1. 식물의 방어 체계 (미리 형성된 방어막)

 

 

식물의 방어 체계

 

식물들도 동물들 처럼 병에 걸리고 세균, 진균, 바이러스 등 식물을 위협하는 병원체의 피해를 입습니다.

식물들은 동물들 처럼 움직여서 피해를 회피하거나 방어할 수는 없지만, 그들만의 다양한 자기방어 전략이 있습니다.

식물의 첫번째 방어전략은 미리 형성된 구조적 방어와 화학적 방어 입니다.

           두번째 방어전략은 유도된 구조적 방어와 화학적 방어입니다.

           세번째 방어전략은 전신획득저항성(Systemic Acquired Resistance, SAR)입니다.

 

자! 그럼 이제 부터 식물의 방어체계를 정말 체계적으로 알아 가보겠습니다!

 

첫째, 미리 형성된 방어체계는 비특이성으로 즉 많은 병원체에 대해서 저항성을 가지고 있습니다.

이 방어체계의 두가지 구성은 물리적(구조적) 방어 와 화학적 방어 입니다.

          물리적 방어는 말 그대로 식물의 구조가 방벽으로 이용되 병원체의 침입을 방어하는 것 입니다.

          화학적 방어는 총칭 파이토아티시핀(Phytoanticipins)이라고 하는 항균성 화학물질을 사용해 방어합니다.

사람과 비교하자면 사람의 피부가 병원균의 침입을 막아주는 것과 혈액안에 백혈구가 돌아다니며 병원균을 죽이는 것과 같습니다. 위의 방어체계는 미리 형성되 있는 것이라 식물을 특정식물의 감염에 전문화 되지않은 병원체로 부터 보호합니다.

 

 물리적(구조적) 방어

식물의 표면은 첫번째 방어선입니다. 병원체가 공격을 하기전 식물은 구조적으로 방어책을 가지고 있습니다.

          왁스와 큐티클의 양

          기공(stomata)과 피목(lenticels)의 크기, 숫자, 모양, 위치.

          식물 표피의 세포벽 두꼐

 

호주의 코알라가 즐겨먹는 유칼립투스 식물의 어린 잎은 두꺼운 왁스층으로 덮여있어 병원체에 대한 물리적 저항성이 뛰어납니다. 하지만 늙은 잎은 왁스층이 두껍지가 않아 병에 걸리기 쉽습니다. 큐티클의 두께도 영향을 주는대 큐티클 층이 다른 두가지의 딸기 종 Fragaria  ovalis 와 큐티클 층이 7배 더 두꺼운 Fragaria chilvensis, 전자는 병원성 진균 Sphaerotheca maculans에게 취약하지만 후자는 잘 방어합니다.

 

많은 병원체들은 오직 기공과 피목을 통해서만 식물 안으로 침입합니다. 밀줄기녹병(Stem Rust of Wheat, Puccinia graminis)은 오직 열려있는 기공 안으로만 들어갈 수 있습니다. 오직 낮에만 기공이 열리는 밀 품종은 저항성입니다. 왜냐하면 그 병원균의 포자는 낮 동안 건조해지기 때문입니다. 또한 감자의 어린 피목은 코르크화 되지 않아 감자검은별무늬병(Potato Scab Disease, Actinomyces scabes)에 취약합니다.

 

세포벽의 저항력은 리그닌, 큐틴, 코르크, 규소등에 의해 결정 됩니다. 벼 안의 규소 함량은 진균인 Magnaporthe grisea에 의한 벼도열병(Rice Blast)의 방어에 도움을 줍니다. 또한 표피가 두꺼울 수록 병원체에 대한 저항성이 높아집니다.

 

화학적 방어

파이토안티시핀(Phytoanticipins)는 주로 건겅한 감염되지 않은 식물에게서 생산되는 제2차 대사산물 입니다. 이것의 역활은 잠재적 병원체의 성장을 막는 것입니다. 예를 들면 양파 표면의 페놀류(Phenolics) 물질들 프로토카테쿠익산(protocatechuic acid)과 카테콜(catechol)은 양파스머지균(Onion Smudge Fungus, Colletotrichum circinans)의 발아를 억제합니다. 기주식물 세포안의 파이토안티시핀은 주로 액포(vacuole)안에 있습니다. 파이토안티시핀의 종류는 매우 다양합니다. 시안화 글리코시드(Cyanogenic glycocides)는 파이토안티시핀의 한 종류로서 무독성을 지니고 있습니다. 하지만 식물세포질 효소 B-glucosidase, oxinitriliase 등이 세포의 파괴와 함께 노출되면 시안화 글리코시드와 반응을 일으켜 맹독성인 시안화수소(hydrogen cyanide)를 발생시킵니다.  시안화수소는 침입한 병원균의 산화 프로세스를 억제하고 결국엔 죽게 만듭니다.

 

하지만 균류도 가만히 있지 않고 여기에 대한 공격전략을 다신 만들었습니다. 예를 들어 사포닌 아베나신 (saponin avenacin) 파이토안티시핀을 만들어 내는 귀리와 밀은 avenacinase라는 효소를 만드는 진균 Gaeumannomyces graminis에 의해 감수성 입니다. 그 이유는 저 효소가 파이토아티시핀의 독성을 제거하기 때문입니다.

 

마무리

식물들은 병원체의 공격을 미리 형성된 방어전략을 사용해 대부분 방어합니다. 하지만 피할 수 없게도 병원체들은 그 방어전략을 넘을 수 있도록 특이화 하고 진화하고 있습니다. 그럼 다음에는 유도된 물리적 방어책과 화학책을 보겠습니다.