식물에는 눈도 입도 손발도 없지만, 외적이 공격했을 때 주위에 도움을 요청하거나 위기를 알리거나하는 수단을 가지고있는 종류가 많이있다. 펜실베니아 주립 대학의 연구팀이, 토마토의 방어 반응 인 "도움을 위한 외침"을 무효화하면서 해충이 잎을 계속 먹어버리는 비밀이 "해충의 타액"에 있다는 실험 결과를 보고했다.
"식물은 스트레스에 노출되면 어떤 반응을 나타낸다"라는 현상은, 과거의 연구에서도 잘 나타나고있다. 예를 들어, 고구마의 일종은 적의 습격을 받으면 냄새나는 물질을 사용한다는 것을 발견했다.
또한, 토마토나 연초에 물 부족이나 물리적 손상 등의 스트레스를 가하면, 초음파를 방출하는 실험 결과도 발표되었다.
그리고 토마토는, 잎을 벌레가 물 경우, 식물 휘발성 화학물질(HIPV)를 방출하여, 벌레에게 알을 심어주어 벌을 유인하는 것으로 확인되고있다. 펜실베니아 주립 대학의 연구팀은, 이 HIPV의 방출을 "도움을 위한 외침"이라고 표현하고있다.
그러나, 해충에 의한 토마토의 식충은, 농업인에게 큰 문제로 계속되고 있기 때문에, 토마토가 벌레에 대한 방어 수단을 가지고있는 반면, 벌레도 또한 살아남기 위해 HIPV의 방출을 비활성화하는 수단을 가지고있는 것으로 생각된다는 것. 그럼에도 불구하고, 벌레가 HIPV를 비활성화하는 메커니즘에 대해서는 거의 해명되지 않고있다.
연구팀은, 이 메커니즘의 비밀을 찾기위해, 미국 타바코가(학명 : Helicoverpa zea)의 유충에 주목.
미국 타바코가의 유충은 토마토와 연초, 옥수수, 피망 등 다양한 농작물을 먹어치워 심각한 피해를 주기 때문에, 특정 중요 병해충으로 지정되어있다. 연구팀은, 미국 타바코가 유충의 타액에 포함 된 포도당 산화 효소가 식물의 표면에있는 숨구멍의 포도당 농도를 고갈시켜 열리지않게 해버리고, HIPV의 방출을 막고있는 것은 아닐까라는 생각을 하게되었다.
그래서, 연구팀은 유전자 편집 기술의 CRISPR-Cas9를 사용, 타액에 포도당 산화 효소가 포함된 애벌레와 포함되지 않은 애벌레의 2종류를 준비, 각각의 유충에 토마토 잎을 먹이고 HIPV의 방출을 감지해봤다.
그결과, 타액에 포도당 산화 효소를 포함시키지 않은 애벌레는 HIPV의 방출을 막을 수 없었다는 것을 알게되었다는 것.
펜실베니아 주립 대학에서 곤충학을 연구하는 게리 펠튼 교수는 "미국 타바코가 유충은 미국 전역에 서식하고 있으며, 옥수수와 면화, 콩, 딸기 등에도 피해를 입히고 있습니다. 이번 연구 결과로, 포도당 산화 효소로부터 받는 영향이 최소화되도록 품종 개량을하는 등 예방 전략을 취할 수 있을지도 모릅니다"라고 설명.
또한 펠튼 교수가 이끄는 연구팀은, 다른 종류의 유충에서도 같은 현상이 발생하는지 여부를 조사하고있다는 것.
