커뮤니티 > 미생물이야기



미생물이야기 식물바이러스는 일부 외막을 가지는 종을 제외하고는 대부분이 외피단백질과 핵산으로 구성되어 있다.
2013-08-14 15:55:30
이엠생명과학연구원

담배모자이크바이러스가 최초로 보고된 이래 식물바이러스는 발견된 기주명, 병징의 특성에 따라 명명하는 보통명을 사용하는 것이 일반적으로 모자이크 증상을 나타내는 담배에서 분리된 바이러스는 담배모자이크바이러스(TMV), 오이에 모자이크 증상을 일으키는 바이러스는 오이모자이크바이러스(CMV), 감자에 잎말림 증상을 일으키는 바이러스는 감자잎말림바이러스(PLRV)라고 명명하는 식이었다. 바이러스의 과학적인 분류는 1951년에 국제바이러스 분류위원회(ICTV)가 조직되면서 체계적으로 진행되기 시작하였는데 식물바이러스의 분류는 ICTV 내의 식물바이러스 소위원회(PVS)에서 총괄하게 되었다. 1984년까지 식물바이러스는 크립토그람이라고 하는 고유한 특성에 따라 28그룹으로 정리되었는데 이 그룹의 명은 Tobamovirus, Cucumovirus 등 바이러스의 보통명을 축약하여 사용하였다. 1990년대에 들어 오면서 식물바이러스의 명명에도 일반 생물계에 적용되는 이명법을 적용하자는 움직임이 생겨나 최근에는 대부분의 식물바이러스가 이명법의 체제를 따르게 되었다. 즉, 기존의 그룹명이 속명으로 바뀌고 각각의 바이러스는 하나의 종으로 재정립되었으며 성질이 비슷한 속을 묶어 하나의 과 밑에 통합한 결과 예전에 Potyvirus 그룹에 속하던 감자바이러스 Y (PVY)는 Potyviridae과, Potvirus속 내의 PVY로, Cucumovirus 그룹의 오이모자이크바이러스(CMV)는 Bromoviridae과, Cucumovirus속 내의 CMV로 분류학적 위치가 재매김되었다. 1999년의 ICTV 7차 보고서에는 식물바이러스를 16과 51속으로 분류하였으며 25속은 아직 과에 편입시키지 않은 독립된 속으로 잔류시켜 총 76속을 보고하였는데 아직 과에 편입되지 않은 25속은 차후의 연구에 의해 어떤 형태로든 분류학적 위치가 재정립될 것으로 생각된다.

 

1. 식물바이러스

분류 및 명명의 기준 식물바이러스는 일부 외막을 가지는 종을 제외하고는 대부분이 외피단백질과 핵산으로 구성되어 있는데 핵산의 종류에 따라 겹가닥 DNA, 외가닥 DNA, 겹가닥 RNA, 외가닥 RNA 바이러스로 크게 나누어지며 유전자의 분절수, 입자의 외막 유무, 입자의 형태, 크기, 외피단백질의 조성, 종류 등도 중요한 분류의 기준이 된다. ICTV에서는 바이러스 분류의 기준으로서 다음의 8가지 항목을 열거하고 있는데 ① 바이러스 입자의 형태 및 증식법, ② 화학조성 및 물리적 성질, ③ 면역학적 성질, ④ 물리화학적 처리에 대한 감수성, ⑤ 자연계에서의 전염법, ⑥ 기주의 조직 및 세포에 대한 친화성, ⑦ 병원성, 봉입체의 형성, ⑧ 병징 등의 여러 특성을 종합적으로 검토해 분류의 기준으로 삼고 있다.

2. 식물바이러스의 동정

바이러스의 동정이란 미지의 바이러스의 특성을 기존에 보고된 종들과 비교분석하여 종명을 확인하는 것으로 바이러스의 동정이 정확히 이루어져야만 병에 대한 대책을 수립할 수 있게 되므로 매우 중요한 과정이라 할 수 있다. 그림 1. 식물바이러스의 분류체계 식물바이러스는 일반적으로 다른 병원체와는 달리 기주에 전형적인 병징을 나타내지 않을 뿐더러 한 가지 방법만으로 종을 동정하기에는 많은 어려움이 있으므로 대개 2가지 이상의 방법을 조합하여 종을 동정하게 되는데 생물학적 동정법, 전자현미경을 이용한 동정법, 물리화학적 동정법, 면역학적 동정법, 분자생물학적 동정법 등이 주로 사용되고 있다.

식물바이러스의 분류체계

 

가. 생물학적 동정법

생물학적 동정법은 바이러스에 감염된 식물체에 나타나는 병징반응으로 바이러스의 종을 동정하는 방법으로 포장에서 바이러스의 감염여부를 1차적으로 육안에 의해 진단하는 방법이다. 바이러스에 감염된 식물체는 감자잎말림바이러스의 경우와 같이 전형적인 증상을 나타내는 경우도 드물게 있지만 대부분의 경우 모자이크 증상이나 얼룩 등 바이러스의 종을 뚜렷이 구분하기 힘들게 나타나며 생리적인 현상과도 혼동이 되기 쉽다. 바이러스에 감염된 식물체의 증상으로는 모자이크 외에 반점, 윤문, 엽맥녹대, 엽맥투명, 괴저, 황화, 기형, 위축, 왜화, 잎이 고사리처럼 가늘어지는 세엽, 변색, 기형 등 다양하며 이들이 대개 복합적으로 나타나게 되므로 병징만으로 바로 바이러스를 동정하는 경우는 매우 드물며 주로 지표식물 반응에 의해 바이러스를 동정하게 된다. 바이러스 동정에 주로 이용되는 지표식물로는 명아주, 독말풀, 땅꽈리, 잠두, 천일홍, 동부 등이 있으며 바이러스의 종에 따라 이들 각각의 지표식물에 나타나는 병징의 정도나 형태가 달라지므로 이를 이용하여 종의 동정이 가능해지며 바이러스 종 내의 계통에 대한 동정도 계통특이적 지표식물을 이용하여 쉽게 할 수 있다. 지표식물 반응 외에 특이적으로 바이러스를 전파시키는 매개충의 전염능력을 조사하거나 접목전염 여부 등 바이러스의 전염경로를 확인하여 종을 동정하는 방법도 일부 바이러스에는 유용하게 이용되는 방법이다

나. 전자현미경을 이용한 동정법

투과전자현미경을 이용하여 바이러스의 입자형태나 봉입체 등의 특이구조를 관찰하는 방법이다. 막대형이나 실 모양의 바이러스는 식물체의 즙액에서 투과전자현미경으로 바로 관찰이 가능하여 입자의 형태나 크기 등을 측정함으로써 속 정도의 범위까지 추정이 가능하며 감염식물체를 매우 얇은 두께로 절단하여 관찰하는 초박절편법에 의해서 세포 조직 내에서 바이러스 입자의 분포를 관찰하여 동정하기도 한다. 이 외에 바이러스에 감염되었을 때 형성되는 특이구조인 봉입체를 관찰하기도 하는데 TMV에 감염되었을 때는 다각형의 결정이 형성되고 감자바이러스 X의 경우 과립봉입체(X-body), Potyvirus에 감염되었을 때는 풍차모양의 봉입체가 형성되는 등 바이러스에 따라 특이적인 이상구조를 형성하는 경우가 많으므로 봉입체의 형태를 이용해 바이러스의 종을 동정한다.

다. 물리화학적 동정법

식물바이러스의 물리화학적 특성을 조사하여 종을 동정하는 방법으로 바이러스가 불활성화되는 온도를 조사하는 내열성, 희석한계를 조사하는 내희석성, 바이러스가 활성을 얼마나 오래 유지하는지를 조사하는 내보존성 실험이 종 동정의 기준이 될 수 있으며 이 외에도 바이러스 외피단백질이나 핵산의 크기, 입자의 흡광도 특성 등이 동정에 이용되고 있다.

라. 면역학적 동정법

바이러스 외피단백질과 항체의 특이반응을 이용하는 동정법으로 토끼나 마우스 등 온혈동물에서 생산된 항체가 식물체 내에 존재하는 바이러스와 쉽게 반응하는 현상을 이용하게 되는데 항체와 바이러스의 외피단백질을 튜브 등에서 직접 반응시키는 침강법은 눈으로 확인할 수 있는 선이 형성되어 바이러스의 감염여부를 직접 확인할 수 있으나 항체의 양이 많이 소요되어 많은 양의 시료를 동정하기에는 무리가 따른다. 효소항체결합법(ELISA)은 항체에 효소를 결합시켜 바이러스와 반응시켰을 때 노란 색이 나타나는 정도로 바이러스의 감염여부 및 감염양을 알 수 있는 방법으로 대량의 시료를 빠른 시간 내에 비교적 저렴한 가격으로 동정할 수 있다는 장점이 있다. 이 외에 면역전자현미경법, 라텍스를 이용한 응집반응법, 형광항체법 등을 이용한 동정이 이용되기도 한다.

마. 분자생물학적 동정법

최근의 분자생물학적 기술의 발전으로 시료 내에 있는 소량의 핵산을 RT- PCR에 의해 대량으로 증폭하는 것이 가능해지게 됨에 따라 이를 이용한 바이러스의 동정이 가능하게 되었다. 핵산증폭기를 이용하여 인공적으로 바이러스의 특정핵산을 튜브 내에서 대량으로 증폭시킨 후 전기영동법에 의해 바이러스의 감염여부를 확인하게 되는데 감도가 매우 높아 극소량의 핵산시료만 있어도 동정이 가능하므로 과수 등의 바이러스를 동정하는데 유용하게 활용이 되며 바이러스의 핵산에 특이적으로 결합하는 프라이머를 잘 디자인하게 되면 바이러스 종 내 계통의 판별 등에도 활용도가 매우 높을 것으로 생각된다.




대전광역시 유성구 문지동 KAIST문지캠퍼스강의동L605호 대표이사:(원장)서범구 사업자번호:314-86-01479
전화번호:1800-0250 팩스번호:07074559748 관리자이메일:puom9@naver.com
이엠생명과학연구원. All Rights Reserved