잡초와의 경쟁 및 바이러스, 박테리아, 곰팡이, 곤충을 포함한 기타 해충으로 인한 식물 피해는 생산성을 크게 저하시키고 경우에 따라 작물을 완전히 파괴할 수도 있습니다. 오늘날 안정적인 작물 수확량은 내병성 품종, 생물학적 방제법, 그리고 식물 질병, 곤충, 잡초 및 기타 해충을 방제하기 위한 살충제 사용을 통해 얻어집니다. 1983년에는 식물 질병, 선충 및 곤충으로부터 작물을 보호하고 피해를 최소화하기 위해 제초제를 제외한 살충제에 13억 달러가 지출되었습니다. 살충제를 사용하지 않을 경우 발생할 수 있는 잠재적인 작물 손실액은 이 금액을 훨씬 초과합니다.
약 100년 동안 병해 저항성 품종 육종은 전 세계 농업 생산성 향상의 중요한 요소였습니다. 그러나 식물 육종을 통해 얻은 성과는 대부분 경험적인 것이며, 그 효과가 일시적일 수 있습니다. 즉, 저항성 유전자의 기능에 대한 기본적인 정보가 부족하여 연구가 특정 목표를 설정하기보다는 무작위적으로 진행되는 경우가 많습니다. 또한, 새로운 유전 정보가 복잡한 농업생태계에 도입됨에 따라 병원균 및 기타 해충의 특성이 변화하기 때문에, 육종 결과의 지속 기간도 짧을 수 있습니다.
유전적 변화의 효과를 보여주는 훌륭한 예는 잡종 종자 생산을 돕기 위해 대부분의 주요 옥수수 품종에 도입된 불임 꽃가루 형질입니다. 텍사스(T) 세포질을 가진 식물은 세포질을 통해 이 웅성 불임 형질을 전달하는데, 이는 특정 유형의 미토콘드리아와 관련이 있습니다. 육종가들은 알지 못했지만, 이 미토콘드리아는 병원성 곰팡이가 생성하는 독소에 대한 취약성도 가지고 있었습니다.헬민토스포리움메이디스그 결과 1970년 여름 북미에서 옥수수 잎마름병이 대유행했습니다.
살충제 화학물질 발견에 사용된 방법 또한 대부분 경험적이었다. 작용 방식에 대한 사전 정보가 거의 또는 전혀 없는 상태에서, 목표 곤충, 곰팡이 또는 잡초를 죽이면서 작물이나 환경에 해를 끼치지 않는 화학물질을 선별하기 위해 시험을 진행했다.
경험적 접근법은 특히 잡초, 곰팡이병, 곤충과 같은 일부 해충 방제에 엄청난 성공을 거두었지만, 이러한 해충의 유전적 변이로 인해 저항성 식물 품종에 대한 병원성을 회복하거나 살충제에 대한 저항성을 갖게 되는 경우가 많기 때문에 끊임없는 싸움이 계속되고 있습니다. 이러한 감수성과 저항성의 끝없는 순환에서 부족한 것은 해충과 그들이 공격하는 식물 모두에 대한 명확한 이해입니다. 해충의 유전학, 생화학적 특성, 생리적 특성, 숙주 식물 및 이들 간의 상호작용에 대한 지식이 증가함에 따라 더욱 효과적이고 목표 지향적인 해충 방제 방안이 개발될 것입니다.
이 장에서는 식물 병원균과 곤충 방제에 활용될 수 있는 근본적인 생물학적 메커니즘을 더 잘 이해하기 위한 몇 가지 연구 접근법을 제시합니다. 분자생물학은 유전자를 분리하고 그 작용을 연구하는 새로운 기술을 제공합니다. 감수성 및 저항성 숙주 식물과 독성 및 비독성 병원균의 존재를 이용하여 숙주와 병원균 간의 상호작용을 조절하는 유전자를 식별하고 분리할 수 있습니다. 이러한 유전자의 미세 구조 연구는 두 생물체 사이에서 발생하는 생화학적 상호작용과 병원균 및 식물 조직에서 이러한 유전자의 조절 기전에 대한 단서를 제공할 수 있습니다. 향후에는 작물에 저항성 형질을 도입하는 방법과 기회를 개선하고, 반대로 특정 잡초나 절지동물 해충에 대해 독성을 나타내는 병원균을 개발하는 것이 가능해질 것입니다. 곤충의 신경생물학과 변태, 휴면, 번식을 조절하는 내분비 호르몬과 같은 조절 물질의 화학적 성질 및 작용에 대한 이해가 증진되면, 곤충의 생애주기 중 중요한 단계에서 생리 및 행동을 교란시켜 해충을 방제할 수 있는 새로운 길이 열릴 것입니다.
게시 시간: 2021년 4월 14일