생명공학의 발전은 저항성관리에 대한 새로운 가능성과 의욕을 불러일으키고 있다. 작물체에서 곤충병원성 토양세균인 Bacillus thuringiensis(Bt)의 유전자를 구성 발현시킴으로써 일반적으로 빠르게 분해되는 분무살충제와 달리 고약량의 독소를 지속적으로 생산할 수 있다. 이와 같은 고약량은 해충저항성을, 피신처/고약량전략을 이용한 영속적인 저항성관리의 조건가운데 하나인 기능적인 열성(즉, 이형접합체는 고약량에서 죽지만 저약량에서는 생존한다)으로 만들 수 있다. 또한 모형을 통한 모의실험결과, 저항성대립유전자(R)가 드물고 저항성 및 감수성 성충간의 집중적인 교미가 이루어질 때 저항성의 진화를 지연시키는데는 피신처가 가장 효과적인 것으로 나타났다.
저항성의 진화를 지연시키는데 있어서 피신처의 성공에 영향을 미치는 또다른 관건요인이 적응도대가이다. 적응도대가는 독소가 없을 때 R 대립유전자를 지닌 개체의 적응도가 동형접합감수성(SS)개체의 적응도보다 작을 때 생긴다. 이전에 살충제에 노출된 적이 없는 개체군에서는 저항성대립유전자가 드물기 때문에 이형접합개체(RS)의 적응도는 초기 저항성진화동태에 큰 영향을 미친다. 적응도대가가 열성이 아니라면 피신처에서 RS가 SS 개체들보다 적응도가 떨어진다. 아직 기능적인 열성저항성으로 RS와 SS 개체들은 똑같이 형질전환포장에 적응한다. 이것은 적당한 피신처/고약량전략으로 비열성적응도대가를 지닌 열성 R 대립유전자의 확산을 막을 수 있음을 시사하는 것이다.
비열성적응도대가와 관련하여 큰 피신처들이 작은 것들보다 저항성진화를 더 많이 막을 수 있는 것으로 보인다. 그러므로 적응도대가의 영향을 받는 특성, 이와 같은 대가의 우성도, 적응도대가의 발현에 영향을 미치는 환경요인에 대한 보다 나은 이해는 저항성관리전략을 궁리해내는데 가치가 있을 것이다. 미국 애리조나대학교 곤충학과의 Yves Carri re 연구팀은 이미 목화다래나방 Pectinophora gossypiella의 경우에 Bt 목화에 대한 저항성으로 월동대가가 커진다는 사실을 알아냈다. 본 논문에서 연구팀은 후속적으로, 저항성대가에 의하여 영향을 받는 다른 특성을 확인하기 위하여 저항성 및 감수성 목화다래나방 계통간을 비교하였다. 또한 연구팀은 대가의 우성도를 결정하기 위하여 저항성 및 감수성 계통간의 F1 잡종후손의 적응도도 측정하였다. 최종적으로 연구팀은 유충일 때 Bt를 섭취한 목화다래나방 양친으로부터 자손에 전해진 비멘델효과(또는 모계효과)가 목화다래나방 유충의 적응도에 영향을 미치는지를 조사하였다.
Bt 독소를 생산하는 형질전환목화는 목화다래나방을 방제하는데 널리 이용되고 있다. Yves Carri re 연구팀은 비Bt 목화에서 목화다래나방 감수성계통의 반응양상과 Bt목화에 저항성인 계통의 반응양상을 비교하였다. 연구팀은 감수성 계통에 비하여 2가지 저항성 계통에서 평균 51.5%까지 비Bt 목화에서 생존율이 감소하는 적응도대가를 발견하였다. 생존대가는 하나의 저항성 계통과 이 계통이 유래된 감수성 계통간의 교배시 열성이었다. 그러나 관련이 없는 저항성 및 감수성 계통간의 교배에서는 생존대가가 우성일 수 있는 것으로 나타났다. 비Bt 목화에서 발육시간은 관련된 저항성 및 감수성 계통간에 다르지 않았다. 관련이 없는 저항성 및 감수성 계통의 비교시 발육시간에 영향을 미치는 약간의 열성대가가 나타났다. 유충일 때 Bt가 처리된 인공사료를 먹인 양친에 의하여 전해진 모계효과는 배자발생, 성충의 수정능력에 부정적인 영향을 미쳤으며 목화꼬투리에 침입하는 갓부화유충의 능력을 감소시켰다. 이 결과들은 Bt 목화에 대한 저항성진화와 연관된 적응도대가가 목화다래나방에서 상당하다는 증거를 제공한다.
* Yves Carri re
* Department of Entomology, the University of Arizona, P.O. Box 210036, Tucson, AZ 85040-2933, USA
* E-mail : ycarrier@ag.arizona.edu
(소스: Journal of Economic Entomology 94: 1571-1576, 2001년 12월호)
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