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신종 밀녹병, 전세계 밀 생산 위협

Scientific American | 2009.05.13 | 조회 4965
Han Joachim Braun 국장과의 일문일답 
 
[Scientific American]
2009년 3월 20일
 
매우 파괴적인 신종 곰팡이가 전세계 밀 수확량에 악영향을 미칠 수 있다. 이를 조기 근절시키기 위해 과학자들이 앞다퉈 연구에 나서고 있다. 
 
작성자: David Biello 
 밀녹병?: 새로운 품종의 곰팡이가 아프리카에서부터 퍼지고 있어, 대항할 수 있는 품종을 널리 심지 않는 한 밀 수확을 파괴할 수 있다.
©ISTOCKPHOTO.COM/TOMAS BERCIC

1999년 우간다에서 새로운 밀 줄기녹병 곰팡이가 발견되었는데, 이 병은 1950년대 미국의 밀 수확량을 40 % 감소시킨 바 있다.  이 곰팡이는 케냐, 이디오피아, 수단, 예멘 등으로 확산되어 각국의 밀 수확량 80%에 피해를 입히고 있다. 이 병이 중국, 인도, 우크라이나까지 확산되지 않은 것은 지난 수년간 이란의 심한 가뭄 때문이었다.  
 
멕시코에 소재한 세계적인 농업연구소인 국제옥수수밀개량센터 (CIMMYT)의 Hans Joachim Braun 글로벌 밀 프로그램 국장에 따르면 신종 곰팡이 내성을 가진 밀 품종으로 개량하는데 3년 정도가 걸리기 때문에 이 지역 내 가뭄이 최소한 3년 이상 지속되길 바랄 수밖에 없다고 한다. 이번 주 멕시코 시우다드오브레곤에서 국제 심포지엄이 열렸는데 ScientificAmerican.com은 신종 곰팡이 퇴치를 위한 최근 상황에 관한 정보를 얻기 위해 심포지엄에 참석한 Braun 국장과 인터뷰를 가졌다. 
 
[인터뷰 내용 요약본] 
 
현재 직면하고 있는 문제점은 무엇입니까? 
10년 전 우간다에서 신종 밀줄기녹병을 발견했습니다. 그런 이유로 병명이 Ug99로 정해졌죠. 전세계 모든 밀 품종의 90% 이상이 이 병에 감염될 수 있습니다. 밀줄기녹병이 밀 생산에 중대한 위협이 되는 것은 분명합니다. 왜냐하면 과거 기록을 놓고 볼 때 밀줄기녹병은 밀에 발생하는 병 중에서 가장 심각한 병이기 때문입니다. 
 
50년대 말 밀줄기녹병은 과학자들이 내성종을 개발한 최초의 병이 되었습니다. 내성종은 50여년 간 효과가 매우 탁월했습니다. 아무런 걱정도 할 필요가 없었습니다. 그런데 노먼 블로그(Norman Borlaug, 1970년 노벨 평화상 수상자 겸 내성 밀 개발자)가 Ug99에 감염될 가능성을 확인했고 경고 메시지를 널리 알렸습니다. 그 후 전세계적인 수준에서 밀줄기녹병을 퇴치하기 위한 글로벌 밀줄기녹병 방제 프로젝트 (Global Rust Initiative)가 발족되었습니다. 
 
밀 품종 개량 특히, 줄기녹병 내성종 분야에 종사하고 있는 300-350명의 관계자들이 이번 주 국제 심포지엄에 모여서 다양한 줄기녹병 내성종 개발과 관련된 최근 진전 상황을 논의했습니다. 
 
문제의 심각성은 어느 정도 입니까? 
신종 밀줄기녹병은 우간다, 케냐, 이디오피아, 예멘, 수단, 이란 등지에서 확인되었습니다. 과거 기록을 놓고 볼 때 중앙 및 동부 아프리카가 신종 밀줄기녹병의 최대 발병지역입니다. 현재 신종 밀줄기녹병은 동아프리카에서 아시아, 남아프리카 지역으로 매우 빠른 속도로 확산되고 있습니다. 심지어 호주 지역으로까지 번지고 있습니다. 
 
저희 감시 시스템에 따르면 동아프리카 지역의 신종 밀줄기녹병이 이미 아시아 지역으로 이동하고 있습니다. 이란 지역은 이미 발병한 상황입니다. 앞으로 신종 밀줄기녹병은 아프가니스탄을 경유해서 파키스탄을 거쳐 인도 그리고 중국으로 확산될 수 있습니다. 1986년 이전에도 그런 적이 있었습니다. 
 
그 당시 동아프리카 지역에서 황녹병 (yellow rust)이 발견되었습니다. 그 후 6년새 황녹병은 동아프리카 지역에서 인도로 확산되며 밀 생산량에 약 10억 달러의 피해를 입혔습니다. 주 피해 지역은 터키, 시리아, 이란 및 파키스탄이었습니다. 
 
저희는 바람의 이동을 지속적으로 감시하는 Rustmapper라고 하는 시스템을 갖고 있습니다. 저희는 언제라도 밀녹병 (rust disease) 발생 장소를 확인해서 풍향을 점검할 수 있습니다. 그렇게 해서 저희는 밀녹병의 이동 추이를 예상할 수 있습니다. 
 
저희는 풍향에 입각해서 곰팡이 균 포자가 72시간 동안 예멘에서 파키스탄을 경유해 인도 그리고 중국에까지 이동하는 모습을 관찰했습니다. 어느 시점에서라도 만약 비가 내려 포자가 땅에 떨어지게 되면 새로운 발병 지역이 생겨날 수 있습니다. 
 
일단 밀이 이 병에 걸리면 수십억 개의 포자가 발생해서 온전한 환경에 급속도로 확산된다는 점을 명심해야 합니다. 포자들은 공기로 퍼져 바람에 의해 이동하기 때문에 단기간에 넓은 지역을 감염시킵니다. 다행히도 지난 해에는 이란에 극심한 가뭄이 들어 밀줄기녹병이 증식하지 못했습니다. 이란 농민들께는 미안한 말이지만 이란의 가뭄으로 전세계가 Ug99의 위협으로부터 보호받았습니다. 
 
황녹병을 어떻게 방제했습니까?
저희는 새로운 내성종을 알아내서 이 병에 걸릴 수 있는 품종을 새로운 내성종으로 대체시켰습니다. Ug99의 경우에는 이러한 절차에 보다 많은 시간이 소요됩니다. 왜냐하면 오직 케냐와 이디오피아에서만 내성종을 시험해볼 수 있기 때문입니다. 
 
밀줄기녹병이 문제가 될 수 있음을 알고 있는 모든 밀 재배농가는 자신의 재배종을 케냐와 이디오피아로 보내서 검사를 받고 있습니다. 지금까지 약 2만-3만여 개의 재배종들이 밀줄기녹병 검사를 받았습니다. 전세계는 이러한 검사를 수행할 수 있도록 모든 지원을 아끼지 않은 이들 두 국가에게 감사해야 합니다. 그러한 지원이 없었다면 저희는 이 병에 대한 내성 검사를 할 수 없었을 것이고 전 세계는 이 병이 퍼지는 것을 앉아서 지켜봐야만 했을 테니까요. 
 
지금까지 어떤 검사 결과를 얻었습니까? 
저희는 곰팡이 균에 내성을 가진 밀 품종을 발견했습니다. 이번 심포지엄에는 밀녹병 전문가들이 한자리에 모이므로 밀녹병 방제를 위해 사용할 수 있는 새로운 유전자에 관한 의견을 교환할 수 있습니다. 밀녹병 내성을 가진 유전자 중 대부분은 더 이상 효과가 없습니다. 
 
일반적으로 녹병 내성은 하나의 유전자에 기반을 두고 있습니다. 즉, 식물마다 내성이 있거나 없거나 둘 중 하나입니다. 곰팡이 균 포자는 내려앉은 잎 표면에서 발아합니다. 내성이 있는 식물인 경우 대응에 나섭니다. 포자가 열려고 하는 세포가 자살하기 때문에 포자도 성장하지 못하고 죽게 됩니다. 이는 전형적인 내성 반응입니다. 
 
하지만 녹병 쪽에서는 단 한번의 돌연변이만 거치면 이러한 내성을 극복할 수 있습니다. 그러한 내성 유전자는 대개 4-5년간 지속됩니다. 그 후에는 이러한 내성에 견딜 수 있는 변종이 생겨납니다. 
 
CIMMYT는 또 다른 접근법을 개발했습니다. 이 접근법 하에서 저희는 4-5개의 미동 유전자 (minor genes)를 결합시키려는 시도를 하고 있습니다. 이러한 유전자 중 어떤 것도 개별적으로 완전한 내성 또는 면역성을 제공하진 못하지만 이들 각각의 유전자는 감염률을 15-20% 줄여줍니다. 그 같은 유전자를 4-5개 결합시킨다면 내성 수준을 크게 높일 수 있을 겁니다. 그렇게 되면 하나의 유전자를 극복하는 돌연변이가 그다지 큰 문제를 야기시키진 못할 겁니다. 
 
그러한 방법은 잎녹병 (leaf rust)에 효과를 보였습니다. 저희는 현재 그러한 미동 유전자를 결합시킨 줄기녹병용 종자를 생산하고 있습니다. 저희는 그러한 종자를 케냐에서 확인했습니다. 미 국제개발처 (USAID: U.S. Agency for International Development)는 이디오피아, 이집트, 아프가니스탄, 파키스탄, 인도 등과 같은 국가에서의 종자 생산을 위한 자금을 지원해오고 있습니다. 내성을 가진 신품종들의 복제 작업이 현재 진행되고 있습니다. 
 
전세계 밀 생산량의 대부분을 차지하고 있는 호주, 캐나다, 미국, 우크라이나 등과 같은 국가들은 이 병에 얼마나 취약합니까? 
이들 국가들도 전세계 나머지 지역과 마찬가지로 취약합니다. 미국 내 밀 품종의 75%가 이 병에 걸릴 수 있습니다. 과거 기록을 놓고 볼 때 밀줄기녹병은 호주, 미국, 캐나다, 우크라이나 등지에서 많이 발생한 바 있습니다. 이들 국가들의 온도 환경이 밀줄기녹병을 빠르게 확산시키기 때문입니다. 
 
케냐의 밀 농장을 방문한 여행객을 상상해 보십시오. 여행객의 바지와 신발에는 수백만 개의 포자들이 들러붙어 있습니다. 여행객이 이를 씻어내지 않고 밀 농장으로 들어가면 밀 농장은 곧바로 전염될 것입니다. 불과 몇 개의 포자만으로도 가능한 일입니다. 
 
가장 위험한 감염 경로는 사람을 통한 것입니다. 유럽을 방문했던 한 농부에 의해 전염성이 매우 강한 황녹병이 호주로 전파된 적이 있습니다. 
 
농민들이 신품종을 채택할까요? 
저희는 농민들이 현재 재배하고 있는 것보다 나은 신품종을 공급해야만 합니다. 밀 재배 농가들은 지난 50여 년간 줄기녹병을 겪은 적이 없기 때문에 발병 위험을 무시해 넘길 겁니다. 저희는 수확량이 10% 더 많은 신품종을 확보해야만 합니다. 그러지 않을 경우 밀 농가들이 신품종을 택하지 않을 테니까요. 
 
신품종이 가뭄과 같은 여타 문제에도 편익을 제공합니까? 
오직 한가지 특성만을 가진 품종을 개발해선 안됩니다. 신품종은 다양한 특성을 갖고 있어야 합니다. 그러한 특성 중에는 가뭄 내성, 수확량, 영양결핍 내성, 광범위한 질병 내성 등이 포함됩니다. 
 
저는 밀 연구에 대한 투자 규모를 우려하고 있습니다. 민간 부문은 밀에 대한 투자에 별 관심을 갖지 않고 있습니다. 대부분의 밀 연구는 정부 기관에 의해 수행되고 있습니다. 하지만 밀의 경우에 있어서도 생명공학 면화, 카놀라, 콩 등과 유사한 진전을 이뤄낼 수 있습니다. 5-6개의 대형 국제적 기업들이 매년 옥수수 연구에 10억 달러 이상을 투자하고 있습니다. 그것은 모든 정부 산하 국제농업연구센터들의 예산을 합한 액수의 두 배에 달하는 금액입니다. 
 
생명공학 밀이 관심의 대상일 것입니다.  하지만 생명공학 밀 재배는 허용되지 않았습니다.  어떤 나라에서도 생명공학 밀을 재배한 바 없습니다. 만약 생명공학 기술을 이용할 수 있다면 밀 생산량 위축문제를 해결하는 새로운 방식이 될 것입니다. 
 
신품종의 밀이 신종 밀녹병에 걸릴 수 있습니까? 
단 하나의 주동 유전자 (major gene)를 가진다면 신품종 밀은 오래 가지 못할 것입니다. 그 때문에 CIMMYT는 미동 유전자 (minor-gene) 또는 내구저항성 유전자 (durable-gene) 방식을 지향하는 것입니다. 각각으로 보면 효과가 낮은 4-5개의 유전자를 결합시키는 것입니다. 20% 내성을 부여하는 유전자 5개를 결합시키면 질병 감염률은 0%가 될 것 입니다. 이와 같은 방식은 유전자 한개에 의존하는 것 보다 훨씬 오래 지속될 것입니다. 
 
밀 농가들이 신품종을 경작하기 시작했습니까? 
우리는 지난 여름, 긴급하게 총 12 품종의 저항성 종자 3.5톤을 생산했습니다. 이 품종들은 앞서 언급한 6개 국가와 터키로 보내졌습니다. 종자생산작업은 순조롭게 진행되고 있습니다. 이 품종들은 해당 국가에서 수백 톤의 종자로 증식될 것입니다. 올해와 내년 가을에는 더 넓은 지역에서 재배될 것이고 그 이후 부터는 농민들에게도 종자가 공급될 것입니다. 지금 우리가 진정 필요로 하고 염원하는 것은 밀 줄기녹병이 발생할 수 없는 환경을 조성하는데 소요되는 3-4년의 추가적 시간입니다. 그렇게 되면 저희는 재앙을 피할 수 있는 충분한 신품종들을 갖게 될 것입니다.
 
 
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