빠른 성장이냐, 저항성이냐 이것이 문제로다 - 식물이 갖는 딜레마
식물은 수많은 곤충과 포유동물의 공격을 받는다. 이런 초식생물에 대항하는 방어의 일환으로 식물은 진화의 과정에서 복잡한 방어 기작을 발달시켰다. 가시, 모용, 수많은 독성 물질들이 그것들이다. 수십 년간 이런 방어 특성의 발달이 식물에게 어떤 비용을 지불하게 만들 것인지 여부에 대해서 논쟁이 있어왔다.
쮜리히대학교 생태학자들과 식물학자들은 미국 학자들과 함께 새로운 방법을 사용해서 실제로 식물들이 방어기작을 발달시키기 위해서 비용을 지불한다는 것을 입증하여 왕립협회회보 (Proceedings of the Royal Society)에 논문을 발표했다.
이 연구를 위해서 연구팀은 같은 유전형의 모델 식물 Arabidopsis thaliana을 가지고 여러 가지 녹아웃 (knockout) 돌연변이를 만들어 심었다. 그 다음에 일정한 간격으로 이 식물들의 부분 집단을 수확하여 전체 식물 생활사에 걸쳐서 생물량 성장을 측정했다. Tobias Zust는 방어 기작이 억제된 돌연변이는 성장 속도가 증가되는 것으로 나타났다고 설명했다. 이런 빠른 성장 속도를 보이는 돌연변이는 다른 개체와 경쟁을 해야하는 환경 조건에서는 이점을 가지고 있다고 볼 수 있다. 개화 시기 유전자는 차이가 없었지만 이 돌연변이들은 개화 시기가 달랐다. 개화시기는 초기 생장 속도와 강하게 연관되어 있는 특성이다.
그러나 성장이 빨라진 만큼 비용도 발생했다. 느리게 자라지만 방어 기작이 손상 받지 않았던 식물과 비교해보면 이 식물에서 진딧물이 더 빠르게 번식했다. 이것은 같은 시간 동안 느리게 자라는 식물에 비해서 빠르게 자라는 식물이 초식생물에게 더 많은 자원을 준다는 사실로 나타난 결과이다.
저자들은 논문에서 글루코시놀레이트 (glucosinolate) 농도와 성장 속도 사이에 음의 상관관계가 있다는 초기 연구결과와 결부시켜서 고려해볼 때 이 연구는 Arabidopsis의 방어 특성이 식물에게 비용을 초래한다는 가설을 지지하고 있다고 고찰하고 있다. 녹아웃 돌연변이들이 이런 비용의 실재를 드러내고 있기는 하지만 그런 돌연변이들이 성장에, 특히 생활사 후기에서, 그리고 특히 양분이 부족한 조건하에서 자랄 때, 불이익을 보일 수도 있다고 언급하기도 했다. 그러므로 이 연구 결과를 사용할 때에는 주의가 필요하다고 저자들은 논문에서 조심스러운 태도를 보였다.
이 연구는 자연 저항성이 때로는 빠른 성장과 양립하지 않는다는 것을 보여주고 있다. 이 연구 발견은 농업 작물의 경우 아주 중요한 의미를 갖는다. 대개 농작물은 높은 수확성을 기준으로 선발된다. 그 결과 초식 생물에 대해서 자연 저항성이 아주 낮다. 그 결과 살충제 살포량이 크게 요구되는 것이다.
논문 출처
1.T. Zust, B. Joseph, K. K. Shimizu, D. J. Kliebenstein, L. A. Turnbull. Using knockout mutants to reveal the growth costs of defensive traits. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 2011; DOI: 10.1098/rspb.2010.2475
작성일 : 2011-02-02
정보 출처 :
http://www.sciencedaily.com/releases/2011/01/110128104238.htm
원문 : MiriAn(미리안)
식물은 수많은 곤충과 포유동물의 공격을 받는다. 이런 초식생물에 대항하는 방어의 일환으로 식물은 진화의 과정에서 복잡한 방어 기작을 발달시켰다. 가시, 모용, 수많은 독성 물질들이 그것들이다. 수십 년간 이런 방어 특성의 발달이 식물에게 어떤 비용을 지불하게 만들 것인지 여부에 대해서 논쟁이 있어왔다.
쮜리히대학교 생태학자들과 식물학자들은 미국 학자들과 함께 새로운 방법을 사용해서 실제로 식물들이 방어기작을 발달시키기 위해서 비용을 지불한다는 것을 입증하여 왕립협회회보 (Proceedings of the Royal Society)에 논문을 발표했다.
이 연구를 위해서 연구팀은 같은 유전형의 모델 식물 Arabidopsis thaliana을 가지고 여러 가지 녹아웃 (knockout) 돌연변이를 만들어 심었다. 그 다음에 일정한 간격으로 이 식물들의 부분 집단을 수확하여 전체 식물 생활사에 걸쳐서 생물량 성장을 측정했다. Tobias Zust는 방어 기작이 억제된 돌연변이는 성장 속도가 증가되는 것으로 나타났다고 설명했다. 이런 빠른 성장 속도를 보이는 돌연변이는 다른 개체와 경쟁을 해야하는 환경 조건에서는 이점을 가지고 있다고 볼 수 있다. 개화 시기 유전자는 차이가 없었지만 이 돌연변이들은 개화 시기가 달랐다. 개화시기는 초기 생장 속도와 강하게 연관되어 있는 특성이다.
그러나 성장이 빨라진 만큼 비용도 발생했다. 느리게 자라지만 방어 기작이 손상 받지 않았던 식물과 비교해보면 이 식물에서 진딧물이 더 빠르게 번식했다. 이것은 같은 시간 동안 느리게 자라는 식물에 비해서 빠르게 자라는 식물이 초식생물에게 더 많은 자원을 준다는 사실로 나타난 결과이다.
저자들은 논문에서 글루코시놀레이트 (glucosinolate) 농도와 성장 속도 사이에 음의 상관관계가 있다는 초기 연구결과와 결부시켜서 고려해볼 때 이 연구는 Arabidopsis의 방어 특성이 식물에게 비용을 초래한다는 가설을 지지하고 있다고 고찰하고 있다. 녹아웃 돌연변이들이 이런 비용의 실재를 드러내고 있기는 하지만 그런 돌연변이들이 성장에, 특히 생활사 후기에서, 그리고 특히 양분이 부족한 조건하에서 자랄 때, 불이익을 보일 수도 있다고 언급하기도 했다. 그러므로 이 연구 결과를 사용할 때에는 주의가 필요하다고 저자들은 논문에서 조심스러운 태도를 보였다.
이 연구는 자연 저항성이 때로는 빠른 성장과 양립하지 않는다는 것을 보여주고 있다. 이 연구 발견은 농업 작물의 경우 아주 중요한 의미를 갖는다. 대개 농작물은 높은 수확성을 기준으로 선발된다. 그 결과 초식 생물에 대해서 자연 저항성이 아주 낮다. 그 결과 살충제 살포량이 크게 요구되는 것이다.
논문 출처
1.T. Zust, B. Joseph, K. K. Shimizu, D. J. Kliebenstein, L. A. Turnbull. Using knockout mutants to reveal the growth costs of defensive traits. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 2011; DOI: 10.1098/rspb.2010.2475
작성일 : 2011-02-02
정보 출처 :
http://www.sciencedaily.com/releases/2011/01/110128104238.htm
원문 : MiriAn(미리안)
Fast Growth, Low Defense -- Plants Facing a Dilemma
ScienceDaily (Jan. 28, 2011) —
Plants are attacked by a multitude of insects and mammals. As defense against these herbivores they developed complex defense mechanisms over the course of evolution: spines, thorns, leaf hairs and a number of toxic chemical substances. For decades it has been controversially discussed whether the production of defense traits incurs costs to the plants.
Now, using a new method the ecologists and plant biologists of the University of Zürich together with their American colleagues demonstrate these costs accurately in a Proceedings of the Royal Society article.
For their study, the researchers planted different "knockout"-mutants of the same genotype of the model plant Arabidopsis thaliana. They then harvested a subset of these plants in evenly distributed intervals to measure the biomass growth over the whole plant life. "Mutants with suppressed defense mechanisms showed an increased growth rate" Tobias Züst explains the result of his study. But the faster growth comes at an added cost: aphids reproduce faster on these plants than on slow growing plants with intact defense mechanisms. This is a result of the fact that fast growing plants provide more resources to the herbivore than slow growing plants in the same amount of time.
The study shows that natural resistance is often not compatible with fast growth. This finding is of great importance for agricultural crops: These crops have been selected for high yield and as a consequence have very low natural resistance to herbivores, consequentially requiring high input of insecticides.
Story Source :
The above story is reprinted (with editorial adaptations by ScienceDaily staff) from materials provided by University of Zurich.
Journal Reference:
1.T. Zust, B. Joseph, K. K. Shimizu, D. J. Kliebenstein, L. A. Turnbull. Using knockout mutants to reveal the growth costs of defensive traits. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 2011; DOI: 10.1098/rspb.2010.2475
Source : ScienceDaily (Jan. 28, 2011)
ScienceDaily (Jan. 28, 2011) —
Now, using a new method the ecologists and plant biologists of the University of Zürich together with their American colleagues demonstrate these costs accurately in a Proceedings of the Royal Society article.
For their study, the researchers planted different "knockout"-mutants of the same genotype of the model plant Arabidopsis thaliana. They then harvested a subset of these plants in evenly distributed intervals to measure the biomass growth over the whole plant life. "Mutants with suppressed defense mechanisms showed an increased growth rate" Tobias Züst explains the result of his study. But the faster growth comes at an added cost: aphids reproduce faster on these plants than on slow growing plants with intact defense mechanisms. This is a result of the fact that fast growing plants provide more resources to the herbivore than slow growing plants in the same amount of time.
The study shows that natural resistance is often not compatible with fast growth. This finding is of great importance for agricultural crops: These crops have been selected for high yield and as a consequence have very low natural resistance to herbivores, consequentially requiring high input of insecticides.
Story Source :
The above story is reprinted (with editorial adaptations by ScienceDaily staff) from materials provided by University of Zurich.
Journal Reference:
1.T. Zust, B. Joseph, K. K. Shimizu, D. J. Kliebenstein, L. A. Turnbull. Using knockout mutants to reveal the growth costs of defensive traits. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 2011; DOI: 10.1098/rspb.2010.2475
Source : ScienceDaily (Jan. 28, 2011)