예루살렘, 2025년 4월 6일 (TPS-IL) — 이스라엘 연구원들이 식물의 물 사용량을 모니터링하는 것만으로도 눈에 보이는 증상이 나타나기 전에 토마토에서 흔히 발생하는 질병을 탐지하는 획기적인 기술을 공개했습니다. 이 발견은 농부와 연구자들이 질병 탐지에 접근하는 방식을 변화시켜 작물을 구하고 농업 지속 가능성을 개선할 수 있을 것으로 기대됩니다.
히브리 대학교 예루살렘 캠퍼스의 과학자들은 식물이 물을 방출하는 과정인 증산 작용의 미묘한 변화가 전 세계 토마토 생산에서 가장 경제적으로 중요한 질병 중 하나인 푸사리움 시들음병의 조기 경고 신호 역할을 할 수 있다는 사실을 발견했습니다.
이 질병은 푸사리움 옥시스포룸 곰팡이가 숙주 없이 수년간 생존할 수 있고 많은 화학 처리에 내성이 있기 때문에 관리하기 어렵습니다.
곰팡이가 방출하는 병원균인 푸사리움 옥시스포룸 f. sp. 리코페르시(Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici)는 뿌리를 통해 식물에 감염되어 혈관계를 식민화하여 물과 영양분 운반을 차단합니다. 이로 인해 시들음, 잎 황변, 성장 부진, 그리고 결국 식물 사망으로 이어집니다. 눈에 보이는 증상은 보통 질병이 진행된 단계에서만 나타납니다.
히브리 대학교 농업 식물 과학 및 유전학 연구소의 박사 과정 학생이자 수석 연구원인 샤니 프리드먼(골드파브)은 “이 연구는 증산 작용과 같은 물 관련 생리적 특성이 푸사리움 감염의 민감하고 신뢰할 수 있는 조기 지표 역할을 할 수 있음을 보여줍니다. 우리는 전통적인 눈에 보이는 질병 증상을 보이기 훨씬 전에 식물이 병원균에 어떻게 반응하는지 정량적으로 측정할 수 있었습니다.”라고 말했습니다.
이 연구는 최근 동료 검토 저널인 플랜트 디지즈(Plant Disease)에 발표되었습니다.
멘achem Moshelion 교수의 지도하에 수행된 프리드먼의 연구는 반통제 온실 환경에서 고처리량 생리적 표현형 시스템과 라이시미터 기술을 사용했습니다. 이 설정 덕분에 연구원들은 식물 증산 작용과 바이오매스의 지속적인 변화를 추적하여 전례 없는 정확도로 감염의 초기 징후를 밝힐 수 있었습니다.
이 연구의 공동 연구자인 히브리 대학교 식물 병리학 및 미생물학과의 Shay Covo 박사는 “이 정량적 접근 방식은 식물-병원균 상호 작용을 연구하는 새로운 방향을 열어줍니다. 질병의 초기 단계에서 병원균이 식물에 어떻게 영향을 미치는지 더 잘 이해할 수 있게 해줍니다.”라고 말했습니다.
이 팀의 방법은 조기 탐지를 넘어섰습니다. 또한 감염의 심각성과 다양한 토마토 균주의 감수성을 평가하기 위한 수치 데이터를 제공했습니다.
Moshelion 교수는 “우리의 접근 방식은 토마토 식물뿐만 아니라 농업 관행 전반에 걸쳐 흥미로운 가능성을 열어줍니다. 생리적 모니터링을 통한 조기 탐지는 작물 손실을 크게 줄이고 지속 가능한 농업 관리를 강화할 수 있습니다.”라고 말했습니다.
이 발견을 통해 농부들은 눈에 보이는 증상이 나타나기 전에 (예: 증산 작용 감소와 같은) 미묘한 물 사용량 변화에 대해 토마토 식물을 모니터링할 수 있게 될 것입니다. 이를 통해 국소적인 치료를 신속하게 적용하거나 감염된 식물을 제거하여 질병 확산을 방지할 수 있습니다.
이 방법은 또한 육종가들에게 푸사리움 시들음병에 대한 다양한 토마토 품종의 반응을 테스트할 수 있는 민감하고 정량적인 방법을 제공합니다. 연구원들은 감염 시 증산 작용을 덜 감소시키는 식물을 식별함으로써 내성 특성을 더 정확하게 선택하여 더 강건한 품종 개발을 가속화할 수 있습니다.
또한, 질병을 더 일찍 발견함으로써 재배자들은 살균제 의존도를 줄이고 필요할 때만 살균제를 사용할 수 있습니다.
연구원들은 이미 이 방법을 감자 역병 탐지에 적용하여 그 다용성을 보여주었습니다. 잠재적으로 다양한 작물에서 다른 질병의 초기 징후를 모니터링하도록 조정될 수 있으며, 사전 예방적 질병 모니터링을 위한 일반적인 프레임워크를 제공할 수 있습니다.
