식물을 감염시키는 바이러스 종류는 전 세계적으로 약 1,000여 종이 알려져 있다. 우리나라에서는 약 100여 종이 보고되고 있는데 식물의 종류에 따라서 종 특이적으로 감염피해를 일으키는 바이러스는 고추, 토마토를 비롯한 가지과 작물의 경우 약 60여 종이 알려져 있다. 최근 국가간 농산물 교역이 크게 증가함에 따라 국내의 새로운 바이러스 출현은 농작물에 심각한 피해를 일으키고 있다. 2001년 전남 나주의 멜론에 멜론괴저반점바이러스, 2004년 경남 사천에 토마토덤불위축바이러스, 경기 안양에 토마토 반점 위조 바이러스, 2008년 토마토 황화잎말림 바이러스 등이 전국적으로 급속히 확산되어 피해를 일으켰다.
월간 친환경에서는 국내에 퍼져 있는 식물바이러스와 예방·예찰에 대해 심층 분석해본다.
1. 식물바이러스란
바이러스는 숙주세포를 감염시켜 증식하는 생명체로서 숙주와 별도로 그 존재를 생각할수 없는 생명체이다. 바이러스에는 숙주에 따라 동물바이러스, 식물바이러스, 세균바이러스 (bacteriophage), 곰팡이 바이러스 등 여러 가지 가 존재한다. 그 중에서 식물바이러스는 식물 세포를 감염시키는 바이러스를 총칭한다.
전 세계적으로 식물 바이러스는 약 1,000여종이 분리 보고되었으며, 국내에서 보고된 식물바이러스는 약 120 여종이다. 국내에서도 80년대 말부터 바이러스의 유전자원과 경제적인 측면의 중요성이 재평가되어 현재는 다양한 연구팀에서 식물 바이러스 연구가 활발히 진행되고 있다. 식물바이러스는 많은 식물체에 병을 유발하고 각종 농작물과 화훼류의 생산량 및 품질저하와 품종퇴화 등 농업생산 전반에 걸쳐 심각한 경제적 피해를 주고 있다. 특히 최근에는 식량 및 각종 식물체 등의 국제 교역량이 증가되면서 국내에 존재하지 않던 외국의 병원성 식물 바이러스까지 유입되어 그로 인한 피해가 점차 심해지고 있는 추세이다. 이 때문에 재배식물에 대한 바이러스의 예방·치료·검역은 농업에서 중요한 과제이다.
식물 바이러스는 식물의 잎에 대부분 모자이크, 줄무늬, 원형반점, 황화 등의 여러 가지 증상을 일으킨다. 이와 같이 식물의 잎에 표현이 된 것을 외부 병증이라고 하며, 세포 내에서 바이러스가 만드는 여러 가지 미세구조 형태를 내부 병증이라고 한다.
식물에 감염하는 바이러스의 이름은 식물 종류와 병증 모양을 기준으로 정한다. 담배 모자이크 바이러스는 처음 연구할 때에 담배 잎에 모자이크 증상을 일으켜서 그렇게 이름을 붙인 것이며, 오이 모자이크 바이러스는 오이 잎에 모자이크 증상을 일으켜서 이름을 붙인 것이다.
한 종의 바이러스가 여러 종류의 식물에 동일한 증상을 일으키는지를 검사하는 것을 병원성 검정이라고 한다. 오이 모자이크 바이러스는 오이, 호박과 같은 박과 작물에 감염하며, 고추, 가지, 담배와 같은 가지과 작물에 감염하기도 하고, 배추, 무, 순무와 같은 배추과 작물에 감염하기도 하며, 이 외에도 많은 식물에 감염한다.
2. 식물 바이러스 도감
① 고추모틀바이러스(PepMoV)
실모양의 형태로 길이가 700nm, 폭이 12nm이며 포티바이러스 속에 속한다. 자연상태에서 고추를 포함한 가지과 식물에 주로 발생하며 기주 범위는 넓지 않다. 진딧물에 의해 전염되며, 충체내는 증식되지 않는다. 바이러스를 획득한 진딧물은 건전한 식물체를 몇 번 흡즙하게 되면 전염력을 상실한다. PepMoV는 인위적인 즙액접종에 의해서는 전염되나 식물체 사이에서의 접촉과 종자를 통해서는 감염되지 않는다.
② 멜론괴저반점바이러스 MNSV
MNSV에 감염되면 어린 잎에는 모자이크 병징이 나타나고, 성엽에는 큰 괴저반점이 나타난다. 그리고 과피에서는 황갈색의 괴저반점이 발생하고, 과육은 조직이 붕괴되어 피수박회되어 상품성이 떨어진다. MNSV의 입자는 매우 안정되어 기주식물이 없어도 오랜 기간 동안 활성을 유지하며, 종자전염, 접촉전염, 토양 전염을 한다. 토양 전염률은 높지 않지만 몇 주만 발생해도 접촉전염에 의해 인접주로 확산된다. 병 발병 이후 이병주를 뽑아 격리·소각한다.
③ 사탕무황화바이러스(BWYV)
잎이 노랗게 되고 잎맥이 녹대가 되며, 식물체가 기형이 되고 키가 매우 작아지는 위축 증상이 나타난다. 매개충은 진딧물류이며 고추 등 가지과 작물 및 사탕무 등 150여 종에 기주 가능하다. 시설내 진딧물 방제를 철저히 하고 이상증상 포기를 발견하면 즉시 제거해 소각한다.
④ 수박모자이크바이러스(WMV)
수박모자이크바이러스는 황색 반점이 잎 전면에 나타난다. 병징이 진전되면 잎의 모자이크 부분이 주름져 오그라지고 잎이 요철 상태로 된다. WMV는 목화진딧물, 복숭하혹진딧물 등 19종이 옮기는데 비영속 전염을 한다. 그 외 즙액전염을 하므로 상처 부위가 접촉될 때는 전염이 된다. 1차 전염원은 이병식물의 월동에 의한 것으로 최근에는 연중 작물이 비닐하우스 내에서 재배되고 있으므로 전염원은 항상 있다.
⑤ 순무황화모자이크바이러스(TYMV)
순무황화모자이크바이러스는 벼룩잎벌레, 검정배줄벼룩잎벌레의 의해 매개되어 전염된다. 성충과 약충의 흡즙에 의한 전염을 하나 비영속적이며 산란과정이서 다음 세대로 전염되지 않는다. 기주식물로 무, 미나리, 냉이, 배추, 양배추 등 십자화과 식물이다. 발병초기 밭 주변 십자화과 잡초를 제거하고 종자전염을 하기 때문에 건전종자를 사용해야 한다.
⑥ 오이모자이크바이러스(CMV)
오이모자이크바이러스는 일반적으로 작은 황색 반점이 많이 보여 모자이크로 나타나고, 진전되면 기형과 고사리 잎이 나타난다. 토마토, 가지, 고추, 참외 등 기주범위가 넓기 때문에 항상 전염원은 어느 포장에든 있으며, 80여 종 이상의 진딧물의 의해 비영속전염을 하기 때문에 전염이 쉽게 이뤄진다. 저항성 품종을 재배하고, 진딧물을제거하는 것이 중요하다.
⑦ 잠두위조바이러스(BBWV)
초기에는 약한 모자이크가 엽맥 투명으로 나타나며, 진전되면 잎이 위축된다. 기주범위가 넓고 기주가 되는 잡초나 작물이 넓게 분포하고 있다. 진딧물에 의해 비영속성으로 전염되고 진딧물 중에서도 복숭아 혹 진딧물과 목화 진딧물의 전염력이 높다. 토마토는 감염되지 않으며, 발병하면 발육부진과 잎이 황화된다.
⑧ 토마토반점위조바이러스(TSWV)
토마토반점위조바이러스는 총채벌레의 의해 전염되는 바이러스이며 총채벌레 매개충은 우라니라에서 꽃노랑총채벌레를 포함해 4종, 80년대에 외국에서 유임되어 서식하고 있다. 약 900여종외 식물에 감염되며 감염기주가 매우 넓어 모든 재배작물이 피해가 발생하고 있다. 원형반점을 일으키며 줄기와 순이 고사해 큰 피해가 발생하는데 시들음 증상을 일으켜 곰팡이병으로 오인하는 경우가 많다. 꽃노랑총채벌레는 꽃 속에서 주로 생활하므로 방제가 매우 어렵다.
⑨ 토마토퇴록바이러스(ToCV)
가루이류에 의해 전염이 되므로 하우스내 매개충 밀도를 줄여주는 것이 좋다. 가마중, 독말풀 등 기주가 되는 잡초를 제거해주어야 한다.
⑩ 토마토황화잎말림바이러스(TYLCV)
토마토황화잎말림바이러스는 담배가루이가 전염시키는 바이러스 병이다. 증상은 식물체가 심하게 위축되거나생장이 멈추고 잎에 달린 작은 잎은 가장자리부터 위쪽이나 아래쪽으로 말린다. 담배가루이의 세대기간이 짧아 연가 발생횟수가 많고 증식률이 높으므로, 방충망을 이용해 이런 가루이류의 유입을 방지하며, 육묘 시 철저한 관리로 병이 확산되는 것을 예방해야 한다.
3. 농업인을 괴롭히는 토종 바이러스
작물 종류별 바이러스 발생 양상 연구는 농업현장에서 농업인들에게 고통을 주는 바이러스 종류가 무엇인지를 파악하고 피해 예방대책을 마련하는데 기초자료로 활용한다. 특히 예전부터 우리나라에 발생해 꾸준히 피해를 주는 바이러스에 대한 발생 상황을 토대로 연구의 우선순위를 정해야 연구결과의 파급효과가 크다.
농업현장의 바이러스 발생 상황은 농업인들이 민원으로 제기한 농작물 시료에 대해 진단을 하고 감염 바이러스에 대한 예방대책을 회신해 피해를 줄이고자 하는데 있다.
농작물 바이러스 발생 변화는 재배기술 변화, 종자 생산 기술 및 생산지 변화 등 농업기술 향상과 생산환경의 변화에 따라서 그 양상이 바뀌어 왔다. 고추의 경우 1990년대 까지는 밭에 정식하기 전에 유묘를 2~3회 가식하는데 이 때 고추 연한 얼룩 바이러스(PMMoV)는 종자 전염으로 일차 감염된 식물체에서 건전한 식물체로 2차적으로 접촉 전염하므로 90% 이상 발생한다. 최근에는 공정 육묘의 보편화와 종자 생산관리가 적절히 이루어져서 고추 연한 얼룩 바이러스(PMMoV)보다는 오이 모자이크 바이러스(CMV)와 같은 매개충에 의해 전염하는 바이러스가 주로 발생하고 있다.
세계화에 따른 농산물 교역의 급속한 증가에 따라서 꽃 노랑 총채벌레, 담배가루이와 같은 매개충의 유입, 바이러스에 오염된 수입 종자와 식물체로 인해 국내에 발생하지 않았던 새로운 바이러스인 토마토 반점 위조 바이러스(TSWV), 토마토 황화 잎 말림 바이러스(TYLCV)등이 발생하고 있다. 특히 채소 작물은 국내 종자 회사가 외국에서 생산한 종자를 국내에 수입 판매함으로써 바이러스에 오염된 종자로 인해 멜론 괴저 반점 바이러스(MNSV) 등이 발생해 우리나라 농업현장에 정착해 피해가 발생하고 있다.
농업인들의 바이러스 임상진단 요청은 전국 농업기술센터를 경유하기도 하지만 택배를 이용해 직접 시료를 보내기 때문에 농업현장의 생생한 바이러스 발생 정보를 얻을 수 있다. 2007년부터 5년간 총 2,992개, 검정시료 13,325개를 요청하였으며, 임상진단에는 1개 바이러스 진단에 최소 2만원이 필요하므로 상당히 많은 예산과 시간이 소요되었다. 농작물 종류는 총 53종이고, 상위 10위의 작물은 고추, 토마토, 파프리카, 수박, 멜론, 벼, 오이, 옥수수, 무, 박 으로 중요한 것을 알 수 있으며, 상위 10개 작물의 임상 진단 요청은 82%로 대부분을 차지하고 있다.
연도별 바이러스 종류는 2007년 21종, 2008년 15종, 2009년 23종, 2010년 21종, 2011년 17종이고, 바이러스 종류는 40종이다. 이 중에서 약 20여 종의 바이러스가 농작물에 감염해 농업인들을 꾸준히 괴롭히고 있다.
가장 감염률이 높은 바이러스는 오이 모자이크 바이러스(CMV), 토마토 반점 위조 바이러스(TSWV), 토마토 황화 잎 말림 바이러스(TYLCV), 오이 녹반 모자이크 바이러스(CGMMV), 잠두 위조 바이러스(BBWV2), 호박황화 모자이크 바이러스(ZYMV), 멜론 괴저반점 바이러스(MNSV) 등이므로 이 바이러스들이 농작물에 가장 중요한 바이러스이다.
① 고추 바이러스
고추에 감염한 바이러스는 잠두 위조 바이러스(BBWV2)를 비롯해 8종이다. 오이 모자이크 바이러스(CMV)의 감염은 2011년 15%로 낮았지만 2007년부터 4년간 22~30%로 두 배 증가하였다. 고추 연한 얼룩 바이러스(PMMoV)의 감염은 2007년 5%에서 2011년 37%로 7배 정도 급격히 상승하였는데, 이 바이러스는 종자전염과 접촉전염의 특성이 있는 바이러스이므로 매우 낮게 감염되다가 최근에 다시 감염이 급속히 늘어나는 것은 종자회사의 채종 관리에 문제가 있을 것으로 추정된다.
토마토 반점 위조 바이러스(TSWV)
고추에 감염된 토마토 반점 위조 바이러스는 2007년과 2008년 발생률이 각각 27%와 30%로 매우 높았으나 2009년부터 2011년에 5~8%로 급격히 감소하였다. 농업현장에서 임상진단 요청이 감소한 것은 농업인이 이미 이 바이러스 증상을 알기 때문에 요청이 적어졌을 것으로 추정된다. 이 바이러스는 거의 모든 농작물에 감염하고 일단 발생하면 폐농하기 쉬우므로 주의가 필요하다.
② 토마토 바이러스
토마토의 바이러스 감염은 2007년에는 오이 모자이크 바이러스(CMV) 등 4종이며, 2008년은 토마토 반점 위조 바이러스와 새로 발생한 토마토 황화 잎 말림 바이러스 2종으로 바이러스 종류가 적었다. 그러나 2009~2011년 감염된 바이러스는 4~6종에 이른다. 토마토의 5년간 바이러스 감염은 토마토 황화 잎 말림 바이러스가 51%로 가장 높았으며, 다음으로는 토마토 반점 위조 바이러스 15%, 토마토 덤불 위축 바이러스 10%, 오이 모자이크 바이러스 9%로서 토마토에 감염하는 주요 바이러스는 4종임을 알 수 있다.
③ 파프리카 바이러스
파프리카의 바이러스 감염은 2007년에는 임상진단 요청이 없었고, 2008년은 오이 모자이크 바이러스와 잠두 위조 바이러스 두 종이었다. 2009년은 두 바이러스에 토마토 반점 위조바이러스와 토마토 황화 잎 말림 바이러스가 더 진단되었다. 2011년은 사탕무 황화 바이러스가 우리나라에 처음 발생하였으며, 고추 얼룩바이러스와 고추 연한 얼룩 바이러스의 3종이 감염되었다.
파프리카 바이러스의 흥미로운 발생현상은 진딧물이 전염하는 오이 모자이크 바이러스가 2008년부터 3년간 감염이 57~66%이었는데 2011년에는 갑자기 임상진단 요청이 없었다. 반면에 종자 전염되는 고추 연한 얼룩 바이러스는 2008년부터 3년간 발생하지 않다가 2011년에 갑자기 50%로 증가하였다. 이와 같은 현상이 일어난 원인은 재배 여건이 좋은 방향으로 변화하고 있는 반면에 종자 전염하는 바이러스가 갑자기 증가한 것은 종자회사의 종자 생산 관리에 문제가 있을 가능성을 시사하고 있다.
④ 오이 바이러스
오이의 바이러스 감염은 오이 녹반 모자이크 바이러스 28%, 호박 황화 모자이크 바이러스 19%, 오이 모자이크 바이러스 7%, 수박 모자이크 바이러스 3%로서 4종이 발생하고 있다. 그러나 우리나라 박과 작물에 발생하고 있는 9종을 대상으로 조사하였을 때 경북 상주와 전남 구례 지역의 오이 주산단지의 경우에는 오이 녹반 모자이크 바이러스, 호박 황화 모자이크 바이러스, 파파야 원형 반점 바이러스와 수박 모자이크 바이러스 4종류가 발생하고 있어 바이러스 감염 양상이 다르다.
오이 과일의 대표적인 바이러스 증상은 오이 녹반 모자이크 바이러스는 주름이 횡으로 지면서 기형이 되고 호박 황화 모자이크 바이러스는 가시 부위가 튀어 올라오는 기형증상이다. 이 두 바이러스가 복합 감염되면 가시부위와 씨방부위가 함께 심하게 튀어 나와 기형이 된다. 파파야 원형 반점 바이러스와 호박 황화 모자이크 바이러스가 복합 감염되면 가시 부위 뿐만 아니라 부분적으로 튀어나오면서 기형이 되어 병징 상승이 심하게 일어나는 것을 알 수 있다.
단독 감염된 오이 잎의 증상은 다다기 계통이나 취청 계통 오이 모두 비슷하게 나타났으나, 오이 녹반 모자이크 바이러스의 경우 퇴록 반점, 잎맥 퇴록, 잎 맥 쭈그러짐 등 매우 다양한 증상이 나타났다.
오이 바이러스의 주요변화는 오이에 가장 많이 발생할 것으로 예상되었던 오이 모자이크 바이러스는 성주와 구례지역의 오이에서 감염되지 않아 재배 품종이 고도의 저항성이거나 재배양식, 환경 등에서 발병환경이 불리해 발생하지 않았을 것으로 추측된다.
4. 새로운 바이러스가 몰려오고 있다
2001년 이후 우리나라 농작물에 발생하는 새로운 식물 바이러스 종류는 20여 종으로 매년 꾸준히 발생하고 있다. 최근 우리나라 농업현장의 작물 바이러스 발생 상황은 2007년 88껀, 2008년 93껀, 2010년 106껀에 달하며 점차적으로 증가되고 있다.
오이 녹반 모자이크 바이러스 CGMMV
1989년 경남 진주 지역의 수박에서 처음으로 발생해 토착 바이러스의 하나로 알고 있지만, 외국에서 바이러스에 감염된 수입 종자로 인해 농작물에 피해가 지속적으로 발생하고 있다. 1997년 수박에서 전국적으로 463ha에 발생해 당시 생산액 추정 약 500억원의 손실이 발생했다.
수박은 생육을 왕성하게 하고 곰팡이병인 덩굴쪼김병 피해를 줄이기 위해 박대목에 수박을 접목해 재배한다. 수박 접목용으로 사용하는 박 종자를 중국에서 생산하고 수입해 농가에 판매하였는데, 이 때 수입된 박종자가 바이러스에 감염되었고, 여기에 접목한 수박에도 바이러스가 자연히 감염된다.
수박에 오이 녹반 모자이크 바이러스로 인해 농업인들이 종자회사에 집단 손해 배상과 당시 국가 경제 사정의 어려움으로 우리나라에서 규모가 가장 컸던 3개의 종자회사가 외국 종자회사가 인수 합병되었다.
참외에서 처음 발생은 2007년 경북 성주 지역에서 12농가 1,330통 비닐하우스, 890ha에 집단 감염되었다. 참외 피해액은 상품성 저하 825억원, 수량 감소 1,500억원 정도로 총 2,325억원으로 추정된다. 2002년 발생원인은 수박 대목으로 사용한 박 종자이다. 오이 녹반모자이크 바이러스의 종자 오염률은 77~88%로 거의 모두 오염되어 있었다. 2007년의 충남 청양 지역의 수박대목은 바이러스에 감염된 종자인 대력 3호를 수입해 사용하였다.
수박의 대목 종자와 참외 종자의 바이러스 감염이 주요 문제점이지만, 육묘장에서 판매한 바이러스 감염 묘로 인해 확산되어 피해가 컸다. 이를 해결하기 위해서는 건전 종자 생산과 함께 육묘장에서 건전한 묘를 공급할 수 있도록 진단기술 이전, 국가 예산 지원 및 의무검사 등 제도적 장치가 마련되어야 할 것이다.
멜론 괴저 반점 바이러스 MNSV
최초 발생은 2001년 전남 나주 지역의 멜론 재배 선도 농가인데, 일본산 멜론 종자를 사용해 재배하고 과일을 수출하는 계약 재배 농가에서 발생했다. 멜론 괴저 반점 바이러스는 종자 전염을 하며 토양 중에 살고 있는 곰팡이인 올피디움에 의해 전염된다.
멜론에서 발생 상황은 나주 지역에서 2001년 70%, 2002년 0.5~10%, 2003년 3~26%로 현저히 낮아졌다. 그러나 2004년 곡성 지역 멜론에 90% 이상 발생하였으며, 2010년에는 전국적으로 발생하였다.
수박에서 처음 발생은 2005년에 경남 합천 지역의 비닐하우스 3동에서 발생하였다. 2006년에는 경북 안동, 2007년에는 강원도 양구 지역에서 연차적으로 발생하였다. 수박에 발생원인은 합천 지역은 확인이 되지 않았으나, 안동과 양구 지역은 멜론을 재배하였던 포장에 수박을 재배하여 발생하였다.
멜론 괴저 반점 바이러스는 2010년에 검역 관리급 대상에서 해제되어 멜론과 수박 종자를 수출입할 때에 검역 검사를 하지 않으므로 농업인뿐만 아니라 종자회사, 육묘회사에서는 건전 종자와 어린 묘 생산에 각별한 주의가 필요하다.
수박은 생산액이 8,000억원 이상으로 경제 작물로 중요하다. 이 바이러가 종자전염을 하고 토양 중의 곰팡이에 의해 전염하는 바이러스이기 때문에 토양에 바이러스가 정착하면 방제가 어렵다.
토마토 덤불 위축 바이러스 TBSV
우리나라 최초 발생은 2004년 경남 사천지역에서 일본산 토마토 종자를 심은 농가에서 발생하였고, 2010년에도 역시 일본산 종자를 사용한 농가에서 다시 발생하였다. 2006년 충북 청주지역의 방울토마토에서 발생하였으며, 2007년에는 부산 대저동 토마토 주산지에서 발생하였고, 2009년에는 경북 김천, 2010년에는 경남 진주에서 발생해 점차적으로 확산되고 있다.
토마토 덤불 위축 바이러스는 종자 전염하는 바이러스이며, 열에 견디는 성질의 물리적 안전성이 매우 높아, 토양의 감염 식물체의 뿌리에 존재하다가 작물이 심겨지면 쉽게 전염한다. 이 바이러스에 감염된 토마토는 잎이 기형이 되고, 과일은 모자이크와 기형이 되어 상품성이 없다.
2009년 경북 김천 지역의 토마토 포장의 토양 전염률이 55% 이었으나, 농식품부와 지자체 공동으로 토양에 있는 감염 식물체 잔재물을 모두 수거해 폐기물 처리장에서 소각하였다.
사탕무 황화 바이러스
2010년 12월 검역원의 파프리카 수출단지에서 바이러스 조사 중 잎에 엽맥 퇴록 증상의 감염주가 발생하였으며, 이 시료의 바이러스 정밀 진단을 요청하였고 농과원에서 개발한 대용량 유전자 진단기술로 진단한 결과 우리나라에 발생하지 않았던 새로운 바이러스인 사탕무 황화 바이러스 감염을 확인하였다. 유전자 진단 기술은 대용량 진단의 특이 진단 유전자를 바탕으로 4종류를 개발하였다. 이 바이러스는 진딧물에 의해 전염하며, 국가 관리 대상 바이러스이므로 긴급 공적방제를 실시하였다.
바이러스 발생은 2010년 경남 진주 지역의 파프리카 재배 2개 농가에서 발생하였으며, 이어서 전남 강진의 1개 농가에서 발생하였다. 2012년에는 전남 강진에서는 발생이 없었으나 경남 진주의 73개 농가 중 10개 농가에서 발생하였다. 바이러스 증상은 경남 진주 지역의 2010년 초기 조사에서는 파프리카 잎맥이 황화되어 전형적인 이 바이러스의 증상이 발현되었다. 그러나 2012년 조사에서는 잎이 노랗게 되고 잎맥이 녹대가 되며, 식물체가 기형이 되고 키가 매우 작아지는 위축 증상이 나타나 바이러스의 병원성 분화가 일어나고 있다.
파프리카는 대 일본 수출의 경제 작물이며 최대한 빠른 시기 안에 바이러스 발생을 최대한으로 억제해 더 이상 발생이 없도록 하려면 전국적인 세밀한 조사와 발생농가 주변 잡초류의 기주 식물 종류 연구 등을 통한 대응책 마련이 시급하다.
순무 황화 모자이크 바이러스 TYMV
충남 홍성과 충북 진천 농업기술센터에서 2012년 4월 23일과 25일에 배추가 노란 증상을 나타내는 시료의 임상요청이 있었다. 이 시료를 대용량 유전자 진단기술을 이용해 2일 만에 우리나라에 발생하지 않았던 새로운 바이러스인 순무 황화 모자이크 바이러스로 확인하였다.
이 바이러스는 종자에 의해 전염하므로 현지 농가에서 종자 봉투를 개봉한 것과 개봉하지 않은 종자를 구분해 종자의 바이러스 감염을 확인했더니 오염률이 90% 이상이었다. 관련 종자는 일본 다끼이 회사가 이탈리아에서 생산해 우리나라에 판매한 종자이다.
순무 황화모자이크 바이러스는 벼룩잎벌레가 전염하는 바이러스이며, 우리나라에서는 이 매개충이 전염하는 바이러스가 처음 발생하였다. 이 바이러스는 19개 시·군에 발생하는 것으로 확인되었다. 배추, 무, 순무 등의 작물에 감염하는 바이러스이므로 김치의 재료인 배추와 무의 중요성에 비추어 보면 우리나라에서 확산될 경우 막대한 피해가 예상된다.
새로운 바이러스에 대한 제도적 대응
농작물 주요 바이러스 발생 원인을 보면 오이 녹반 모자이크 바이러스, 멜론 괴저 반점 바이러스, 토마토 덤불 위축 바이러스, 순무 황화 모자이크 바이러스는 중국과 일본에서 바이러스에 감염된 종자를 수입해 사용하였기 때문이다.
그러나 매개충에 의해 전염하는 바이러스인 토마토 황화 잎 말림 바이러스, 토마토 반점 위조 바이러스, 사탕무 황화 바이러스의 유입원인은 식물체 또는 매개충이 외국에서 유입되어 발생하였을 가능성이 있지만 정확히 확인이 되지는 않았다.
육묘장의 건전묘 보급
새로운 바이러스가 처음 발생한 후 그 지역의 육묘장에서 바이러스에 감염된 어린 묘를 농업인에게 판매하였기 때문에 육묘장 주변 뿐만 아니라 전국적으로 급속히 확산되었다. 특히 강원도 춘천 지역의 토마토 황화 잎 말림 바이러스의 발생에서 보듯이 충남 지역의 육묘장에서 기른 묘를 위탁 판매함으로서 본인이 건전한 묘를 기르는데 소홀하였다는 문제점이 있다. 따라서 새로운 바이러스의 발생에 근본적 대책은 국경 검역을 강화해야 하고 국내 감염 종자와 감염된 유모를 판매하지 못하게 하는 제도적 장치가 마련되어야 한다.
식물방역법 개정
2008년 국가 검역 관리급인 토마토 황화 잎 말림 바이러스와 금지급인 감자 걀쭉 바이로이드가 발생해 과거 식물방역법 30조와 31조의 농업현장에서 새로 발생하거나 문제 소지가 있는 병해충에 대해 농진청장은 농식품부 장관에게 즉시 보고해야 하는 의무조항에 따라서 약 20여 차례 이상 문서를 발송했다. 새로운 바이러스가 발생하면 대책마련 회의 때마다 검역검사본부와 농진청 관계관들이 항상 서로 책임을 회피하기 때문에 신속하며 적절한 방제 대책이 시행되지 못했다. 그 대표적인 예가 2004년 토마토 반점 위조 바이러스이다.
이 바이러스는 900여 종 이상의 식물에 감염해 거의 모든 농작물에 감염하고 병원성도 매우 강해 세계적으로 국가 관리 대상으로 운영하며 국가간 지역간 바이러스 이동을 금지하고 있다. 이 바이러스는 우리나라에서 검역 관리 대상에서 일반 병해충으로 격하시켜서 국경 검역에서 전혀 걸러내지 못하고 있는 실정이고 이로 인한 피해는 고스란히 농업인이 받고 있다.
2012년부터 시행된 개정된 식물방역법에서는 농진청 관계관이 농업현장 병해충잡초 문제에 대응하기 위해서 요구한 조사권한, 시료채집권한, 이동금지 폐기 권한 및 화학적 방제 명령 등의 필수적인 권한에 관한 제도적 장치가 마련되었다. 또한 검역검사본부는 국경검역, 공항 항만 및 수출단지 예찰 검사 기능, 농진청은 농경지에 대해 업무 구분을 명확히 하였다.
방제 업무는 농진청에서 주관하고 2012년부터 농진청 주관으로 진주 지역의 파프리카에 발생한 사탕무 황화 바이러스, 배추에 발생한 순무 황화 모자이크 바이러스에 대해 공적 방제가 추진되고 있어 앞으로 바이러스 확산 방지 피해 최소화로 국가 경제 발전에 기여하는 바가 크다.
5. 여러 작물의 새로운 식물 바이러스연구
씨감자 바이러스 연구
우리나라 씨감자 공급 체계는 바이러스에 건전한 감자를 조직배양을 한 기본 식물로부터 원원종, 원종, 보급종의 3년간 포장 증식과정을 거쳐서 농가에 보급한다. 국가에서 씨감자 공급량을 모두 확보해야 하지만 보급종 씨감자의 생산 비용, 시중 감자가격 등을 고려해 보급량을 결정하고 있다. 농가에서 씨감자를 매년 구입해 재배하면 바이러스에 대해 피해 없이 재배를 할 수 있지만 매년 갱신 비용이 농가에 부담이 된다. 따라서 보급종 씨감자를 농가에 심었을 때 몇 년 동안 재배할 경우 바이러스 감염으로 인해 폐기를 해야 하는지에 대한 필요성이 제기되고 있다.
바이러스에 건전한 씨 감자는 대관령 고령지농업연구소에서 수미 품종을 분양 받아 사용하였고, 농가 포장을 전염원으로 하여 재배거리로 하고, 1982년부터 4년간 동일한 종서를 사용하였다. 재배 거리별로 보면 5m 격리거리 재배의 경우 바이러스 감염이 66%로 매우 높았고, 15m는 27%로 감소하였으며 35m는 3%이었으며, 40m는 감염주가 없었다.
바이러스에 건전한 종서를 일 년 재배하면 바이러스 감염이 없었으나 2년 재배하면 25%, 3년 재배하면 74%로 급격히 감염이 많아졌다. 이런 이유는 진딧물 전염 바이러스인 감자 바이러스 와이 51%, 감자 바이러스 에스 26%로 주로 감염된 바이러스이기 때문이다.
건전한 씨감자를 심는 농가는 가능하면 일반 감자 포장과 최소한 40m 이상 떨어져 재배하면 안정적이다. 그러나 실제 농가 포장에서 이와 같은 거리를 확보하는 것은 불가능하므로 감자 재배포장은 일반 농가 포장과는 지역적으로 격리되어 있는 것이 바람직하고, 보급종 씨감자는 2년 이상 재배하지 말아야 할 것이다.
감자의 담배 모자이크 바이러스
2002년 가을 감자인 ‘추백’ 품종의 씨감자 원원종 생산 포장 검사 과정에서 엽맥 투명과 약한 모자이크 증상 주를 발견해 바이러스 형태, 병원성, 유전자 염기서열분석 등의 결과 담배 모자이크 바이러스의 감염이 확인 되었다.
우리나라에서 감자에 담배 모자이크 바이러스가 처음 발생한 원인은 씨감자 포장에 토마토를 재배하였기 때문이다. 이 연구 결과로 종서 포장 관리의 세심한 주의가 필요하다는 것을 알 수 있다. 감자 원원종 추백에 담배 모자이크 바이러스의 발생으로 인해 시급히 건전한 감자 계통을 증식해 원종 보급 사업이 차질 없도록 대응하였다.
토마토 고사 바이러스 연구
토마토에 감염하는 바이러스 중에서 오이 모자이크 바이러스는 대부분 모자이크 증상을 일으키지만, 식물체가 죽는 순 괴저가 일어나기도 한다. 토마토에 괴저 증상을 일으키는 바이러스의 새로운 괴저 계통을 발견하였으며, 모자이크 계통은 4개의 유전체로 구성되어 있으나 괴저 계통은 4개 유전체와 한 개의 위성 유전체를 갖고 있다.
수원지역에서 서광 품종을 비닐하우스에서 재배하였더니 모자이크 증상 21%, 괴저증상 32%, 모자이크와 괴저 증상 복합이 10%로서 괴저 증상이 총 42% 발생하였다. 이 괴저 증상에서 분리한 오이 모자이크 바이러스의 이중 리보핵산의 전기영동, 생물적 특성, 세포 미세구조 등의 결과로 위성 핵산을 갖는 괴저 계통을 확인하였다.
오이 모자이크 바이러스의 괴저 계통은 담배에서 모자이크 증상을 나타내도록 하는 교차보호에 사용하는 계통이며, 한 동안 식물 바이러스 방제 기술로 유행처럼 연구하였다. 그러나 감염 기주가 토마토로 바뀌면 반대로 괴저 증상을 유발하므로 포장 상태에서 약독 바이러스로 사용하는 것은 매우 위험하다.
토마토에서 괴저 계통과 모자이크 계통이 동시에 감염해 발생하는 것이 일반적이므로 괴저 증상을 유발하지 않는 위성 핵산을 사용하더라도 위험성이 상존하기는 마찬가지이다. 따라서 토마토뿐만 아니라 고추, 박과 작물 등 교차 반응에 의한 바이러스 방제 활용은 매우 제한된 환경에서 신중하게 활용해야 할 것이다.
호박의 새로운 바이러스 연구
호박 유전자원 포장에 매우 심한 바이러스 증상이 발생하고 있었고, 특히 가루이류가 매우 많이 있어 호박에 감염된 바이러스와 가루이와 관련이 있을 것으로 예상된다.
박과 작물인 호박, 오이, 멜론, 수박에서의 증상은 기형의 심한 병징이었으며, 이런 병징은 호박 황화 모자이크 바이러스에 의해 특징적으로 나타나는 증상이다. 특히 애호박에서는 접종 잎이 큰 괴저 반점이 나타났으며, 상엽에서는 괴저 증상이 나타났다.
혈청학적 유연관계가 있는 바이러스는 일본과 미국의 호박 황화 모자이크 바이러스, 우리나라의 강낭콩 황화 모자이크 바이러스 분리주, 미국의 담배 오목 바이러스와 순무 모자이크 바이러스이었다. 그러나 사탕무 모자이크 바이러스, 콩 모자이크 바이러스, 수박 모자이크 바이러스와는 유연관계가 없어서 동일한 군에 속하는 바이러스 간에도 단백질 특이성이 다양하다는 것을 알 수 있다.
우리나라 호박 육성 포장에 나타난 엽맥 퇴록 등의 증상을 일으키는 바이러스는 바이러스의 형태, 병원성 혈청학적 유연관계 등을 종합해 호박 황화 모자이크 바이러스로 최종 확인되었다.
6. 식물바이러스 진단기술 개발
지난해 농촌진흥청에서는 ‘원예작물 바이러스 진단키트’를 분양한다고 밝혔다. 바이러스 현장 진단키트는 재배현장에서 식물즙액을 이용해 2분 이내에 신속히 바이러스 감염여부를 확인할 수 있는 간편한 휴대용 바이러스 진단도구이다. 채소류에서 가장 넓은 재배면적과 높은 생산액을 차지하는 고추와 파프리카에 사용할 수 있으며 특히 PMMoV를 진단할 수 있다. 지난해 총 9종 11,5000점을 분양해 좋은 성과를 거두고 있다.
식물 바이러스 대용량 진단기술(LSON칩)개발
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그림1 |
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바이러스 감염 식물체 |
핵산 추출 및 합성 |
바이러스 핵산을 칩에 도포 |
분석 2-3분 소요 |
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