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§1. 바이러스병의
진단
식물병해의 병원이 바이러스라는 것을 결정하고 그 바이러스의 종류를 동정(identification)하는 것을 진단(diagnosis)이라 한다. 진단은 병의 방제대책을 수립하는데 필요한 필수적인 요건이다.
진단은 포장에 있어서 발생시기, 이병식물의 분포, 주위의 감염식물 유무, 병징의 관찰 등 오랜 경험에 의한 육안적인 관찰만으로도 진단이 가능한 경우가 있다. 이러한 진단을 포장진단(field diagnosis)이라 부른다. 한편 벼오갈병이나 감자잎말림병(엽권병)과 같이 병징이 독특한 것은 병든 식물의 병징만으로도 진단이 가능하다. 이러한 진단을 개체진단 또는 식물진단(plant diagnosis) 이라 한다. 그러나, 포장 진단이나 개체진단에 의해 병원바이러스가 밝혀진다는 것은 일부에 지나지 않는다. 전형적인 병징은 구별이 되지만 예를 들어 무에 감염된 CMV나 TUMV, 고추나 토마토의 CMV나 TMV, 호박이나 오이(1, 2)등에 발생하는 CMV나 WMV, 그외에도 많은 바이러스가 품종 또는 발병시기에 따라 병징이 비슷하여 구별이 어려운 경우가 많다. 또한 유전적인 원인으로 모자이크 무늬가 나타난다든지, 제초제의 약해, 생리장해 등에 의해서도 바이러스유사병징이 생긴다. 따라서 정확한 진단을 하기 위하여 지표식물에의 접종, 전자현미경관찰, 항 혈청반응의 실험 등을 필요로 한다.
바이러스병의 진단에 있어서도 병해와 병원체와의 관련 여부를 입증하기 위해서는 Koch의
원칙(Koch's postulates)이 성립되어야 한다. 즉, 이병식물로 부터 그 바이러스가 분리, 검출되어야 하며, 그 바이러스의 접종에
의해서 같은 병징이 나타나야 하며, 접종에 의해서 발병된 식물로 부터 같은 바이러스가 다시 분리되어야 한다.
1. 포장진단(Fieid
diagnosis)
1-1. 매개충전염성
바이러스병
바이러스 매개곤충인 진딧물(목화진딧물, 복숭아혹진짓물, 조팝나무진딧물, 싸리나무진딧물, 애못털진딧물 무시약충, 유시성충)이나 멸구, 매미충류(1, 2)에 의하여 전파 되는 바이러스병은 밭에서 발생하는 양상으로부터 매개충에 의한 것을 추정하여 바이러스병을 진단할 수 있는 경우가 있다. 담배의 CMV나 PVY의 발생은 밭주변의 감염식물로부터 비래하는 보독진딧물에 의한 감염이 많고, 밭주위의 발병식물이 많은데 특히, 바이러스 전염원이 존재하는 방향에 발병이 심한 경향을 보인다. 또한 이병된 다른 식물이나 밭주변에 많은 것이 흔히 관찰된다.
1-2. 토양전염 바이러스 병
선충이나 진균의 매개에 의하여 전파되는 바이러스병은 밭에서 군데 군데 집단적으로 발생하는데, 매개 생물의 서식상황에 따라서 발생하는 특징이 있다. 담배 위황병(tobacco stunt virus)은 묘상에서 잘 발생하는데 매개균의 활동이 활발한 조건하에서 병발생이 많은 것을 볼 수 있다.
Tobacco rattle virus(TRV)의 매개자인 Trichodorus속 선충은 점질토양에서는 서식하지 않고 사질토에 많이 존재하기 때문에 밭의 토질이 바이러스 병의 발생에 관련되기도 한다. 토양전염도 가능한 것으로 알려져 있는 TMV는 토마토 시설재배에서 이식후 일정한 기간을 경과했을 때 일제히 발병하는 경우가 있다.
이것은 토양내에서의 근부감염에 의한 병으로 추정되고 있다. 담배에서는 이식시에 오염토양으로
인하여 산발적으로 감염된 식물이 전염원이 되어 확대전염되는 예가 많다. 담배에서 TMV발생은 논이나 배수가 불량한 밭에서 많은데 이것은 배수가
불량한 토양에서는 전년의 이병식물 유체의 분해가 늦어져 토양에 TMV 오염도가 높기 때문이다.
1-3. 접촉전염 바이러스 병
토마토나 담배의 TMV에서는 작업중 손이나 의복, 농기등에 의한 접촉전염이 많다. 시설
토마토 재배 예를 보아도 최초에 TMV 발생은 수도가 설치된 지점의 주변인 경우가 많은데, 이것은 배수작업으로 수로 주변의 식물에 사람이 접촉할
기회가 많아서 발생현황의 관찰로서 접촉전염 바이러스에 의한 것인지 아닌지 추정할 수 있다.
2. 개체진단(Plant
diagnosis)
2-1. 외부병징에 의한 진단
병징은 환경조건이나 감염후의 경과시간에 의하여 변화하고, 또 2종 이상의 바이러스에 의한 중복감염도 있어서 병징만으로는 진단이 어렵다. 그러나 병징이 특이하여 판별이 쉬운 것이 있다. 들면 잎이 특징적으로 위로 말리는 감자잎말림병 (PLRV), 잎의 뒷면에 주름 (enation)이 나타나는 담배 leafroll 병, 감자의 둥근 괴경이 길어지고 눈이 깊어지는 감자갈쭉병(PSTV), 벼의 검은줄오갈병 (RBSDV)과 같이 잎맥과 줄기에 검은 돌기가 생긴다든지, CMV가 담배에 전염된 후 시일이 지나면 아래잎의 잎맥과 잎맥사이에 괴사무늬가 생겨서 TMV에 의한 모자이크와는 쉽게 구별이 된다.
감자에서는 개별검정법(tuber indexing method)라고 해서 주로 동계에 괴경 단위로 정아 1개를 도려내서 온실에서 재배하여 병징 유무를 따라 바이러스를 진단하여 병에 걸린 주에서 유래된 괴경전체를 버리는 방법을 사용하고 있는데 이것을 동계검정 또는 후대검정이라 고도 하며 미국에서는 겨울이 비교적 따뜻한 Florida에서 개별검정을 실시하므로 Florida test라고도 한다. 이 검정법은 종자용으로 사용할 감자의 검정에 이용되고 있는데 품종과 바이러스에 따라서 병징이 잘 안 나타나는 것이 있으므로 항혈청반응과 지표식물에 의한 관찰을 겸하여 검정하고 있다. 종서 재배시에는 괴경단위재식법(tuber unit planting method)을 이용하고 있는데 쉽게 병징을 발견하기 위한 진단방법이다. 감자를 4등분으로 잘라 연속으로 심어서 바이러스에 감염되었을 경우 4주가 모두 병증이 나타나는 것이 보통이나 때로는 1주-3주만 병징을 보이는 것도 있다. 이 경우에는 병징이 없더라도 모두 제거하여야 한다.
2-2. 내부병징에 의한 진단
외부로 부터는 판별되지 않지만 내부조직에 바이러스의 감염으로 인한 변화가 생겨 육안 또는
현미경으로 판별될 때가 있다. 담배위화병(TSV)은 겉으로 보기에는 건전하여도 땅가부분의 줄기, 유관속에 괴사현상이 생긴다. 감자잎말림병은
사관부에 괴사와 잎내에 전분이 집적 된다. 내부 병징에 의한 진단법으로서 가장 일반적인 것은 세포내 봉입체(inclusion body)의 현미경
관찰이다. 봉입체가 보이면 바이러스 병으로 생각하여도 틀림이 없는 확실한 진단법이다. 담배에 TMV, PVY, 맥류위축
바이러스(soilborne wheat mosaic virus)등은 봉입체를 생성하는 바이러스병이다. 이병엽의 표피를 벗겨서 Giemse염색액으로
염색하여 현미경으로 관찰하면 쉽게 볼 수 있다.
3. 바이러스의 검정
3-1. 지표식물(indicator plant)에
의한 검정
바이러스를 검정하기 위해서는 이병식물의 종류나 병징 등으로 부터 추정되는 바이러스에 따라 감수성인 식물에 접종하는 것이 기본이다. 접종법은 즙액접종, 매개충에 의한 접종, 오염토양에 의한 접종, 접목 접종 등이 있다. 이때 바이러스 검정이 이용되는 식물을 지표식물(indicator plant)이라 부르며, 바이러스의 종류에 따라서 구별할 수 있는 병징을 나타내 판별에 이용되는 식물을 판별기주(differential host)라 부른다.
과수 바이러스에서는 지표식물 접목에 의한 진단을 주로 실시하고 있으나 초본식물의 기주가 알려져 있을때에는 판별기주로서 이용하면 단시간에 바이러스를 검출, 진단할 수 있다. 지표식물을 이용한 몇몇 바이러스의 검출법을 알아보면 다음과 같다.
고추와 토마토의 TMV는 담배 Nicotiana glutinosa나 Nicotiana tabacum(KY-57, Samsun NN, Xanthi-nc)에, CMV는 동부와 잠두에서 국부병반이 나타나 검출이 가능하고, 감자 X 바이러스(PVX)는 천일홍(Gomphrena globosa)을 이용한다.
과수의 바이러스병에서는 같은 종류의 식물에 접종하여 병증을 확인하기는 곤란하다. 즉 수목류에
접종하였을 경우 병징발견에 장기간 소요된다. 그러므로 초본 지표식물에 알려진 바이러스는 여기에 접종하여 단기간 진단할 수가 있다. 예를 들면
사과 잠재바이러스의 검출에는 각종의 사과 품종을 이용하고 있는데 검출에 너무 장기간이 소요됨으로 명아주(Chenophodim quinoa)를
이용하면 단기간에 검출할 수 있다.
3-2. 전자 현미경에 의한
검정
①침적법(dip method 또는 direct negative staining method; DM법)
병든 식물의 잎을 작게 면도날로 잘라서 절단면을 grid위에 염색제(phosphotungstic acid,./image/ptA)를 조금 놓고 그 위에 수초간 침지한 후 남아있는 염색액을 여과지로 빨아낸 다음 건조시켜서 검정하는 방법이다. 이 방법은 사상이나 간상입자는 시료제작이 쉬워 모두 검출이 쉽게 되나 구상 바이러스는 불안정하여 일부를 제외하고는 쉽게 검출이 안된다. 이런 경우 formaline 10% 용액에 고정한 후 침지하면 검출이 된다. 이 방법은 입자의 형태가 다른 바이러스가 중복 감염된 것도 쉽게 가려낼 수 있고 바이러스 형태를 자연상태에 가까운 모양으로 관찰할 수가 있다.
②초박절편법(ultrathin section)
바이러스 이병식물의 잎이나 조직을 고정시켜서 탈수포매(embedding)후, 초박절편용
마이크로톰(ultramicrotom)으로 초박절편을 제작하여 염색하여 전자 현미경으로 검정을 한다. 세포의 융해(cytolysis)를 방지하고
세포성분의 응고,침전 조직을 경화시켜 생체상태에 근사하도록 유지시키기 위하여 고정을 하는데, 전고정에는 glutaraldehyde나
formaldehyde, 후 고정에는 osmic acid가 흔히 이용된다. 탈수는 ethanol이나 acetone을 저농도에서 고농도로
단계적으로 옮겨주면 탈수가 된다. 포매시료는 여러가지가 있으나 수지가 가장 많이 쓰여진다. 절편의 염색은 전자밀도(contrast)를 높이는
방법으로 Millonig용액과 uranyl acetate액의 2중염이 흔히 사용되고 있다.
③면역전자현미경법
면역전자현미경법(immunoelectron microscopy: )IEM은 dip법과
혈청반응을 조합시킨 바이러스의 간이 검출방법으로 파라필름(parafilm)위에 환원제인 0.4% Na2SO4 + 0.7% EDTA의 액과 혈청의
혼합액을 놓고 여기에 바이러스 이병조직을 분쇄시킨다. 이 즙액에 grid를 접촉시켜 건조시킨 1-2% uranyl acetate로 염색하여
전자현미경으로 관찰한다. 이 방법은 즙액접종의 약 20배 정도 검출감도가 있다. IEM 방법에는 몇몇 개량된 응용방법들이 보고되어 있다.
3-3. 혈청반응에 의한 검정
바이러스 이병식물 즙액을 이용하여 혈청반응에 의한 간이검출 및 진단이 가능하다. 각종
바이러스의 항혈청 및 효소결합체, 형광항체법용의 FITC결합항체등이 시판되고 있다. 미국의 ATCC(American Type Culture
Collection)나 일본의 일본식물방역협회등에서 항혈청이 공급되고 있다. 간편한 한천겔확산법은 항혈청을 흡수건조시킨 여과지 및 이병식물즙액을
흡수시킨 여과지를 한천위에 놓고 간이이중확산을 시키는 것도 유용하다. ELISA법은 감도가 높고,신속하게 다량의 시료를 검정할 수 있는 장점이
있다. 감자괴경의 싹으로부터 PLRV를 검출할 경우 5㎍/㎖의 바이러스를 검출할 수 있다.
핵산의 잡종형성법은 분자교잡분석(molecuylar hybridization analysis), 분자진단(molecular diagonisis) 또는 유전자 진단(gene diagonisis) 이라 부른다.
혈청반응이 전체게놈의 10%정도에 지배되는 외피단백질의 성질을 정성적 도는 반정량적으로 나타내는데 비해 이 방법은 바이러스 진단이외에 유연관계 추정에도 매우 유용하다. 특히 혈청반응에 의한 검출이 불가능한 viriod병의 진단에는 필수적인 진단방법이 되고있다.
분자교잡법에 의한 바이러스의 검출, 진단의 예로서는 subterranean clover red leaf virus(Luteovirus)에 감염된 2가지 식물 및 매개충인 감자수염진딧물(Aulacorthum solani)의 개체와 집단으로 부터의 바이러스의 검출이 있다. 또한 TRV에 감염된 수선화 및 TRV-MN계(RNA만으로 되어있고 바이러스 입자는 결손된 계통)에 감염된 감자 괴경으로 부터의 바이러스 검출 예도 있다.
한편 일반적으로 액체와 액체상태(liquid-liquid)로 분자교잡을 실시하고 있으나 이를
개 량한 dot blot 교잡분석법도 고안되어 있다. 분자교잡은 동위원소를 사용하기 때문에 시설이 필요하지만 H3-cDNA와 같은 경우는 적어도
4년간은 보존이 가능하다. 또한 DNA에 biotin, ECL, DIG 등 비방사물질에 의한 표식법도 개발되고 있다.
§2. 바이러스의
동정(Identification)
바이러스의 동정은 병원 바이러스와 이미 알려져 있는 바이러스와 같은 것인지 아닌지를 밝혀내는 것을 말한다. 따라서 이상적인 동정은 바이러스 분류에 쓰여지는 성상을 가능한 한 많이 여러모로 비교하는 것이 바람직하나 실용적으로는 몇 가지 성질을 조사함으로써 비교적 쉽게 동정이 되기도 한다. 즉 이미 알려진 바이러스와 같은 것이라면 바이러스 입자의 형태와 항혈청시험만으로도 동정이 될 수 있는 것도 있다
일반적으로 동정기준은 즙액중의 바이러스 성상을 조사하는 데 그 항목은 기주법위와 판별식물,
내외부병징, 이병즙액의 내성, 바이러스 입자의 형태와 크기, 항혈청반응, 간섭작용, 전염법 등이다. 그외에도 정제된 바이러스의 성상 즉,
바이러스의 미세구조, 혈청학적 성질, 바이러스 입자의 침강, 핵산의 성상, 외피단백질의 성질 등도 계통의 유별에 유용한 정보가 된다.
1. 기주범위
각종 식물에 동정하려는 바이러스를 인공접종하고 감염여부를 조사하여 그 바이러스의 기주범위(host range)를 알아낸다. 기주범위를 조사할 때 즙액접종이 가능한 바이러스에서는 단일바이러스를 분리하여 공시하여야 한다. 식물바이러스는 한종의 식물에 감염되는 것도 있으나 대부분 몇종 이상의 식물에 감염되어 넓은 기주범위를 갖고 있으며 동일종에 속하는 바이러스라도 계통에 따라 기주범위가 다르고 기주식물에 나타나는 병징이 다르다. 그러므로 식물에서 분리된 바이러스를 동정할 때에는 기주범위를 비교하기도 하지만 많은 기주를 모두 접종하여 조사할 수는 없고, 그 바이러스에 독특한 반응을 나타내는 판별에 필요한 대표적인 식물만 선택하여 바이러스를 접종하고 비교하는 방법을 사용하고 있다.
이와 같은 판별기주로는 병징 확인이 쉬운 국부병반을 나타내는 식물이 흔히 이용되고 있으나 전신감염식물을 사용하기도 한다.
우리나라에서 발생되고 있는 토마토와 고추의 바이러스는 TMV와 CMV가 대부분인데
판별기주에서의 반응을 보인다.
2. 간섭작용(cross
protection)
일반적으로 한 바이러스의 어떤 계통에 전신감염된 식물은 같은 바이러스의 다른 계통을 다시 접종했을 때 추가적인 증상은 나타나지 않는다고 하는데(Mckinney 1929와 Salaman 1933) 이러한 현상을 동정의 바이러스 또는 그 계통간에 일어나는 상호 간섭효과로서 일어나는 작용으로 바이러스의 동정방법으로도 이용되고 있는데 간섭작용에 의한 동정방법은 이미 알려진 바이러스가 감염된 식물에 동정을 하려는 바이러스를 접종하고, 또는 이와는 반대로 동정하고자 하는 바이러스가 감염된 식물에 알고 있는 바이러스를 접종하여 감염의 유무에 따라서 알려진 바이러스와 유연관계를 조사하는 것이다.
최초에 접종한 바이러스를 일차 바이러스(first virus) 또는 간섭 바이러스(interference virus)라 하고, 후에 접종한 virus를 이차 바이러스(second virus) 또는 도전 바이러스(challenge virus)라 부른다. 일반적으로 일차 바이러스에서 전신 감염하는 검정식물을 선택하고 이차 바이러스는 이 검정식물의 접종잎에 국부병반을 나타내는 바이러스를 사용한다. 이차 바이러스에 의하여 생기는 국부병반수를 대조로 사용한 건전식물의 국부병반수와 비교하여서 간섭의 정도를 수치로서 표시할 수도 있다. 또 이러한 바이러스와 검정식물을 짝지어 반엽법에 의한 검정도 할 수 있다. 이차 바이러스의 병징이 국부병반이 아니고 전신감염 증상이라도 일차 바이러스의 전신병상 다르게 나타나는 바이러스와 검정식물을 사용한다면 판정이 가능하다. 언제나 일차 바이러스를 접종한 후 이차 바이러스를 접종할때까지 몇일 이상 간격을 두어 일차 바이러스가 충분히 증식된 후 이차 바이러스를 접종하는 것이 좋다. 한편 혈청학적인 관계가 있는 바이러스간에도 중복감염되는 경우가 있는데 PVY 보통계(PVY-O)와 PVY 괴저계(PVY-N)와의 관계가 바로 그 예이다.
또한 혈청학적으로 유연관계가 없는 바이러스간에도 이차 바이러스의 간섭작용이 아주 높은 경우도 있다. 동부(Vigina sinensis)에 의한 CMV 콩과계와 알팔파 모자이크 바이러스(AMV)의 예가 바로 그것이다. 또 접목접종에서 간섭작용을 조사하기는 쉽지 않다. 바이러스의 유연관계를 불문하고 중복 감염하는 예가 많다.
이것은 이차 바이러스가 끊임없이 혼합되기 때문이라고 생각한다. 따라서 간섭작용에 의한
바이러스의 동정은 이것만으로도 유연관계를 결정하는 것은 위험성이 있으나, 완전에 가까운 중복감염의 저지가 있다면 유연관계가 가깝다고 생각해도
좋다.
3. 전염방법
식물 바이러스는 즙액, 종자, 토양, 매개생물 등 각종 방법으로 전파되는데 전염법을 알아내는 것은 바이러스 동정의 중요한 수단의 하나이다. 특히 특정 매개생물에 의한 전파여부를 알아내는 것은 더욱 그러하다. 그러나 동일군의 바이러스에서 모든 성질이 유사하고 혈청학적인 유사관계가 있어도 매개자(vector)에 의한 전파가 같지 않은 경우도 있다.
담배에서 분리한 CMV황반계는 즙액접종을 계속하면 복숭아혹진딧물에 의하 전염이 되지 않는 다는 것이 밝혀졌고, 벼오갈병 바이러스 이병주에서 포기나누기를 계속하면 끝동매미충에 의해 전파되지 않는다. 또 potato yellow dwarf virus나 wound tumor virus도 같은 경향이다. 이와 같이 매개에 의한 전파는 전혀변화가 없는 것은 아니나 동정을 하는데는 중요한 요인이 되고 있다.
종자전염이나 토양전염도 동정의 요인이 된다. 종자전염은 전염율이 낮기 때문에 이병주에서
채취한 다수의 종자를 검정할 필요가 있다. 토양중 매개생물에 의한 전파는 특이한 면이 있어서 매개선충의 분리장소에 따라서 매개하는 경우와 하지
않는 때가 있다.
4. 혈청반응
바이러스의 계통간에 혈청학적인 유연관계가 있는 것은 이들 바이러스의 유연관계를 나타내는 확실한 증거가 된다. Tobacco necrosis virus(TMV)가 혈청반응에 따라 2군으로 나누고 혈청형(serotype) A와 D라고 하였다. TMV도 OM계와 토마토계간에 혈청학적인 관련은 있으나 일부 이종항원을 갖고 있다. 담배줄기괴저바이러스의 분리주도 혈청반응상 2군으로 나누어지며 기주식물반응에서도 군간의 차이가 있다.
최근에는 애매균에 의해 토양전염성 맥류위축바이러스나 potato mop top virus와 TMV간에 약한 혈청학적 반응이 있다는 것이 알려졌다.
바이러스 동정에 있어서 혈청학적으로 동일한 경우나 대부분이 공통항원인 경우는 동일 바이러스
또는 근연의 계통이라 생각된다. 한편 양성반응은 있으나 공통항원이 극히 일부인 경우에는 일반적으로 유연관계가 멀다고 생각한다. 이러한 항원분석은
흡수시험이나 한천겔확산법에 의한 반응대의 교차나 spur의 형성등으로 판정이 가능하다.
5. 바이러스의 형태와 크기
바이러스 분류의 기초로서 입자의 형태가 중요한 몫을 하고 있다. 입자의 모양과 크기는 바이러스 동정에도 믿을만한 요소가 된다. TMV나 CMV군 바이러스와 같이 같은 바이러스의 계통간에는 형태상의 차이를 알 수 없는 것이 보통이다.
따라서 다른 방법에 의한 바이러스 동정에 있어서 형태와 크기는 보조수단으로 활용되는 경우가
많다. 그러나 다립자형 바이러스에서는 TRV에서와 같이 감염성의 정보를 가진 장입자의 크기는 같으나, 외피단백질의 정보를 갖는 단입자의 크기가
다른 경우가 있다.
6. 즙액중의 성질
바이러스의 즙액이라고 하는 것은 병든 식물의 잎에서 짜낸 즙액을 말하며 이것을 증류수나
완충액으로 희석하여 사용하는 것이 보통이다. 즙액의 성질은 불활성온도(내열성), 보존한계(내보존성), 희석한계(내희석성) 등이 있다.
검정식물로서 접종잎에 국부병반을 형성하는 식물을 사용하면 다량의 식물을 사용하지 않아도 좋은 결과를 얻을 수 있다. 내성은 공시 감염 잎의
바이러스 농도에 따라서 변화하므로 가능한 한 일정한 농도의 시료를 필요로 한다.
6-1. 불활성온도(thermal
inactivaton point : TIP)
병든 식물 즙액을 작은 시험관에 넣고 40℃~90℃까지 5℃ 간격으로 설정한 온도에 각각 10분간 처리하여 냉수로 냉각시킨후 검정식물에 접종해서 감염여부를 조사한다.
불활성온도는 일반적으로 토마토 황화괴저바이러스의 42℃로부터, TMV의 92℃ 사이이다.
6-2. 보존한계(longevity in vitro
: LIV)
병든 식물의 즙액을 작은 시험관에 넣고 20℃나 25℃에 보존하고 매일 검정식물에 접종하여
불활화될때까지의 기간을 조사한다. 토마토황화괴저 바이러스와 같이 보존기간이 수기간내의 짧은 것에서부터 TMV와 같이 1개월 이상이나 되는 것이
있어서 바이러스의 종류에 따라서 큰 차이가 있다. 병든 식물 잎을 건조시켜서 감염성이 유실될때까지의 기간을 조사하는 일이 있는데 이것은 동정상
유용할 뿐아니라 방제 대책상에도 도움이 된다. 즉 감염잎이 시들기만 해도 불활성화하는 것부터 TMV와 같이 수년이상에 걸쳐 활성을 보유하는 것이
있다.
6-3. 희석한계(dilution end point
: DEP)
병든 식물 잎의 즙액을 증류수나 완충액으로 10, 100, 1000, 10000,배로 단계
희석하고 검정식물에 접종하여서 감염성을 잃는 희석도를 찾아낸다. 바이러스의 종류, 감염식물의 종류에 따라서 다르나 보통
10-3 - 10-7배 희석범위가 대부분이다.
§3. 바이러스병과 유사한 증상을
일으키는 요인
바이러스에 의해 생기는 병 증상과 생리적, 화학적 그리고 생물학적 요인에 의하여 비슷한 증상이 식물체에 나타나고 있다. 따라서 이러한 증상들은 때때로 상당한 흥미를 불러일으키기도 하며 또한 바이러스병 진단을 어렵게하여 진단하는데 많은 시간과 노력을 허비하는 경우가 많다. 예를 들면 바이러스병으로 여겼던 황화증상을 일으키는 위황병류가 마이코프라스마(MLO)라는 병원체에 의해 생긴병으로 판명된 경우가 좋은 예이다. 다음과 같은 요인들이 바이러스와 비슷한 증상을 일으키는 것으로 알려져 있다.
1. 마이코프라스마
잎의 일반적인 황화, 식물체의 왜화, 액아의 착생, 화기의 엽상으로
변화(phyllody)등과 같은 증상으로 특징지워지는 일련의 병들은 최근까지도 바이러스에 의한 증상으로 여겨졌다. 이러한 형태의 병은 일반적으로
기계적방법으로는 전염이 안되나 바이러스 병으로 여겨졌던 것은 1)세균, 곰팡이, 리케치아나 프로토조아에 의한 병이 아니였고, 2)접목전염이
가능했으며, 3)매미충에 의해 전염이 되기 때문에, 4) 어떤 것들은 새삼에 의해 전염되기도 하며, 5) 가장 많이 연구된 과꽃위화병(aster
yellow)의 병원체가 여과성을 띄었기 때문이다. 하지만 이러한 사실도 이 분야의 여러 연구자에 의한 연구가 많아짐에 따라 마이코프라스병에
대한 발생상태, 기주에서의 활성과 분포, tetracycline 같은 항생제처리, 매개충과의 관계, 전자현미경에 의한 세포내의 분포양상, 형태의
관찰 등 마이코프라스마에 의해 식물에 발생하는 병들에 대한 연구를 실시한 바 병원체가 바이러스와 다른 것으로 판명되어(doi, 1967) 새로운
분야의 병으로 다루고 있다. 세계적으로는 약 200여종, 우리나라에서도 대추나무 빗자루병, 오동나무빗자루병, 뽕나무오갈병등 10여종이 보고된 바
있다.
2. 절족동물이 생산하는
독소
곤충과 그 외의 절족동물이 식물을 가해할 때 매우 강한 독소를 분비하는데 이들은 식물체내를 이행하여 바이러스병과 유사한 증상을 나타낸다.
크로바에 어떤 응애(eriophyid mite)가 가해하면 어린잎에 모자이크 모양의 증상을
나타내면 한 마리의 가해로도 증상을 나타내기 충분하다고 하였다.
3. 유전적인 이상
수많은 원예작물 잎에는 여러 가지 색체 또는 모자이크무늬를 가지고 있기 때문에 이제까지
선발재배되어 왔는데 이들은 모성유전전되는 색체들이기 때문일 것이다. 그러나 자연발생되는 유색체의 변이주를 전자현미경으로 관찰하면 유색체의
그라나(grana)의 퇴화와 공포화에 의해 생기는 변화가 양배추에서 TYMV이병으로 생기는 병리적 변화와 유사하다고 보고한 바 있다. 위에서
언급한 바와 같이 이따금 나타나는 색체의 변이는 바이러스에 의한 모자이크증상과 매우 유사하지만 유색체 변이에 의한 모자이크에서는 색깔이 다른
조직과 조직 사이의 경계가 바이러스에 의한 것보다는 더 뚜렷하다. 바이러스에 의한 증상이 유전적인 이상에 의한 증상과 비슷한 것이 많은데
Edwardson과 Corbett(1962)에 의하면 특히 토마토의 'Marglobe'품종에서 생기는 사상의 잎을 가진 변이주는 CMV와
TMV에 감염된 식물체의 증상과 비슷하였다고 하였다. 변이주의 주된 변화는 모든 잎의 엽신이 현저하게 감쇠되는데, 이로 인해 식물체는 사상으로
나타나게 된다. 이러한 증상들은 접목으로 전염되지 않았으며 유전적인 실험결과 변이주의 표현형이 한쌍의 소성인자에 의해 지배된다고 하였다.
4. 양분부족
여러 가지의 양분부족은 식물체를 비정상적인 색체를 띄게 하거나, 조직을 고사시키게 한다. 이런 것들의 일부는 바이러스 병으로 생기는 증상과 혼돈 되기 쉽다. 예를 들면 콩에 Mg와 Fe 부족으로 엽맥은 녹색이 진해지고 맥간은 황화된지만 바이러스에 의한 황화증상을 일으키는데 감자 바이러스에 의한 증상과 상당 유사하다고 하였다.
Thompson등 (1964)은 인산결핍된 콩잎의 조직을 전자현미경으로 관찰하면 엽록체의
퇴화적인 변화가 나타나는데 이는 바이러스 이병에 의한 것과 비슷하다고 하였으며 결핍이 심한 경우에는 lamellae로 채워지게 된다고 하였다.
5. 고온
정상보다 상당히 고온에서 자라는 식물은 바이러스병 같은 증상을 나타내는데
담배(N.glutinosa)를 37.8℃에 4~8일 두었다가 그 후 다시 22℃에 두면 새로 자란 어린잎들은 바이러스증상과 비슷한 모자이크,
엽맥투명, 황화 및 다른 이상증상을 나타낸다. 이런 증상은 차츰 없어지지만 같은 식물에 다시 이차로 고온 처리한 식물체의 어린잎에서 처음에는
엽록체의 stroma lamellae가 없어지고 이어서 grana가 없어진다. 지질입자의 크기는 증가하고 세포적 이상도 나타낸다. 어떤 것은
바이러스 이병에 따라 생기는 이상과 또 어떤 것은 황화된 식물에서 생기는 이상과 비슷하다 하였다(Weintraub와 John, 1966).
6. 호르몬 피해
상업적으로 사용되는 호르몬 제초제는 몇몇 식물에서 바이러스병과 같은 증상을 나타내는데 토마토와 포도는 특히 2,4-D에 민감하다. 여러 작물에서 2,4-D 관련 유사 호르몬은 mesdophyll 발달을 완전억제하여 식물의 잎과 줄기를 실끈같은 모양을 나타내게 한다. 엽맥생장이 mesophyll 발달보다 훨씬 줄어들어 mpsophyll이 엽맥 사이로 부풀어 올라서 마치 담배나 목화에서의 잎말림병과 비슷한 증상을 보인다.
§1. 머리말
배(胚,embryo)는 발달하면 완전식물체로 성장할 수 있는 기본적인 모든 기관을 가지고
있으므로 일종의 축소된 식물체이다(그림1, 2,3).
조직배양에서 다루는 배는 그 발생원인에 있어서 완전히 다른 두 가지가 있다. 하나는 일반적으로 말하는 보통의 종자에서 수정에
의하여 이루어진 접합체배이고 다른 하나는 배양과정 중에 캘러스나 조직에서 형성된 배상체·(embryoid) 또는 체세포로부터 형성된
체세포배(somatic embryo)이다. 본 장에서는 종자에서 유성적으로 형성된 배에 대해 언급하고자 한다.
1. 배배양의 역사
Haning(1904) : 십자학과(cruciferae)에 속하는 Colchleria와 Raphanus의 성숙배를 분리하여 생존할 수 있는 식물체획득.
Dietrich(1924) : 여러 가지 종의 배를 knop 무기염류와 2.5∼5%의 sucrose가 함유된 배지에서 성숙종자로 키운 다음, 이것이 휴면을 거치지 않고도 발아할 수 있는지를 실험하였다.
Laibach(1925,1929) : 아마속·(Linum)의 종간잡종에서 종자가 심히 주름지고 가벼워서 발아할 수 없는 배를 분리하여 sucrose를 흡수시킨 솜뭉치나 여과지 위에 놓아 생육시켰으나 이것이 포장에서는 자라지 못하였다.
Van Overbreek 등·(1941) : 독말풀속(Datura)의 배배양 연구.
Randolph(1945) : 붓꽃속(Iris)의 육종에 분리된 배를 이용하여 육종년한을 단축시킴.
Cox 등 (1945) : 양배추를 배를 배양함.
2. 배배양의 형태
2-1. 미숙종자의 미숙 배 배양
미숙 배 배양은 배를 그대로 두면 어떤 이유로 배의 발육이 정지되므로 이를 구제하기
위새서이거나 성숙된 종자가 발아를 지연시키므로 이를 구제하기 위해서이거나 성숙된 종자가 발아를 지연시키므로 배를 꺼내어 배양함으로써 빨리
식물체를 성장시키기 위해서이다.
2-2. 성숙 종자의 성숙
배배양
성숙 종자의 발아가 어떤 요인에 의해서 억제되는 경우에 이를 제거하기 위하여 배배양을 한다.
3. 배 배양의 이용
3-1. 배발달의 연구
배 배양은 배의 성장에 필요한 식물호르몬, 양분과 대사작용 및 환경조건 등의 연구에 이용.
3-2. 육종연한의 단축
①종피나 배유에 발아 억제 물질이 존재하므로 휴면이 긴 종자는 이들을 제거하면 즉시 발아할 수 있다.
②종피가 단단하거나 두꺼워서 배가 이를 통하여 물과 산소를 전혀 흡수하지 못하면 발아 속도가 느리거나 전혀 발아를 하지 못한다.
③난과에 속하는 식물은 수정 후 성숙기간이 길어 육종기간도 길어진다.
이상과 같은 특징을 가진 종자는 배를 적출하여 배양하면 육종기간을 단축할 수 있다.
3-3. 종자 발아억제제의 제거
3-4. 반수체의 생산
3-5. 조숙 핵과류의 불임방지
3-6. 교잡불화합의 극복
3-7. 기내번식의 시발재료로 이용
배는 어리기 때문에 기내번식에서 배양이 잘되기 때문에 배양의 시발재료로 이용된다. 예를 들면
벼과(Gramineae)에서는 어린 배에서 형성된 캘러스에서 기관형성이 비교적 쉽게 일어나고 구과식물(毬果植物, Coniferae)의
침엽수에서도 어린 배에서 유래된 캘러스로부터 부정아가 쉽게 만들어진다.
3-8. 절대 기생 피자식물 종자의
발아
기주의 뿌리나 줄기에 붙어서만 생명을 유지하는 식물(겨우살이과, 현삼과, 열당과 등)은 종자의 발아와 식물체가 발달하는데 기주식물이 필요하다. 이러한 종자는 기주식물없이 기내에서 발아를 시킬 수 있다.
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