식물이 병원균에 대항하기 위해 사용하는 물리화학적 방어 기작은 어떤 것이 있나요?
안녕하세요. 식물이 외부로부터 침입한 세균, 바이러스 등의 병원균에 대항하기 위해 사용하는 물리화학적 방어 기작은 어떤 것이 있나요?
안녕하세요. 정준민 전문가입니다.
식물은 큐티클, 두꺼운 세포벽, 가시, 털 같은 물리적 장벽으로 병원균 침입을 막을수 있어요
또한 파이토알렉신, pr 단백질, 페놀류 등 화학물질로 감염 확산을 억제할수 잇답니다.
네, 질문해주신 것과 같이 식물은 동물처럼 면역세포가 돌아다니는 방식은 없지만, 고유한 물리적 장벽과 화학적 방어 기작을 통해 병원균에 대응합니다. 우선 식물의 대표적인 물리적 방어막으로는 '세포벽'이 있습니다. 셀룰로오스, 펙틴, 리그닌 등이 포함된 세포벽은 병원균의 직접 침입을 막는 1차 장벽인데요 병원균이 분비하는 효소로 세포벽이 일부 분해되더라도, 식물은 칼로스라는 다당류를 빠르게 침착시켜 상처 부위를 보강합니다. 또한 잎과 줄기의 표면에 있는 왁스성 큐티클은 수분 손실을 막을 뿐 아니라, 병원균의 부착과 침입도 어렵게 만듭니다.
다음으로 화학적 방어 기작으로는 향균성 물질의 합성이 있습니다. 피토알렉신이란 병원균 침입 후 새로 합성되는 항균 물질로, 세포벽 파괴, 단백질 합성 억제 등을 통해 병원균 성장을 막습니다. 또한 피토안티시펀은 병원균이 침입하기 전부터 존재하는 방어 화합물로, 잠재적 항균 효과를 가집니다. 이외에도 식물은 전신획득저항성을 나타내는데요, 한 부위가 감염되면 살리실산(SA)과 같은 신호 물질이 전 식물체로 퍼져, 다른 부위에서도 항균 단백질(PR 단백질) 발현을 증가시킵니다. 감사합니다.
대표적 물리적 방어로는 표면에 있는 왁스층이나 큐티클이 1차 방어벽 역할을 하고, 세포벽 역시 병원균의 침입을 막는 물리적 장벽이 됩니다.
또한 식물의 줄기나 잎에 있는 털이나 가시는 병원균의 부착을 막거나, 해충의 접근을 막아 간접적으로 병원균 감염을 줄이는 효과가 있으며, 일분 병원균이 기공을 통해 침입하는 경우가 있어 이를 막기 위해 감염이 감지되면 기공을 닫는 방어 반응을 보이기도 합니다.
식물은 병원균의 침입에 대응하기 위해 구조적인 물리적 방어와 화학적 방어를 복합적으로 사용합니다. 물리적 방어 기작으로는 병원균이 식물 내부로 침투하는 것을 원천적으로 차단하는 큐티클층, 왁스층, 세포벽과 같은 외부 장벽이 있으며, 이는 식물의 가장 기본적인 방어선 역할을 합니다. 화학적 방어는 병원균의 침입을 인지했을 때 시작되며, 파이토알렉신과 같은 항균 물질을 생산하여 병원균의 생장을 직접 억제하거나, 키틴분해효소처럼 병원균의 세포벽을 분해하는 방어 관련 단백질을 만들어냅니다. 또한, 감염 부위에서 생성된 살리실산과 같은 신호 물질이 식물 전체로 퍼져 전신획득저항성을 유도함으로써 아직 감염되지 않은 부위까지 방어 태세를 갖추게 합니다.