코요테담배

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1. 개요
2. 자연사
3. 이용
참조

1. 개요

코요테담배(Nicotiana attenuata)는 생태학적 모델 종으로 활용되는 식물이다. 이 식물은 게놈 크기가 크고, 담배뿔나방과 토마토뿔나방 유충의 기주 식물로, 초식동물에 대한 다양한 방어 기작을 보인다. 직접적인 방어 수단으로 트립신 단백질 분해 효소 억제제를 생성하며, 간접적으로는 포식자를 유인하는 녹색 잎 휘발성 물질을 방출하거나 꽃가루 매개자를 변경하는 등의 방어 전략을 사용한다. 아메리카 원주민들은 이 식물을 약용 및 의례적 목적으로 사용했다.

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코요테담배 - [생물]에 관한 문서
기본 정보
니코티아나 아테누아타 4
학명	Nicotiana attenuata
학명 명명자	Torr. ex S.Watson
형태
크기	약 10cm
꽃잎 길이	2~3cm
잎 길이	약 1cm

2. 자연사

2. 1. 생태 모델 종

''니코티아나 아테누아타''는 1994년부터 생태학적 모델 종으로 활용되어 왔다.^[1] 이는 주로 원산지에서 다양한 식물, 곤충, 미생물과의 상호 작용 덕분이다. 독일 예나에 있는 막스 플랑크 화학생태학 연구소의 연구는 그레이트 배신 사막에서의 현장 연구와 함께 유전체학, 생태학, 분석 도구를 통합하여 ''N. attenuata''가 고유 환경에서 맺는 상호 작용을 연구하는 데 기여했다.

2. 2. 게놈

''코요테담배''(Nicotiana attenuata)의 게놈 크기는 약 2.26Gb이며,^[2] 식물 모델 종인 ''애기장대''보다 훨씬 크다. 게놈 전체 중복 사건 이후 ''니코티아나'' 속에서 선호적으로 유전자가 유지된 것이 이 큰 크기를 부분적으로 설명하며, 이는 밀접하게 관련된 종인 ''N. 옵투시폴리아'' (~1.23 Gb)의 약 두 배이다.^[3]

2. 3. 포식자

두 종의 뿔나방, 담배 뿔나방(Manduca sexta)과 토마토 뿔나방(Manduca quinquemaculata)은 ''N. attenuata''를 기주 식물로 사용한다.^[4] 이들 각 종은 식물 잎 내의 높은 농도의 니코틴에 부정적으로 반응하며, 담배 뿔나방이 더 강한 반응을 보인다.^[4] 니코틴 농도는 곤충 포식자와 함께 뿔나방이 식물의 어느 부위에서 먹이를 먹는 것을 선호하는지 결정하는 데 도움이 된다.^[4]

2. 4. 초식동물에 대한 방어

''N. attenuata''의 주요 포식자는 담배 담배뿔나방(''Manduca sexta'')과 토마토뿔나방 (''Manduca quinquemaculata'')으로 알려진 두 종의 박각시나방 유충이다.^[5] 이 벌레들이 담배 잎의 털을 먹으면, 식물은 직접적인 방어 수단으로 트립신 단백질 분해 효소 억제제를 생성하여 뿔나방이 식물 물질을 소화하는 능력을 약화시킨다.^[6] 간접적인 방어 수단으로, 유충이 잎을 먹으면 식물은 벌레의 포식자인 ''Geocoris'' 벌레를 유인하는 녹색 잎 휘발성 물질 (GLV)을 방출한다. 이러한 GLV는 ''N. attenuata''가 자스몬산 신호를 통해 방출하는 많은 식물-초식 동물 유도 휘발성 물질(HIPV) 중 하나이다. GLV가 뿔나방의 침과 접촉하면 GLV의 구조 변화가 일어나 ''Geocoris'' 벌레를 유인하고 뿔나방 알과 유충에 대한 포식을 증가시킨다.^[7] 또한 야생 담배가 이종 이웃에서 방출되는 휘발성 유기 화합물 (VOC)에 반응하여 방어 프라이밍을 받을 수 있다는 것이 밝혀졌다.^[8]

최근 연구된 또 다른 간접적인 방어 수단은 개화 시기와 생리 현상의 변화로, 밤에 활동하는 박각시나방에서 낮에 활동하는 벌새로 꽃가루 매개자를 바꾸는 것이다. ''N. attenuata''의 꽃은 일반적으로 황혼에 피어나 밤에 노출되며, 박각시나방 수분과 산란이 일어나 박각시나방 유충에 의한 향후 초식 피해가 발생한다. 뿔나방의 침은 자스몬산 전달 연쇄 반응을 일으켜 꽃의 생리 현상에 변화를 준다. 꽃은 박각시나방을 유인하는 휘발성 물질인 벤질아세톤 (BA) 농도를 줄이고, 꽃부리 개화를 새벽으로 이동시켜 낮에 활동하는 벌새의 수분이 우세해지고 박각시나방 유충에 의한 초식 피해가 줄어든다.^[9] 이러한 밤 개화에서 아침 개화로의 변화는 유타주에 있는 ''N. attenuata''의 자연 개체군을 사용하여 발견되었다. 뿔나방이 있거나 없는 서로 다른 시험군에서 선택된 식물 위에 망을 덮고 일련의 실험을 통해 불과 8일 만에 아침 개화 대 밤 개화 비율이 뿔나방이 있는 식물에서 유의하게 증가했다.^[10]

종합하면, 이러한 직접적이고 간접적인 방어 수단은 초식 동물 공격에 대응하는 ''N. attenuata''의 인상적인 행동 가소성을 보여준다.

2. 4. 1. 직접 방어

''N. attenuata''의 주요 포식자는 담배 담배뿔나방(''Manduca sexta'')과 토마토뿔나방 (''Manduca quinquemaculata'')으로 알려진 두 종의 박각시나방 유충이다.^[5] 이 벌레들이 담배 잎의 털을 먹으면, 식물은 직접적인 방어 수단으로 트립신 단백질 분해 효소 억제제를 생성하여 뿔나방이 식물 물질을 소화하는 능력을 약화시킨다.^[6]

2. 4. 2. 간접 방어

담배뿔나방(''Manduca sexta'')과 토마토뿔나방 (''Manduca quinquemaculata'') 유충이 잎을 먹으면, 코요테담배는 ''Geocoris'' 벌레를 유인하는 녹색 잎 휘발성 물질 (GLV)을 방출한다.^[7] 이러한 GLV는 자스몬산 신호를 통해 방출하는 식물-초식 동물 유도 휘발성 물질(HIPV) 중 하나이다. GLV가 뿔나방의 침과 접촉하면 ''Geocoris'' 벌레를 유인하여 뿔나방 알과 유충에 대한 포식을 증가시킨다.^[7] 또한 야생 담배는 휘발성 유기 화합물 (VOC)에 반응하여 방어 프라이밍을 받을 수 있다.^[8]

개화 시기와 생리 현상의 변화를 통해 꽃가루 매개자를 밤에 활동하는 박각시나방에서 낮에 활동하는 벌새로 바꾼다. 뿔나방의 침은 자스몬산 전달 연쇄 반응을 일으켜 꽃의 생리 현상에 변화를 준다. 꽃은 박각시나방을 유인하는 휘발성 물질인 벤질아세톤 (BA) 농도를 줄이고, 꽃부리 개화를 새벽으로 이동시켜 낮에 활동하는 벌새의 수분이 우세해진다.^[9]

3. 이용

이 식물은 많은 아메리카 원주민 집단에서 매우 다양한 약용 목적으로 사용되었으며, 호피, 아파치, 나바호, 사우스 파이유트 및 기타 집단에서 의례적으로 피웠다.^[11] 주니족 사이에서는 뱀에 물린 상처의 욱신거림을 줄이기 위해 연기를 몸에 불어넣었다.^[12] 또한 그들 사이에서 의례적으로 흡연되었다.^[13]

참조

_[1] 논문 Up in smoke: I. Smoke-derived germination cues for postfire annual, Nicotiana attenuata torr. Ex. Watson 1994-09-01
_[2] 웹사이트 Nicotiana attenuata Data Hub - The resource for the coyote tobacco genome http://nadh.ice.mpg.[...] 2017-01-12
_[3] 논문 Evolution of herbivore-induced early defense signaling was shaped by genome-wide duplications in Nicotiana 2016-11-04
_[4] 논문 The roles of nicotine and natural enemies in determining larval feeding site distributions of Manduca sexta L. and Manduca quinquemaculata (Haworth) on tobacco 2002-03-01
_[5] 간행물 Defensive Function of Herbivore-Induced Plant Volatile Emissions in Nature 2001-03-16
_[6] 간행물 2004-03
_[7] 간행물 2012
_[8] 간행물 Elsevier Ltd 2010-02-09
_[9] 간행물 Elsevier Ltd 2010-02-09
_[10] 간행물 Elsevier Ltd 2010-02-09
_[11] 웹사이트 Ethnobotany http://herb.umd.umic[...]
_[12] 서적 Ethnobotany of the Zuni Indians SI-BAE Annual Report #30 1915
_[13] 문서

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