Antifungal mode of action of bay, allspice, and ajowan essential oils and their constituents against Colletotrichum gloeosporioides via overproduction of reactive oxygen species and downregulation of ergosterol biosynthetic genes

서울대학교 농업생명과학대학 박일권 교수 연구팀이 식물체 정유로부터 식물에 큰 피해를 주는 탄저병원균인 Colletotrichum gloeosporioides의 친환경 방제에 사용될 수 있는 물질을 찾고 그 작용 기전을 최초로 밝혔다.

식물 탄저병원균인 Colletotrichum gloeosporioides는 산림 내 다양한 수목 및 농작물에 피해를 일으켜 경제적으로 막대한 손실이 발생하고 있다. 현재 C. gloeosporioides의 방제를 위해 침투성 살균제 등 다양한 유기합성 살균제가 전 세계적으로 사용되고 있는 상황이다. 그러나, 이와 같은 유기합성 살균제의 계속된 사용은 환경오염, 인축독성, 저항성 균주의 발생 등 다양한 부작용을 야기하여 문제가 되고 있다.
이번 연구에서는 유기합성 살균제를 대체할 수 있는 친환경 살균제의 개발을 위해 135종의 식물체 정유를 대상으로 C. gloeosporioides에 대한 항균 활성을 검정하였다. 연구에 사용된 135종의 식물체 정유 중 bay, allspice, ajowan 3종의 정유가 우수한 살균 활성을 나타내는 것으로 밝혀졌다. GC 및 GC/MS를 이용하여 bay, allspice, ajowan 정유의 성분을 정량 및 정성분석한 결과 eugenol, thymol, carvacrol, 4-allylphenol 등을 포함한 총 21종의 정유 유래 성분을 동정 할 수 있었다. Bay, allspice, ajowan 정유 및 정유 유래 성분의 항균 활성 작용 기전을 구명한 결과, 세포 내 활성산소종(ROS)의 발생 및 세포막 형성에 필수적인 ergosterol의 생합성에 관여하는 유전자의 발현 억제를 통해 항균 활성이 나타나는 것을 확인하였다.

이번 연구 결과는 C. gloeosporioides에 대해 항균 활성이 우수한 식물체 정유를 찾고 그 작용 기전을 밝혔다는 점에서 새로운 친환경 방제제 개발에 이용될 수 있다. 이를 통해 현재 사용 중인 유기합성 살균제로 인한 환경오염, 저항성 균주의 출현 등 다양한 환경 부작용을 예방할 수 있을 것으로 기대된다. 연구 결과는 Industrial Crops and Products 학술지에 4월 5일 자 온라인판으로 게재되었다. 이번 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 수행하였다.