¼ºÀåÀÌ Áõ°¡ÇÏ´Â °ÍÀ» ¹ÙÅÁÀ¸·Î NTH202¸¦ ÅëÇؼ Bt56´Ü¹éÁúÀÌ ÀÛ¿ëÀ» ÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù´Â °¡´É¼ºÀ» º¸¿©Áá´Ù(±×¸² 2a). ÇÏÁö¸¸, NTH202ÀÇ ¹ßÇöÀÌ ÀúÇØµÈ ½Ä¹°¿¡¼ »ì¸®½Ç»êÀÇ ¾çÀÌ º¯ÇÏÁö ¾Ê´Â´Ù´Â Á¡°ú Bt56´Ü¹éÁúÀÌ NTH202¿¡ ¾î¶² ¿µÇâÀ» ¹ÌÄ¡´ÂÁö°¡ ¸íÈ®ÇÏÁö ¾Ê¾Æ ¾ÆÁ÷ ´õ ¸¹Àº ¿¬±¸°¡ ÇÊ¿äÇÑ ½ÇÁ¤ÀÌ´Ù.
µÎ¹ø° °¡´É¼ºÀº ÃÖ±Ù Å« ºÎ°¢À» ³ªÅ¸³»°í ÀÖ´Â °ïÃæÀÇ Çص¶(detoxicifcation)´É·ÂÀ» ¹ÙÅÁÀ¸·Î ÇÏ°í ÀÖ´Ù. ¸¸¾à Èò°¡·çÀÌ°¡ ¸¹Àº ½Ä¹°µéÀÌ °øÀ¯ÇÏ°í ÀÖ´Â ÁÖ¿ä ÀÌÂ÷´ë»ç»ê¹°µéÀ» È¿°úÀûÀ¸·Î ºÐÇØÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù¸é, ±âÁÖƯÀ̼ºÀ̶ó´Â º®À» ³Ñ¾î¼± ±¤½Ä¼º ÃʽİïÃæÀ¸·Î ³²À» ¼ö ÀÖÀ» °ÍÀÌ´Ù. ¿À´Ã ¼Ò°³ÇÏ°íÀÚ ÇÏ´Â µÎ¹ø° ³í¹®Àº Èò°¡·çÀÌ°¡ ½Ä¹°ÀÇ À¯ÀüÀÚ¸¦ ¹Þ¾Æµé¿© ÁøÈÀûÀ¸·Î ¼º°øÀûÀÎ ÇØÃæÀÌ µÇ¾ú´Ù°í ¸»ÇÏ°í ÀÖ´Ù[6]. Àû¾îµµ 3500¸¸³â Àü¿¡ ½Ä¹°°ú Èò°¡·çÀÌ »çÀÌÀÇ À¯ÀüÀÚÀÇ ±³È¯(horizontal gene transfer)ÀÌ ¹ß»ýÇßÀ» °ÍÀ̶ó°í ³í¹®À» ÃßÁ¤ÇÏ°í ÀÖ´Ù. À¯ÀüÀÚÀÇ À̵¿Àº ¹Ì»ý¹°°£ ȤÀº ½Ä¹°°ú ¹Ì»ý¹° ±×¸®°í °ïÃæ°ú ¹Ì»ý¹° »çÀÌ¿¡¼´Â ¹ß»ýÇÑ´Ù´Â °ÍÀÌ ¾Ë·ÁÁ® ÀÖÀ¸³ª ½Ä¹°¿¡¼ °ïÃæÀ¸·Î À¯ÀüÀÚ°¡ À̵¿ÇÑ »ç·Ê´Â ¸Å¿ì µå¹® »ç·Ê·Î ¾ÆÁ÷±îÁö ¾î¶»°Ô À̵¿ÀÌ °¡´ÉÇÑÁö´Â ¾Ë·ÁÁ® ÀÖÁö ¾Ê´Ù(Âü°í·Î ÇöÀç±îÁö´Â ¹ÙÀÌ·¯½º¸¦ ¸Å°³·Î ¹ß»ýÇßÀ» °ÍÀ¸·Î ÃßÁ¤ÇÏ°í ÀÖ´Ù). ÀÌ À¯ÀüÀÚÀÇ Á¤Ã¼´Â ¹Ù·Î ¸¹Àº ½Ä¹°µéÀÌ ¹æ¾î¹°Áú·Î »ç¿ëÇÏ°í ÀÖ´Â Æä³î ¹è´çü (phenolic glycosides)¿¡ ¸»·Î´Ò»ê(malonates)À» ºÙÀÌ´Â Malonyl transferase(MaT)¶ó°í ºÒ¸®´Â È¿¼Ò¿´´Ù. ½Ä¹°ÀÌ »ý»êÇÏ´Â ¸¹Àº µ¶¼º¹°ÁúÀº ½Ä¹°¿¡°Ôµµ ÇØ·Î¿î ¿µÇâÀ» ÁÙ ¼ö Àֱ⠶§¹®¿¡ ½Ä¹°Àº µ¶¼º¹°ÁúÀ» ü³»¿¡ º¸°üÇϱâ À§ÇÑ ´Ù¾çÇÑ ±âÀÛÀ» °¡Áö°í ÀÖ´Ù. ±× Áß¿¡¼ ´ëÇ¥ÀûÀÎ °ÍÀÌ ´ú Çطοî ÇüÅ·Πº¸°üÀ» ÇÏ°í ÃʽİïÃæ¿¡°Ô °ø°ÝÀ» ¹Þ¾ÒÀ» ¶§ È°¼ºÈÇÏ´Â ¹æ½ÄÀÌ´Ù. ÀÌ·¯ÇÑ °úÁ¤¿¡¼ »ç¿ëµÇ´Â °ÍÀÌ ½Ä¹°ÀÇ MaT¿Í °°Àº À¯ÀüÀÚÀε¥, °ïÃæÀÌ ¹Ù·Î ÀÌ À¯ÀüÀÚ¸¦ ¡°ÈÉÃÄ°£ °Í¡±ÀÌ´Ù.
À§ ¿¬±¸°á°úµéÀº ÁøÈÀÇ ½ÂÀÚ°¡ ½Ä¹°ÀÌ ¾Æ´Ñ °ïÃæÀÏ ¼ö ÀÖ´Ù´Â Áõ°ÅÀÏ ¼öµµ ÀÖÁö¸¸, ´õºÒ¾î Èò°¡·çÀÌ¿Í °°Àº ±¤½Ä¼ºÀÇ ÇØÃæÀ» ¹æÁ¦Çϱâ À§ÇÑ Æ¯ÀÌÀûÀÎ ±â¼úÀÇ °³¹ßÀÇ °¡´É¼ºÀ» ¿¾îÁÖ´Â °á°ú·Î È°¿ëµÉ ¼öµµ ÀÖ´Ù. ÀÌ·¸µí ½Ä¹°°ú ÃʽİïÃæÀÇ »óÈ£ÀÛ¿ë¿¡ ´ëÇÑ »ýÅÂÀû ¿¬±¸´Â ¿À·£½Ã°£µ¿¾È ¸¹Àº ¿¬±¸°¡ ÁøÇàµÇ¾úÁö¸¸, ºÐÀÚÀû ÀÌÇØ´Â ¾ÆÁ÷ °ÉÀ½¸¶ ´Ü°è¿¡ ¸Ó¹°·¯ÀÖ´Ù. ½Ä¹°-°ïÃæ »óÈ£ÀÛ¿ë¿¡ ´ëÇÑ ¿¬±¸´Â ±× ÀÚü·Îµµ Èï¹Ì·ÓÁö¸¸, ÀÛ¹°°ú ÇØÃæÀÇ °ü°è¸¦ ÀÌÇØÇϴµ¥µµ Å« µµ¿òÀÌ µÈ´Ù´Â Á¡¿¡¼µµ ÀÀ¿ëÀû °¡Ä¡°¡ ³ô´Ù°í º¼ ¼ö ÀÖ´Ù. ±¹³»¿¡¼µµ ÀÌ·¯ÇÑ ¿¬±¸°¡ È°¹ßÈ÷ ÁøÇàµÇ±â¸¦ ¹Ù¶ó¸ç ±ÛÀ» ¸¶Ä£´Ù.
M. Erb, P. Reymond, Molecular Interactions Between Plants and Insect Herbivores. Annu. Rev. Plant Biol., 1-31 (2019).
M. C. Schuman, I. T. Baldwin, The Layers of Plant Responses to Insect Herbivores. Annu. Rev. Entomol. 61, 373-394 (2016).
S. Poreddy, S. Mitra, M. Schottner, J. Chandran, B. Schneider, I. T. Baldwin, P. Kumar, S. S. Pandit, Detoxification of hostplant’s chemical defence rather than its anti-predator co-option drives ¥â-glucosidase-mediated lepidopteran counteradaptation. Nat. Commun. 6 (2015), doi:10.1038/ncomms9525.
J. A. Ceja-Navarro, F. E. Vega, U. Karaoz, Z. Hao, S. Jenkins, H. C. Lim, P. Kosina, F. Infante, T. R. Northen, E. L. Brodie, Gut microbiota mediate caffeine detoxification in the primary insect pest of coffee. Nat. Commun. 6, 7618 (2015).
H. X. Xu, L. X. Qian, X. W. Wang, R. X. Shao, Y. Hong, S. S. Liu, X. W. Wang, A salivary effector enables whitefly to feed on host plants by eliciting salicylic acid-signaling pathway. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 116, 490-495 (2019).
J. Xia, Z. Guo, Z. Yang, H. Han, S. Wang, H. Xu, X. Yang, F. Yang, Q. Wu, W. Xie, X. Zhou, W. Dermauw, T. C. J. Turlings, Y. Zhang, Whitefly hijacks a plant detoxification gene that neutralizes plant toxins. Cell. 184, 1693-1705.e17 (2021).
¼¿ï´ëÇб³ »ý¸í°úÇкÎ, Çлç
¼¿ï´ëÇб³ »ý¸í°úÇкÎ, ¼®»ç
Friedrich-Schiller-Universitat Jena/ Max Planck Institute for Chemical Ecology, ¹Ú»ç
ÃæºÏ´ëÇб³ »ý¹°Çаú, Á¶±³¼ö