잡초와 바이러스, 박테리아, 곰팡이, 곤충 등 다른 해충과의 경쟁으로 인한 식물 피해는 생산성을 크게 저해하고, 어떤 경우에는 작물을 완전히 파괴할 수도 있습니다. 오늘날에는 병충해 저항성 품종을 사용하고, 생물학적 방제법을 활용하고, 살충제를 사용하여 식물 병충해, 곤충, 잡초 및 기타 해충을 방제함으로써 안정적인 작물 수확량을 확보하고 있습니다. 1983년에는 식물 병충해, 선충류, 곤충으로부터 작물을 보호하고 피해를 제한하기 위해 제초제를 제외한 살충제에 13억 달러가 지출되었습니다. 살충제를 사용하지 않았을 경우 발생할 수 있는 잠재적 작물 손실은 이보다 훨씬 더 큽니다.
약 100년 동안 병충해 저항성 육종은 전 세계 농업 생산성의 중요한 요소였습니다. 그러나 식물 육종으로 얻은 성과는 대부분 경험적 결과이며 일시적일 수 있습니다. 즉, 저항성 유전자의 기능에 대한 기본 정보가 부족하기 때문에 연구는 특정 대상을 대상으로 하기보다는 무작위적인 경우가 많습니다. 또한, 새로운 유전 정보가 복잡한 농업생태계에 도입됨에 따라 병원균 및 기타 해충의 특성이 변화하기 때문에 어떤 결과도 단기적인 효과를 나타낼 수 있습니다.
유전자 변화의 효과를 보여주는 훌륭한 사례는 잡종 종자 생산을 돕기 위해 대부분의 주요 옥수수 품종에 도입된 불임성 꽃가루 형질입니다. 텍사스(T) 세포질을 가진 식물은 세포질을 통해 이 웅성 불임 형질을 전달하며, 이는 특정 유형의 미토콘드리아와 관련이 있습니다. 육종가들에게는 알려지지 않았지만, 이 미토콘드리아는 병원성 곰팡이가 생성하는 독소에 대한 취약성을 가지고 있었습니다.헬민토스포리움마이디스그 결과 1970년 여름 북미에서는 옥수수 잎마름병이 유행하게 되었습니다.
살충제 화학물질 발견에 사용된 방법 또한 대부분 경험적이었습니다. 작용 기전에 대한 사전 정보가 거의 또는 전혀 없는 상황에서, 화학물질을 시험하여 표적 곤충, 곰팡이 또는 잡초를 죽이면서도 작물이나 환경에 해를 끼치지 않는 물질을 선별합니다.
경험적 접근법은 일부 해충, 특히 잡초, 곰팡이병, 곤충 방제에 엄청난 성공을 거두었지만, 이러한 해충의 유전적 변화가 종종 내성 식물 품종에 대한 병원성을 회복하거나 살충제에 대한 내성을 갖게 할 수 있기 때문에 이러한 노력은 계속되고 있습니다. 이처럼 겉보기에 끝없는 감수성과 내성의 악순환에서 부족한 것은 해충이 공격하는 생물과 식물에 대한 명확한 이해입니다. 해충의 유전학, 생화학, 생리학, 기주 및 이들 간의 상호작용에 대한 지식이 증가함에 따라, 더욱 정확하고 효과적인 해충 방제 방안이 고안될 것입니다.
이 장에서는 식물 병원균과 곤충을 방제하는 데 활용될 수 있는 근본적인 생물학적 기전을 더 잘 이해하기 위한 여러 연구 접근법을 제시합니다. 분자생물학은 유전자를 분리하고 그 작용을 연구하는 새로운 기법을 제공합니다. 감수성 및 저항성 기주 식물, 그리고 병원성 및 비병원성 병원균의 존재를 활용하여 기주와 병원균 간의 상호작용을 조절하는 유전자를 확인하고 분리할 수 있습니다. 이러한 유전자의 미세 구조 연구는 두 생물체 사이에서 발생하는 생화학적 상호작용에 대한 단서를 제공하고, 병원균과 식물 조직에서 이러한 유전자가 어떻게 조절되는지 알아낼 수 있습니다. 앞으로는 저항성에 필요한 바람직한 형질을 작물에 전달하는 방법과 기회를 개선하고, 반대로 특정 잡초나 절지동물 해충에 병원성을 갖는 병원균을 개발하는 것이 가능할 것입니다. 곤충의 신경생물학과 변태, 휴면, 번식을 조절하는 내분비 호르몬과 같은 조절 물질의 화학 및 작용에 대한 이해가 높아지면, 생활 주기의 중요한 단계에서 곤충 해충의 생리학적 특징과 행동을 교란시켜 곤충 해충을 방제하는 새로운 길이 열릴 것입니다.
게시 시간: 2021년 4월 14일