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두 얼굴을 가진 세균, Xanthomonas campestris
[시리즈] 이것저것 미생물 이야기 · 실패로부터 시작된, 복어독(TTX) 생물학적 해독 연구사 30년 · 곰팡이의 자가 손상 제어 시스템, 보로닌체 Woronin body · 식물을 죽이는 작은 힘, 곰팡이의 감염전략 · 식물이 수억 년간 진화시켜온 면역 체계, PTI와 ETI · 곰팡이가 결정한 공룡의 퇴장과 포유류의 시작 — FIMS 가설 · 박테리아가 가진 플레어, OMV의 파지 교란 전략 · '아름다운' 바이러스, 튤립 파괴 바이러스 TBV 배추는 김치의 재료로 대표되는 한국의 주요 채소 중 하나이다. 하지만 최근 들어 배추는 기후변화에 더한 각종 질병으로 인해 재배에 점차 어려움을 겪고 있다. -검은썩음병에 걸린 배추 잎 배추를 위협하는 주요 질병 중 하나는 검은썩음병이다. 이 병에 걸린 배추는 잎 끝부분이 노란색으로 말라가며, 심할 경우 잎이 검게 말라붙으며 고사하게 된다. 만일 해당 질병이 퍼지기 적합한 고온다습한 환경이 갖추어질 경우 배추 생산량의 50% 이상이 감소할 수 있다[1]. -검은썩음병균의 형태과 배양 모습 이 병은 Xanthomonas campestris pv.campestris(이하 xcc)라는 세균에 의해 발생한다. -수공을 통해 배출되는 물방울 -xcc의 감염 주기 xcc는 식물의 상처 또는 잎 끝에 있는 수공을 통해 침입하며, 잎맥을 따라 전파된다. 그에 따라 특징적인 V자형 병반이 나타나게 된다. -배양 중 eps를 분비해 노란색을 띠는 xcc 군집 -EPS를 구성하는 잔탄검이 세균을 보호하고 병을 일으키는 방식 *그림의 병원균은 xcc가 아닌xpd(Xanthomonas phaseoli pv. dieffenbachiae)지만 같은 xanthomonas 속에 포함되어 유사한 감염방식을 가짐 식물 내부로 들어온 xcc는 관다발에 자리를 잡은 후 끈적한 점액질 막인 EPS(Exopolysaccharide)를 분비해 생물막을 형성한다. EPS는 xcc의 병원성을 좌우하는 핵심 물질로, 잔탄검(Xanthan gum)이라고 불리는 노랗고 끈적한 물질로 구성된다. EPS는 세균이 관다발에 단단히 부착할 수 있게 하며, 막을 형성해 세균의 수분 손실을 막고 식물이 분비하는 항균물질로부터 보호해 주기도 한다. 세균은 EPS를 이용해 관다발을 틀어막고 내부에서 증식하며, 그로 인해 물과 영양분을 공급받지 못하는 식물 부위는 말라 죽게 된다. -검은썩음병 관련 기사들 -배추밭에 검은썩음병 농약을 살포하는 농민 xcc는 배추뿐 아니라 무, 브로콜리 등 배추과 작물 전반에 걸쳐 감염되며 저항성을 가지는 품종은 거의 존재하지 않는다. 그 때문에 발병시기에 철저하게 농약을 치는 것이 필요하지만, 점차 농약에 내성을 가지는 균주들도 나타나고 있어 문제가 되고 있다[2]. 여기까지만 보면 xcc는 반드시 없에야 할 유해균이라고 볼 수 있다. 그러나 이와 정 반대로, xcc는 현대 산업에 있어 빠질 수 없는 핵심 균주의 면모를 가지고 있기도 하다. -잔탄검의 유용성을 밝혀낸 알렌 진스 박사 1950년대 미국에서 xcc를 연구하던 알렌 진스 박사는 이 세균이 만들어 내는 잔탄검이 산업적으로 매우 유용한 성질을 가진다는 것을 알아내게 된다. 당시 증점제로는 주로 아라비아검이나 구아검과 같은 식물 유래 검 성분이 사용되고 있었다. 그러나 잔탄검은 온도와 산성도 변화에도 식물성 검보다 안정적인 점성을 유지했으며, 미생물 발효를 통해 균일한 품질로 대량 생산할 수 있다는 장점도 가지고 있었다. 이러한 장점을 앞세운 잔탄검은 각종 산업에서 활발히 사용되고 있다. -잔탄검이 첨가된 케첩, 드레싱, 치약, 크림 잔탄검을 가장 쉽게 찾아볼 수 있는 곳은 식품과 미용 산업이다. 잔탄검은 각종 소스류의 점도를 조절하기 위해 필수적으로 들어가고 있으며, 샴푸와 크림, 치약 등에도 증점제로 널리 첨가되고 있다. 또한 글루텐을 먹지 못하는 환자들을 위한 글루텐 프리 빵의 경우에도 대체재로 잔탄검이 들어가고 있다. 잔탄검은 석유 산업에 있어서도 매우 중요한 물질이다. 그 높은 점성으로 인해 시추 과정에서 나온 암석 절삭물들을 침전시키지 않고 지표면까지 안정적으로 운반할 수 있기 때문이다. 특히 오염에도 강한 저항성을 보여 석유 이동 파이프라인 내부 코팅제로도 사용되고 있다. 또한 극지방 및 해양 시추의 경우 낮은 온도로 인해 기존의 고분자 물질들의 효율이 급감하는데, 이런 환경에서도 잔탄검은 본연의 성질을 잃지 않아 더욱 선호되고 있다[3]. -잔탄검 생산 및 농축 공정 앞의 주황색 탱크에서 xcc가 배양된다 잔탄검은 생산하는 방법도 비교적 간단하다. xcc를 대형 탱크에 배양하면서 당류와 적절한 환경만 제공해 준다면 추출을 통해 얻어낼 수 있어 저렴한 비용으로 많은 양을 생산해 낼 수 있다[4]. -잔탄검의 활용도와 시장 동향 이러한 활용도로 인해 2026년 전세계 잔탄검 시장은 22억 6천만 달러에 달하며, 2036년에는 37억달러까지 성장할 것으로 예측되고 있다[5]. 흥미롭게도, xcc균주의 병원성과 잔탄검의 품질은 비례하는 모습을 보인다[6]. 그 때문에 식물병리학자들은 xcc의 방제와 약화를 위해 연구하지만, 생명공학자들은 고품질의 잔탄검을 얻기 위해 더 강한 xcc를 찾아 연구하는 아이러니한 모습을 보이고 있다. 이렇듯 xcc는 인간에게 유해균과 유익균이라는 극명히 대비되는 두 모습을 보여 주는 흥미로운 세균이다. xcc의 사례는 생물 자체가 좋고 나쁜 것은 없으며, 인간의 관점에 따라 전혀 다른 의미를 가질 수 있다는 것을 다시금 일깨워 주는 예일지도 모른다. *정확한 내용은 참고문헌 참조 1.Afrin, K. S., Rahim, M. A., Park, J. I., Natarajan, S., Rubel, M. H., Kim, H. T., & Nou, I. S. (2018). Screening of cabbage (Brassica oleracea L.) germplasm for resistance to black rot. Plant breeding and biotechnology, 6(1), 30-43. 2.Dai, H., Hu, L., Wang, J., Yue, Z., Wang, J., Chen, T., Li, J., Dou, T., Yu, J., & Liu, Z. (2025). Constructing a Novel Disease Resistance Mechanism Model for Cruciferous Crops: An Example From Black Rot. Molecular plant pathology, 26(2), e70060. 3.Said, M., Haq, B., Al Shehri, D., Rahman, M. M., Muhammed, N. S., & Mahmoud, M. (2021). Modification of Xanthan Gum for a High-Temperature and High-Salinity Reservoir. Polymers, 13(23), 4212. 4.Onofre-Rentería, K., Cabrera-Munguía, D.A., Cobos-Puc, L.E., Claudio-Rizo, J.A., Morales-Oyervides, L. and Oyervides-Muñoz, E. (2024), Xanthan Gum Production and Its Modifications to Obtain Novel Applications: A Review. Polym Adv Technol, 35: e70004. 5.Kiran Pulidindi. August 2022. Xanthan Gum Market - By Application (Food & Beverages, Oil & Gas, Pharmaceutical, Cosmetics, and Others) & Forecast, 2022-2030 (512: GMI512). Global Market Insights Inc. Retrieved May 18, 2026 6.Ramírez, M.E., Fucikovsky, L., García-Jiménez, F. et al. Xanthan gum production by altered pathogenicity variants of Xanthomonas campestris . Appl Microbiol Biotechnol 29, 5–10 (1988)
작성자 : ㅇㅇ고정닉
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