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식물 바이러스 감염은 식물의 성장을 방해하고 품질을 저하시키는 주요 원인이다. 하지만 바이러스는 직접적인 치료제가 없고, 작물의 수확기 때에 이르러서야 감염을 확인할 수 있기 때문에 식물 바이러스 감염은 조기에 진단·예방하여 확산을 막는 것이 가장 중요하다.
바이러스의 진단에는 면역진단 기술과 분자진단 기술이 사용되는데, 식물 바이러스의 현장 진단 방법으로는 대부분 면역진단 기술이 활용된다. 항원-항체 반응을 기반으로 임신 진단 키트 등에 주로 활용되는 면역진단 기술은 빠른 시간 내 바이러스 검출이 가능하며 사용법이 비교적 간단하지만 적은 양의 바이러스로는 검출이 어려워 정확도가 떨어진다.
유전자를 증폭시켜 감염 여부를 확인하는 분자진단 기술은 감염 초기부터 진단이 가능하며 정확도가 높지만 고가의 장비가 필요하다. 대표적인 분자진단 기술인 PCR은 증폭된 유전자의 형광신호를 이용해 극소량의 바이러스를 검출할 수 있지만 핵산 정제 과정이 필요하고 고가의 대형 장비가 필요해 현장 적용에 어려움이 있다. 이에 따라 농가에서는 식물 바이러스를 조기에 정확하게 진단할 수 있으면서도 가격이 저렴한 시스템 개발 요구의 목소리를 높여 왔다.
한국생산기술연구원(안준기 선임연구원)은 2021년부터 농기평 ‘작물바이러스 및 병해충대응산업화기술개발사업’을 통해 기존 장비 대비 정확도가 높으면서 가격이 90% 이상 저렴한 현장 분자진단 장비와 해당 장비에 적용 가능한 등온핵산기반 진단 키트를 개발하였다. 또한, 별도의 핵산 정제 과정 없이 현장 진단이 가능하여 진단 소요 시간을 대폭 줄인 키트의 제품화에 성공했다.
이번 연구로 개발된 휴대용 시스템은 등온핵산증폭을 수행함과 동시에 가격이 저렴한 장비인 글루코오스 측정 모듈을 탑재해 검출한계가 우수하면서도 명확한 결과 분석이 가능하다.
안준기 연구책임자는 “기존 등온핵산증폭 장비의 경우 형광을 측정하여 분석하는 방법을 사용해 고가인 반면, 본 연구성과로 개발한 장비는 글루코오스 농도 측정 방법을 사용해 기존 장비 가격 대비 20분의 1 수준으로 저렴하면서도 정밀한 분석이 가능하다”며, “분석 장비 내부에 저가 장비인 글루코오스 측정 모듈을 탑재하여 2천 만 원 이상을 호가하는 기존 수입산 장비를 대체할 수 있는 1백만 원 대의 식물 바이러스 현장 진단 시스템을 개발할 수 있었다”고 덧붙였다.
아울러 연구팀은 식물 검체를 분쇄하는 것으로 바로 현장 진단이 가능한다이렉트 핵산 추출 키트를 개발하여 진단 소요 시간을 획기적으로 줄였다. PCR 방법을 적용하기 위해서 핵산 정제 과정이 필수적이라 전처리에만 20분 정도가 소요된 과거의 전처리 키트와는 달리, 이번에 개발된 키트는 1-2분이면 전처리가 가능해 바이러스 유전자 추출에 소요되는 시간이 획기적으로 줄었다.
농기평 노수현 원장은 “작물 바이러스를 신속하게 진단하는 휴대용 진단기기 보편화를 통해 농업의 생산성 향상에 기여할 수 있게 됐다”며, “농가소득 안정화 및 국민 건강 증진에 기여할 수 있는 연구를 지속 지원할 것” 이라고 밝혔다.
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정성연 기자 hoahn01@hanmail.net
