인간과 마찬가지로 식물도 주변 개체와 상호작용합니다. 주변 사람들이 감염에 더 취약하면 자신의 감염 위험도 높아지고, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 식물도 마찬가지입니다. 같은 식물 종의 서로 다른 유전자를 혼합하여 함께 재배하면, 어떤 조합은 해충과 질병에 더 강한 저항성을 보입니다. 이러한 긍정적인 생물다양성 효과를 연계 저항성이라고 합니다.
현대 사회의 주요 과제 중 하나는 식량 안보와 환경 보호, 그리고 생물 다양성을 조화시키는 것입니다. 해충은 작물에 심각한 위협을 가하기 때문에 살충제와 같은 화학 물질이 농업 생산에 중요한 역할을 합니다. 그러나 살충제는 곤충의 생물 다양성을 감소시킬 수 있습니다.
그렇다면 해충 방제에 효과적이려면 어떤 식물 유전자형 조합을 함께 재배해야 할까요? 총 199개의 유전자형 중 두 가지를 선택하면 19,701가지의 조합이 가능합니다. 취리히 대학교 연구진은 이제 물리적 모델을 사용하여 유전자 수준에서 개체 간의 상호작용을 분석하는 새로운 유전체 예측 방법을 개발했습니다.
지금까지는 이웃 식물 개체들 간의 저항성 연계와 같은 상호작용을 뒷받침하는 유전체 영역이 어느 것인지 분석할 방법이 없었습니다. 따라서 연구팀은 Neighbor GWAS라는 새로운 분석 방법을 개발했습니다.
이 방법은 물리학에서 사용하는 모델을 적용하여 이웃 식물 개체 간의 상호작용을 분석하고, 현장 실험 결과를 바탕으로 특정 유전적 DNA 서열을 가진 개체가 서로 인접해 있을 때 초식동물에 의해 발생하는 피해를 평가합니다.
새로운 방법을 사용한 분석 결과, 많은 유전자가 이웃 개체와의 상호작용에 관여하는 것으로 나타났습니다. 연구진은 머신러닝을 활용하여 초식동물의 피해를 예측하고, 예측된 관련 저항성을 가진 유익한 유전자형 조합을 찾아낼 수 있었습니다.
연구팀은 2년에 걸쳐 또 다른 대규모 야외 실험을 수행하여, 세 가지 다른 관절 저항성 수준을 예측하는 유전자형 쌍으로 약 2,000개의 개별 식물을 재배했습니다. 이 실험 결과, 단일 유전자형을 재배하는 것에 비해 두 가지 유전자형을 혼합하여 재배할 경우, 관절 저항성이 가장 높은 식물의 경우 초식성 피해가 각각 24.8%, 두 번째로 높은 식물의 경우 22.7% 감소하는 것으로 나타났습니다.
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출처: https://www.mard.gov.vn/Pages/su-dung-da-dang-bi-hoc-thay-vi-thuoc-tru-sau-co-the-lam-thiet-hai-tu-con-trung--.aspx
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