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식물의 과민성 반응 (<식물병리학 제5판>, 5, 221)

지구상에는 풀, 나무, 꽃 등 식물이 대부분을 차지하고 있다. “식물은 태양에너지를 저장하고 사용할 수 있는 화학에너지인 탄수화물, 단백질, 지질 등으로 바꿀 수 있는 유일한 고등생물이다.”(4) 지구만이 생명이 살 수 있는 환경이 되는 것도 식물이 자랄 수 있는 환경이기 때문이며 식물이 동물과 인간에게 양분을 제공하기 때문이다. 그런데 동물이나 사람, 생명이 있는 모든 것은 병이 들듯이 식물도 병이 든다. 모든 생물의 역사는 생명을 보존하기 위한 정신적, 신체적 질병과의 싸움이라고도 말할 수 있다. 식물병리학(植物病理學; plant pathology)이란 “식물병을 공부하는 학문인 동시에 식물에게 병을 일으키는 부적당한 환경조건이나 기생성 미생물에 직면하였을 때 생존 기회를 개선하기 위하여 도전하는 과학이다.” 식물병리학에서 연구하는 부분은 식물병을 일으키는 “바이러스, 세균, 균류, 원생동물 등의 병원성 미생물, 선충, 그리고 양분, 수분, 빛 등의 부족이나 과다 등 부적당한 환경조건, 그리고 공기나 토양 속의 독성 화학물질의 존재”(4)들이다. 기타 동물이나 사람, 그리고 곤충에 의한 피해, 자연 재해적 요인 등은 식물병리학의 연구 분야가 아니다.

“식물체... 세포가 병원체와 반응한다. 하지만 반응은 곧 더 넓은 범위까지 퍼져서 조직의 변화가 일어나며, 영향 받은 부분이 눈에 띄게 된다. 이러한 가시적 변화가 병의 증상, 즉 병징(symptom)이다.”(5) 식물은 크게 두 가지 방식으로 병원체와 싸우는데 유전적 요인이자 물리적 조건인 몸체를 가지고 저항하는 방법(구조적 방어)과 화학물질을 방사하고 결합하여 싸우는 방법이 있다. 이 중에서 화학적 방어에 속하는 과민성 반응에 대하여 알아본다. 과민성반응(hypersensitive reaction)이란 “많은 기주(병원체의 숙주식물)-병원체 조합에서 병원체가 세포와 접촉하자마자 핵은 침입한 병원체를 향하여 이동하여 곧 붕괴되고, 갈색의 검물질 같은 입자가 세포질에서, 먼저 병원체 주위에 형성된다.”(217) “과민성반응은 병원체에 의해 감염된 기주식물체에서 국부적으로 세포의 괴사가 유도되는 것이다. 과민성반응은 감염 세포와 그 주변세포가 빠른 직접적 방어반응의 결과로 나타나며 계속적으로 독성물질이 분비되어 흔히 침입 받은 세포와 그 주변 세포, 그리고 병원체도 함께 죽는다.”(221) 과민반응이란 한마디로 발 빠른 긴급대처로 응급처치를 하여 더 크게 퍼지는 것을 막는 방법이다. 쉬운 예를 들면, 우리가 학교에 늦었을 때 보통 때보다 재빨리 서둘러 지각을 최소화할 수 있다. 적이 쳐들어왔을 때 부득이한 방법으로 몇 명을 희생해서 전체를 보호하는 방법이다. 식물에 병이 침입했을 때 방어하는 방법 중에 하나로 자기 몸의 일부를 죽여 병원체가 더 이상 함께 자라지 못하게 하는 방법이다. “과민성반응은 병원체의 생장을 제한하는 원인으로 여겨지며 병원체의 생장을 제한하는 방법으로 병원체에 대한 저항성을 기주식물체에 제공할 수 있다.” 또 “과민성반응은 병원체에 의해 방출되는 elicitor(유도자)분자를 인식하고 작용을 유기시키는 저항성 유전자(R)가 식물체에 존재하기 때문에 발생하는 것으로 여겨진다.”(221)

식물은 동물처럼 움직일 수 없기 때문에 자체 유전자를 강화하는 방식으로 방어하고 진화할 수밖에 없다. “유전적으로 가지고 태어난 잠재력에 따라 생리적 기능들을 최대한 수행할 때 바로 그 식물은 건강한 상태 또는 정상적인 상태인 것으로 받아들여진다.” 사람이 가장 성숙한 상태가 식물적 상태에 있을 때라 한다. 성취를 이루려면 홀로 고립되어 자기 자리에서 몰두할 때만이 가능하기 때문이다. 그랬을 때 내적 잠재력이 최고로 발현되어 성공의 요인이 된다. “이러한 필수적인 기능들을 수행하는 식물세포의 능력이 병원미생물이나 부적당한 환경요인들 때문에 교란되면 세포의 기능이 정지하거나 방해받아 변화하고, 세포는 제 기능을 하지 못하거나 죽으며, 결국 식물체가 죽는다.”(5)