식물 바이러스 감염 세포 미세구조의 전자현미경 사진 해설

필자가 투과전자현미경을 처음 마주한 것은 1979년 6월 농업기술연구소 (현 국립농업과학원) 병리과 바이러스연구실에 연구직 공무원으로 발령을 받은 때였다. 그 당시 투과전자현미경은 진공관식 전자현미경으로 H 회사의 제품이었다. 광학현미경만 보았던 나는 당시에 투과전자현미경을 보니 높이가 2.5m로 엄청난 크기에 놀랐으며, 수많은 진공관에 발갛게 불이 들어와 있는 것을 보니 매우 신기하였다. 전자현미경의 앞면에 표시된 글귀인 '이 전자현미경은 대일 청구권 자금인 우리 조상의 피의 대가로 구입한 연구 기자재이므로 잘 활용하라'고 하는 내용이 지금도 생생하게 기억이 난다.



당시의 전자현미경은 기계적으로 안정적이지 못하여 자주 고장이 났으며 그 때마다 H 회사의 기술자이신 윤평노 선생님께서 늘 오셔서 수리를 해 주셨다. 윤 선생님은 오래전에 전자현미경 기술회사인 주원테크를 창립하셔서 사장님으로 현직에서 활동하고 계신다. 나의 스승이신 당시 실장님이셨고 충북대 교수이셨던 이순형 박사님께서 윤 사장님이 오시면 늘 같이 옆에 있으면서 전자현미경을 배우라고 하셔서 전자현미경에 대한 기초 원리와 이용 방법에 대하여 윤 사장님으로부터 자연스럽게 많은 것을 알게 되었다. 윤 사장님께서 수리를 하러 오시면 신문용지 2배 크기의 전자현미경 회로도를 현미경실 바닥에 펼쳐놓고 보시던 모습이 생각난다.



1980년대 후반에 농업과학원에 신형 투과전자현미경을 설치하였고, 1994년 원예특작과학원에 바이러스연구실에 전자현미경실을 처음 신설하면서 전자현미경의 기계적인 부분에 대하여 많은 공부를 하게 되었다. 그 당시 전자현미경을 구입할 때 생물 시료 검경에 가장 좋은 기종선택을 위하여 세계에서 생산하는 전자현미경의 종류와 특성에 대하여 공부를 하여야 했었다. 원예특작과학원의 투과전자현미경을 구입할 때에 Z회사의 투과전자현미경을 구입하였는데 이때에도 전문가이신 윤 사장님의 의견을 참고하여 최종 선택하였다. 또한, 독일 Z 회사와 하노버대학에서 생물시료의 원소분석기술, EM-TECH의 윤석천 이사님 등 여러분들에게서 전자현미경의 기계적 특성과 운영 기술, 시료 제작 기술 등에 관하여 많은 가르침을 받았다.

우리나라 식물 바이러스 감염 세포와 조직학 연구는 공동 필자인 국립농업과학원 최홍수 박사의 1991년 벼검은줄오갈병의 병태해부학적 관 찰; 암종형성, 세포내부구조및 바이러스 증식의 석사학위 논문과 1995년 원예연구소(현 원예특작과학원)에 전자현미경을 새로 설치하면서 함께 연구한 조점덕 박사의 1998년~2002년 석사와 박사 논문인 Tobamovirus와 Potyvirus에 복합감염된 기주식물의 미세 세포병리학적 연구가 우리나라에서 가장 모범적인 연구이다. 최 박사와 조 박사의 식물 바이러스 감염 세포의 미세구조 연구는 세계적인 전자현미경 세포병리연구의 석학이시며 농촌진흥청 해외명예연구관으로 10여년 필자와 함께 연구하셨던 미국 아칸사대학교의 김경수 교수님께서도 세계 최고의 연구라고 경하하셨다. 김 교수님으로부터 세포 미세구조의 영상 해석에 관하여 많은 가르침을 받았고, 당시의 세포 미세구조 연구에 대하여 우리나라에서도 세계적인 선진 연구를 하고 있는 것에 놀라움을 표시하신 것이 기억이 난다.



필자가 농업과학원과 원예특작과학원에서 전자현미경실을 운영하면서 많은 실험을 같이 해주신 나의 동료이자 친구이며, 우리나라 식물 분야의 전자현미경학 발전에 큰 공헌을 하신 식물바이러스연구실의 이준성 선생님과 조점덕 박사에게 무한한 감사를 보낸다. 전자현미경 급속 시료처리, 초박절편, 현상과 인화, 초저온 검경 등 다양한 전자현미경 검경기술을 개발하기 위하여 많은 시간을 함께 하였고, 이로 인하여 바이러스 감염 세포의 특이 미세구조 연구에 많은 결과가 나올 수 있었다.



그동안 많은 가르침과 도움을 주신 모든 분들께 이 책을 헌정하며, 식물바이러스학과 식물병리학을 비롯한 농작물 연구 등의 생물연구를 하면서 기본적으로 중요한 초미세 병원체의 형태와 구조, 병원체 감염세포의 미세구조 연구에 필수적인 전자현미경 검경과 특이 미세구조의 해설에 대한 국문도서를 출간하게 되어 무한한 기쁨으로 생각한다.



이 책에서 다루지 못한 다른 바이러스의 미세구조 사진을 촬영하거나, 설명한 식물 바이러스의 세포 미세구조 영상 사진 이외에 동일한 미세구조라도 더 훌륭한 사진을 보유하거나 촬영하게 되면 계속적으로 수정 증보하여 보다 충실한 새로운 책자가 출간되길 바란다. 끝으로 우리나라 식물 바이러스 연구가 더욱 발전하기를 후학들에게 진심으로 부탁드리며, 많은 독자 여러분의 관심과 조언을 적극 환영한다.

1. 식물세포 기본구조와 기능 11



1.1 일반구조 12

1.2 리보솜 14

1.3 원형질연락사 17

1.4 엽록체 19

1.5 미토콘드리아 21



2. 식물세포의 전자현미경 사진 해설 23



2.1 기공 24

2.2 도관 26

2.3 원형질연락사 32

2.4 핵 35

2.5 엽록체 37

2.6 백색체 40

2.7 미토콘드리아 42

2.8 소포체 43

2.9 골지체 45

2.10 퍼옥시좀 46

2.11 사관단백질 47

3. 식물 바이러스 입자 형태 49



3.1 구형 바이러스 51

3.2 막대형 바이러스 55

3.3 사상형 바이러스 57

3.4 간상형 바이러스 61



4. 단일 바이러스 감염 세포미세구조 63



4.1 구형 바이러스 단독감염 세포미세구조 66

4.1.1 벼검은줄위축바이러스 66

4.1.2 잠두위조바이러스 74

4.1.3 오이모자이크바이러스 80

4.1.4 토마토원형반점바이러스 82

4.1.5 토마토반점위조바이러스 84

4.1.6 순무황화모자이크바이러스 87

4.1.7 동부모자이크바이러스 91

4.1.8 카네이션모틀바이러스 93

4.1.9 토마토덤불위축바이러스 94

4.1.10 양배추모자이크바이러스 97

4.1.11 토마토황화잎말림바이러스 99

4.2 막대형 바이러스 단독감염 세포미세구조 102

4.2.1 담배모자이크바이러스 102

4.2.2 오이녹반모자이크바이러스 106

4.2.3 질경이모자이크바이러스 110

4.2.4 고추연한모틀바이러스 113



4.3 사상형 바이러스 단독감염 세포미세구조 115

4.3.1 선인장엑스바이러스 115

4.3.2 질경이모자이크포텍스바이러스 117

4.3.3 감자와이바이러스 119

4.3.4 수박모자이크바이러스 122

4.3.5 순무모자이크바이러스 125

4.3.6 강낭콩일반모자이크바이러스 129

4.3.7 강낭콩황화모자이크바이러스 130

4.3.8 콩모자이크바이러스 133

4.3.9 벼줄늬잎마름바이러스 134



4.4 간상형 바이러스 단독감염 세포미세구조 137

4.4.1 방가지똥황화줄무늬바이러스 137

4.4.2 미모사모자이크바이러스 140

5. 식물 바이러스 복합감염 세포 미세구조 143



5.1 수박모자이크바이러스와 오이녹반모자이크바이러스 146

5.2 순무모자이크바이러스와 질경이모자이크바이러스 166

5.3 고추모틀바이러스와 고추연한모틀바이러스,

고추모틀바이러스와 담배모자이크바이러스 170

5.4 콩모자이크바이러스와 담배모자이크바이러스 173

5.5 감자와이바이러스와 토마토모자이크바이러스 176

5.6 강낭콩일반모자이크바이러스와 담배모자이크바이러스 178

5.7 동부진딧물전염바이러스와 동부모자이크바이러스 180

5.8 강낭콩일반모자이크바이러스와 오이모자이크바이러스 183

5.9 복합감염 세포의 기타 특성 187



6. 면역 금 입자 투과전자현미경 검경 191



6.1 오이녹반모자이크바이러스와 수박모자이크바이러스의 복합감염 192

6.2 동부모자이크바이러스와 동부진딧물전염모자이크의 복합감염 197



7. 기타 전자현미경 검경 201



참고문헌 209

김정수