정보

식물에 존재하는 인간 병원체가 식물 병원체가 될 수 있습니까?

식물에 존재하는 인간 병원체가 식물 병원체가 될 수 있습니까?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

인간 병원체는 때때로 식물 잎의 표면에 살고(여기 및 여기 참조), 식물 병원체 미생물도 잎 표면에 살고 있기 때문에 식물 독성 유전자가 인간 병원체에게 전달될 수 있습니까(아마도 수평 유전자를 통해 전이) 인간 병원체를 식물에도 병원성으로 만들 것인가? 이런 일이 일어났다는 증거가 있었습니까?

이 검토 보고서는 식물 병원체가 인간 병원체로 "왕국 경계를 넘지" 않은 이유를 설명하고 그 반대의 경우(식물에 영향을 미치는 인간 병원체)에 대해 설명합니다. 광범위한 병원체 상호작용을 하는 광범위한 식물이 있기 때문에 일부 식물 병원체가 다음으로 돌연변이할 수 있는 것보다 인간 병원체가 일부 식물에 병원성을 갖도록 돌연변이할 가능성이 통계적으로 더 높은 것 같습니다. 특히 인간에게 병원성이 있을 수 있습니다. 그 가정이 유효합니까? 또한 실험실에서 동물과 식물 세포를 모두 감염시키는 알려진 바이러스가 있는 것처럼 보이기 때문에 구체적으로 인간-동물에 대해 이야기하고 있습니다(Lepidoptera/ cow pea).

현재 관련된 예로서, Southern Bean Mosaic Virus와 같은 일부 식물 바이러스가 어떻게든 코로나바이러스 변종과 유전자를 공유하고 모프 식물-인간 병원체가 될 수 있습니까? (나는이 마지막 질문이 약간 "외부"라는 것을 알고 있습니다). 나는 SARS-CoV-2와 같은 양성 가닥 RNA 바이러스이기 때문에 예제 식물 바이러스를 선택했습니다. 감사합니다!


식물에 존재하는 인간 병원체가 식물 병원체가 될 수 있습니까? - 생물학

식물은 기계적 상처, 장벽, 이차 대사 산물 및 기생 기생의 유인으로 초식 동물을 방어합니다.

학습 목표

초식 동물에 대한 식물 방어 반응 식별

주요 내용

키 포인트

  • 많은 식물에는 초식 동물로부터 보호하기 위해 나무 껍질과 왁스 같은 큐티클과 같은 뚫을 수 없는 장벽이나 가시와 가시와 같은 적응이 있습니다.
  • 초식 동물이 식물의 장벽을 깨면 식물은 초식 동물에 해를 끼칠 수 있는 시안화 글리콜과 같은 독성 화합물인 2차 대사 산물에 반응할 수 있습니다.
  • 포식자의 공격을 받으면 손상된 식물 조직은 휘발성 화합물의 방출을 촉진하는 자스모네이트 호르몬을 방출하여 포식자를 숙주 곤충으로 사용하고 결국 죽이는 포식자를 유인합니다.

초식동물에 대한 방어 대응

크고 작은 초식 동물은 식물을 음식으로 사용하고 적극적으로 씹습니다. 식물은 공격자를 억제하거나 죽이기 위해 다양한 전략을 개발했습니다.

기계적 방어

식물의 첫 번째 방어선은 나무 껍질과 왁스 같은 큐티클로 구성된 손상되지 않고 뚫을 수 없는 장벽입니다. 둘 다 초식 동물로부터 식물을 보호합니다. 초식 동물에 대한 다른 적응에는 단단한 껍질, 가시(변형된 가지) 및 가시(변형된 잎)가 있습니다. 그들은 물리적 손상을 일으키거나 발진과 알레르기 반응을 유발하여 동물을 낙담시킵니다. 일부 아카시아 나무 종은 개미 군체와 상호 관계를 발전시켰습니다. 개미는 나무 잎을 보호하는 대가로 속이 빈 가시에 개미의 피난처를 제공합니다.

아카시아 콜린시: Acacia collinsii의 큰 가시 모양의 침술은 속이 비어 있어 개미에게 피난처를 제공하여 그 대가로 초식 동물로부터 식물을 보호합니다.

선인장에 수정된 잎: 선인장 식물의 가시는 포식자에 대한 기계적 방어 역할을 하는 변형된 잎입니다.

화학 방어

식물의 외부 보호는 기계적 손상으로 인해 손상될 수 있으며, 이는 병원체의 진입점을 제공할 수 있습니다. 첫 번째 방어선이 무너지면 식물은 독소와 효소와 같은 다른 방어 기제에 의존해야 합니다. 이차 대사 산물은 광합성에서 직접 파생되지 않고 호흡이나 식물 성장 및 발달에 필요하지 않은 화합물입니다.

많은 대사 산물은 독성이 있으며 심지어 그것을 섭취하는 동물에게 치명적일 수 있습니다. 일부 대사 산물은 알칼로이드로, 유해한 냄새(민트와 샐비어의 휘발성 오일 등) 또는 혐오스러운 맛(퀴닌의 쓴맛 등)으로 포식자를 낙담시킵니다. 다른 알칼로이드는 과도한 자극(카페인이 한 예임)이나 아편유사제와 관련된 혼수를 유발하여 초식 동물에 영향을 미칩니다. 일부 화합물은 섭취 후 독성이 됩니다. 예를 들어 카사바 뿌리의 글리콜 시안화물은 초식 동물이 섭취할 때만 시안화물을 방출합니다. Foxgloves는 심장 및 스테로이드 배당체와 같은 몇 가지 치명적인 화학 물질을 생산합니다. 섭취하면 메스꺼움, 구토, 환각, 경련 또는 사망을 유발할 수 있습니다.

여우장갑: Foxgloves는 몇 가지 치명적인 화학 물질, 즉 심장 및 스테로이드 배당체를 생산합니다. 섭취하면 메스꺼움, 구토, 환각, 경련 또는 사망을 유발할 수 있습니다.

타이밍

기계적 부상 및 포식자 공격은 손상된 조직에서 방어 및 보호 메커니즘을 활성화하고 손상 위치에서 더 멀리 떨어진 부위에서 장거리 신호 또는 방어 및 보호 메커니즘의 활성화를 유도합니다. 일부 방어 반응은 몇 분 내에 발생하지만 다른 방어 반응은 몇 시간이 걸릴 수 있습니다. 또한 장거리 신호는 포식자를 억제하기 위한 체계적인 반응을 이끌어냅니다. 조직이 손상되면 자스모네이트는 포식자에게 유독한 화합물의 합성을 촉진할 수 있습니다. 자스모네이트는 또한 기생체를 유인하는 휘발성 화합물의 합성을 유도합니다. 곤충은 다른 곤충 내부 또는 위에서 발달 단계를 보내고 결국 숙주를 죽입니다. 식물은 복구할 수 없을 정도로 손상된 경우 손상된 조직의 절단을 활성화할 수 있습니다.


인간 및 동물 병원체의 대체 숙주로서의 식물

가장 널리 퍼져 있고 파괴적인 인간 및 동물 병원체의 대부분은 동물 숙주와 함께 수명 주기의 일부를 가지고 있습니다. 이 병원체는 물리적, 화학적, 생물학적 등 매우 다양한 환경에 적응할 수 있는 매우 넓은 능력을 가지고 있으며 이것이 성공의 열쇠입니다. 많은 .

가장 만연하고 파괴적인 인간 및 동물 병원체의 대부분은 동물 숙주와 함께 수명 주기의 일부를 가지고 있습니다. 이 병원체는 물리적, 화학적, 생물학적 등 매우 다양한 환경에 적응할 수 있는 매우 넓은 능력을 가지고 있으며 이것이 성공의 열쇠입니다. 다른 생물학적 왕국의 숙주 사이를 이동할 수 있는 잘 알려진 많은 병원체는 분변-구강 및 직접 전염 경로를 통해 전염되며, 따라서 중요한 식품 매개 병원체가 되었습니다. 일부 주목할만한 예에는 신선 농산물과 관련된 대장균 O157:H7 및 살모넬라 엔테리카가 포함됩니다. 다른 병원체는 직접적인 접촉을 통해 전염될 수 있거나 에어로졸에는 중요한 인수공통전염병 병원체가 포함됩니다. 매개체를 통해 수동적으로 전달되고 복제를 위해 동물 숙주가 필요한 병원체(예: 바이러스 및 기생충)와 증식할 수 있는 대체 숙주와 능동적으로 상호작용할 수 있는 병원체(예: 장내세균). 이 연구 주제는 인간 병원체의 대체 숙주로서의 식물과 인간에게 다시 전염되는 식물의 역할에 초점을 맞출 것입니다. 이 분야는 이미 매우 잘 특성화되어 있는 것으로 간주되는 일부 미생물의 생물학에 새로운 측면을 열어주기 때문에 특히 흥미진진합니다. 왕국 간 숙주 식민지화의 한 측면은 숙주와 미생물이 각 상황에 대해 공통 및 특정 적응을 모두 사용할 수 있는 방법을 비교하는 것입니다.

이 영역은 아직 상대적으로 초기 단계에 있으며 현재 답변보다 훨씬 더 많은 질문이 있습니다. 우리는 다음 영역을 포함하여 연구 주제에서 미생물과 식물 숙주 모두에 대한 상호 작용의 기본 질문을 해결하는 것을 목표로 합니다.
• 식물과 관련된 병원체의 지속성 및 성장을 뒷받침하는 생태학
• 식물 숙주의 병원체 역학 및 관련 위험 분석
• 새로운 병원체를 포함한 고전적 진화론적 측면과 집단 유전학
• 식물 숙주에 대한 병원체 적응에 대한 분자적 기초
• 우리가 동물 병원체보다 식물 병원체에 대해 훨씬 더 많이 알고 있는 식물 방어 반응
• 수확 전과 수확 후 식민지 간의 차이
• 농장 환경의 전염 역학과 같은 동물과 식물 숙주 사이의 순환

이미 발표된 대부분의 연구는 장내 세균성 병원체에 초점을 맞추었지만 다른 인간 병원체도 수명 주기의 일부로 식물과 상호 작용할 수 있다는 점은 의심의 여지가 없습니다. 따라서 덜 보고된 일부 병원체에 대한 상호 작용을 조사하는 기사도 환영합니다. 우리는 독창적인 연구 기사, 리뷰 및 의견을 제공할 수 있는 잠재적인 저자의 의견을 듣고 싶습니다.

중요 사항: 이 연구 주제에 대한 모든 기여는 사명 선언문에 정의된 대로 제출된 섹션 및 저널의 범위 내에 있어야 합니다. Frontiers는 피어 리뷰의 모든 단계에서 범위 외 원고를 더 적합한 섹션이나 저널로 안내할 권리가 있습니다.


식물의 질병 발달에 영향을 미치는 7가지 주요 요인

다음 사항은 질병 발달에 영향을 미치는 7가지 주요 요인을 강조합니다. 요인은 다음과 같습니다. 1. 접종 수준 2. 품종 3. 문화적 관행 4. 윤작 5. 환경 조건 6. 과일 숙성 단계 7. 수확.

질병 발달: 인자 # 1. 접종 수준:

성공적인 감염이 일어나기 위해서는 유리한 환경에서 중요한 병원체와 그 적절한 숙주가 조립되어야 합니다. 그러나 성공적인 감염은 사용 가능한 접종물(일반적으로 곰팡이 포자 또는 박테리아 세포로 구성됨)의 수준에 따라 달라질 수 있습니다.

Gaumann(1946)은 유리한 조건에서도 특정 질병을 발생시키기 위해 최소한의 병원체 포자가 필요하다고 주장했습니다.

그러한 이론은 많은 균류에 대해 단일 포자 감염의 가능성을 부정하며 다른 조사자들에 의해 받아들여지지 않았습니다. 숙주에 침투할 수 있는 상처에 의존하는 수확 후 병원체의 경우, 질병 발달은 과일 또는 채소 표면의 병원체 포자 부하 및 침투를 위한 상처의 가용성 모두와 관련이 있다는 것이 일반적으로 받아들여지고 있습니다.

현장, 포장실 및 창고의 정기적인 위생은 모두 수확된 농산물의 포자 부하를 줄이는 데 기여하는 한편, 주의 깊게 취급하고 기계적 손상을 예방하면 병원균의 진입 지점 수를 줄이는 데 도움이 됩니다.

그러나 존재하는 접종물의 양은 성장기의 기상 조건과 밀접한 관련이 있으며, 특히 Gloeosporium 및 Phytophthora 종의 경우처럼 포자가 비에 의해 분산될 때 그렇습니다. 상처와 접종물 수준 사이의 상호작용은 돌과일에 있는 갈색 부패균인 Monilinia fructicola에 대해 설명되었습니다.

과일 표면에 높은 수준의 진균 접종원이 존재하고 상처가 없는 과일의 침투는 기공을 통해 또는 껍질을 통해 직접 발생할 수 있습니다.

병원균의 접종 수준은 길항 미생물에 의한 수확 후 질병의 생물학적 방제의 성공을 결정할 수 있습니다. 부패를 감소시키는 길항 미생물의 효능은 종종 병원체와 길항 미생물 모두의 접종 수준에 의해 영향을 받습니다.

질병 발달: 요인 # 2. 품종:

질병 발달에 영향을 미칠 수 있는 초기 수확 전 요인은 질병에 대한 감수성이 매우 다양한 품종입니다. 품종 특성의 차이는 신선 농산물의 보관 품질에 현저한 영향을 미칠 수 있습니다. 껍질이 두껍고 질감이 단단한 멜론은 수확과 취급의 혹독한 환경에서도 견딜 수 있습니다.

사과 품종 사이의 수확 후 부패의 다양성은 피부의 상처 저항성의 차이와 관련이 있으며, 이는 감염을 시작하기 위해 상처에 의존하는 부패하는 병원체에 매우 중요할 수 있는 특징입니다.

질병 발달: 요인 # 3. 문화적 관습:

그들은 위생을 통해 접종 수준을 낮추거나 캐노피 미기후를 수정하여 질병 발병에 덜 유리한 조건을 만들 수 있습니다. 과일 나무의 가지 치기 및 작물 잔해의 파괴와 같은 관행은 병원성 미생물의 생존에 현저한 영향을 미칩니다. 수확 전 살균제의 적용은 감염 수준을 직접적으로 감소시킬 수 있습니다.

그러나 수확 후 적용을 위해 지정된 것과 동일한 화학 물질을 사용하는 수확 전 화학 스프레이는 해당 살균제에 내성을 가진 새로운 곰팡이 균주의 생산을 향상시킬 수 있습니다. 줄 안의 식물 간격도 썩음 발생에 영향을 줄 수 있습니다.

Legard(2000)는 더 넓은 간격이 더 좁은 간격에 비해 딸기에서 Botrytis 썩음을 감소시킨다는 것을 발견했습니다. 이것은 더 가까운 간격으로 이용 가능한 표적 숙주의 수가 증가했기 때문일 수 있습니다. 더 많은 접종물을 가로채거나 많은 과일이 적시에 수확되지 않아 접종물의 수준이 증가할 수 있습니다.

질병 발달: 요인 # 4. 자르기 회전:

순환은 감염원을 감소시켜 후속 작물의 건강에 영향을 미쳐 수확된 상품의 품질에 영향을 미칠 수 있습니다. 현장 영양은 저장 부패의 발달에 영향을 미칠 수 있습니다.

따라서 토마토 과일에서 세균성 무름병의 급속한 발달은 밭에서의 질질 비료의 적용에 크게 좌우되며 질소 및 칼슘 영양 후에 수확 후 부패에 대한 배의 저항성이 증가합니다.

질병 발달: 요인 # 5. 환경 조건:

이들은 병원체에 직접적인 영향을 미칠 수 있습니다. 많은 병원체는 토양에 남아 있거나 들판의 식물 잔해에서 생존하며, 바람과 비가 잠재적 숙주로 확산되는 직접적인 원인이 될 수 있습니다.

Phytophthora spp.와 같은 병원체. 감자 괴경이나 감귤류를 감염시키는 것은 실제로 포자 발아 및 감염 개시를 위해 빗물에 의존합니다. 실제로 오렌지 과수원에서 기생식물에 의한 갈색썩음병의 비율은 감염 기간 동안의 강우량과 직접적인 관련이 있었다.

질병 발달: 요인 # 6. 과일 숙성 단계:

병원균에 대한 수확된 농산물의 감수성은 주로 수확 시점의 숙성 단계에 달려 있습니다. 여러 유형의 과일은 부상에 더 취약하고 익으면서 병원체 공격에 더 취약해집니다.

산도, 조직의 탁도, 영양소 가용성 및 숙성 단계의 노화 변화와 같은 다양한 조직 특성은 개별적으로 또는 조합하여 질병에 대한 감수성을 높입니다.

질병 감수성에 대한 숙성 단계의 영향에 영향을 미치는 다른 요인에는 병원체의 독성 강화, 숙주 저항 및 보호 약화가 포함됩니다. 과일의 감염에 대한 감수성을 향상시키는 주요 요인 중 하나는 병원체에 의해 생성 및 분비되는 효소의 활성에 대한 식물 세포벽의 향상된 감수성입니다.

과일의 숙성 단계와 부패에 대한 민감성 사이의 강한 연관성은 화학 물질이 숙성을 자극하고 일반적으로 부패를 촉진하기 때문에 설명할 수 있습니다. 숙성을 자극하는 조건의 전형적인 예는 다양한 감귤류 품종을 저농도(50ppm)의 에틸렌에 노출시키는 것입니다.

에틸렌 처리는 감귤 따기 시즌이 시작될 때 상업적으로 적용되어 성숙에 도달했지만 아직 원하는 색상을 나타내지 않은 과일을 고르게 만듭니다.

그러나 엽록소 분해를 촉진하고 과일 껍질의 노란색, 주황색 또는 빨간색을 노출시키는 이 경제적으로 중요한 절차는 부패에 대한 과일의 향상된 민감도를 동반합니다.

숙성의 촉진과 함께 에틸렌은 노화와 줄기 끝 단추의 파괴를 자극하여 결과적으로 이 위치에서 Diplodia natalensis의 잠복 감염을 활성화하고 줄기 끝 부패의 발생률을 증가시키는 것으로 밝혀졌습니다.

질병 발달: 요인 # 7. 수확:

손으로 수확하는 것은 신선한 농산물 시장을 겨냥한 과일과 채소의 주된 방법입니다. 상품의 최적 성숙 단계를 선택하기 위한 피커의 적절한 교육은 피해를 최소화할 수 있습니다. 기계화 수확은 올바르게 사용하더라도 상품에 상당한 손상을 줄 수 있으며 이는 상처 병원균이 침투하기에 적합한 영역으로 작용할 수 있습니다.

따라서 주로 당근, 감자와 같은 덜 취약한 상품이나 즉각적인 가공이 제안된 작물에 국한됩니다. 낮 동안의 수확 시간도 농산물의 보관 품질에 영향을 미칠 수 있습니다. 대부분의 작물의 경우 밤이나 이른 아침의 서늘한 시간이 유리할 수 있습니다.

장기 보관을 위해 제안된 과일의 경우 수확 날짜가 매우 중요할 수 있습니다. 그러나 최적의 수확 날짜를 예측하기 위한 색상, 크기, 모양, 과육의 단단함, 전분, 설탕 및 주스의 함량과 같은 적절한 성숙 단계를 결정하는 다양한 기준을 사용함에도 불구하고 종종 정확하지 않습니다.


앞으로 나아가기 위해 뒤돌아보기

새로운 지식과 방법은 오래된 질문에 대한 진전을 위한 기회를 만들고 실제로 새로운 질문은 거의 없습니다. 우리의 과학적 선구자들이 우리 주제에 대해 깊이 있고 유용하게 생각했다는 것을 발견하는 것은 겸손합니다. PubMed가 도래하기 오래 전에 작성된 통찰력 있는 기사와 책 챕터는 온라인 검색에서 간과될 수 있습니다. 식물 병원성 박테리아에 대해 궁금한 독자는 해결되지 않은 채로 남아 있는 주요 연구 질문을 설명하는 다음 및 기타 오래된 출처를 탐색하는 것이 좋습니다(Smith, 1920 Walker, 1963 Schuster and Coyne, 1974 Vidaver, 1981 Mount and Lacy, 1982 Starr, 1984 Billing, 1987 Nester et al., 2004). 같은 정신으로 독자들은 우리를 과학으로 이끌었던 자연 세계에 대한 호기심에 열려 있어야 합니다. 멋진 도구는 새로운 발견으로 가는 한 가지 방법이지만 패러다임을 바꾸는 발견은 종종 단순한 관찰에서 나옵니다. Charles Darwin은 여행 자금, 공책, 연필 및 몇 마리의 죽은 새를 가지고 있었습니다.


  • 작은(3mL) 플라스틱 피펫 또는 스포이드
  • 고무줄
  • 중간 바인더 클립 3개
  • 1박스(프린터 종이박스가 잘 작동함)
  • 식용 색소로 착색된 물 25mL
  • 작은 화분
    식물은 수직이어야 하지만 우리가 논의한 작물 중 하나일 필요는 없습니다. 다음과 같은 일반적인 담쟁이덩굴 관엽식물을 권장합니다. 헤데라 나선 , 또는 필로덴드론.
  • 극지 그래프 용지
    지름이 5cm, 10cm, 15cm, 20cm, 25cm인 동심원을 그려 그래프 용지를 만듭니다.이 기술을 사용하여. 중앙에 X를 그리고 "Leaf tip"이라고 표시합니다.
  • 색연필 2개(다른 색)
  • 선택 사항: 피펫 또는 스포이드 아래에 잎을 중앙에 배치하는 데 도움이 되는 야드 스틱
  • 선택 사항: 바닥을 보호하기 위해 천을 떨어뜨립니다.
  • 선택 사항: 비디오 녹화가 버스트 또는 슬로우 모션으로 설정된 카메라 또는 휴대전화


식물도 병에 걸린다!

이것은 식물 병리학의 핵심 개념에 대한 개요를 제공하기 위해 설계된 10개 시리즈 중 첫 번째 팩트 시트입니다. 식물 병리학은 식물이 병에 걸리는 이유와 건강한 식물을 통제하거나 관리하는 방법을 포함하는 식물 질병에 대한 연구입니다.

식물 질병에 대해 걱정하는 이유는 무엇입니까?

그림 1. 부상: 얼음 피해. 얼음의 무게로 인해 나뭇가지가 부러집니다. 사진 제공: Keith Kresina, The Golf Club New Albany 코스 교육감.

농업이 시작될 때부터 농부들은 잡초, 해충 및 질병을 관리하기 위한 수단을 개발해야 했습니다. 오늘날에도 작물 보호에 대한 모든 과학적 연구를 통해 곤충, 질병, 잡초 및 동물 해충이 작물을 재배, 운송 및 저장하는 동안 세계에서 생산되는 식량의 절반을 제거하는 것으로 추정됩니다. 환경이 질병 발병에 유리한 열대 지방에서는 일부 작물의 3분의 2가 손실되어 세계 기아 문제를 가중시키고 있습니다. 안전한 식품의 세계 공급과 직접적인 관련은 없지만 목재, 관상용, 화초 재배 및 잔디 생산 시스템에서 유사한 손실이 발생합니다. 경제적 측면에서 식물 해충 및 질병으로 인한 식품, 섬유 및 관상용 생산 시스템의 연간 손실은 수천억 달러로 추산됩니다. 식물 질병이 인간과 동물의 건강과 경제에 중대한 영향을 미치기 때문에 식물 재배에 관심이 있는 사람들은 잡초 과학, 곤충학(곤충 연구) 및 식물 병리학(연구 식물 질병) 및 이러한 중요한 식물 해충으로 인한 손실을 근절, 관리 또는 최소화하는 방법. 이 팩트 시트의 목표는 식물이 어떻게 병에 걸리는지에 대한 일반적인 소개와 식물 병리학의 몇 가지 기본 원칙을 제공하는 것입니다.

병든 식물 대 손상된 식물

모든 식물은 병에 걸리고 부상을 입기 쉽습니다. 질병은 "병원체(질병을 일으킬 수 있는 유기체)와 같은 지속적인 자극제 또는 이상적인 성장 조건보다 낮은 환경에 만성적으로 노출되어 발생하는 최적이 아닌 식물 성장"으로 정의됩니다. 대조적으로 부상은 낙뢰, 얼음 손상, 잘못된 손질 작업, 우박 손상, 도로 염분 손상, 화학적 화상 또는 기계적 손상과 같은 즉각적인 사건으로 인한 최적의 식물 성장이 아닙니다. 예를 들어, 누군가가 풀을 깎는 동안 나무에 너무 가까이 다가가 결국 나무 껍질을 자르게 됩니다. 이 상처는 부상입니다. 부상은 즉각적이고 "인과관계"가 있기 때문에 진단하기 쉬운 경우가 많습니다. 손상된 식물은 때때로 질병에 걸리기 쉽습니다.

그림 2. 부상: 트리밍 작업이 잘못되었습니다. 이것은 대부분의 도시 주차장에서 볼 수 있습니다. 가지가 너무 잘려져서 나무가 죽는 경우가 많습니다. 또한 잘못된 가지치기는 병원균이 들어갈 수 있는 상처를 유발하여 나무를 병에 걸리게 합니다. 사진: Jim Chatfield, Ohio State University Extension. 그림 3. 부상: 도로 염분 피해. 이것은 소금이 독성을 일으키고 그 지역에서 아무것도 자랄 수 없는 온라인 길가에서 자주 볼 수 있습니다. 사진: Joe Rimelspach, Ohio State University, Turfgrass Pathology.

두 가지 유형의 식물 질병

그림 4. 생물학적 질병: 옥수수 썩음병. 보이는 검은 색은 이웃 식물을 감염시키는 실제 텔리오포자입니다. 사진: Michael J. Boehm, 오하이오주립대학교 식물병리학과.

질병의 경우 지속적인 자극의 원인은 비생물적(무생물) 또는 생물적(병원체에 의해 유발됨)일 수 있습니다. 비생물적 질병은 식물에서 식물로 전파되지 않기 때문에 비감염성 질병이라고도 합니다. 평신도에서는 "전염성이 없습니다". 비생물적 질병은 매우 흔하며 감소된 식물 활력 또는 죽음의 원인을 진단하려고 할 때 의심되는 것으로 간주되어야 합니다. 이것은 고도의 조작이나 취급이 발생하는 집중적으로 관리되는 자르기 시스템으로 작업할 때 매우 중요합니다. 비생물적 식물 질병의 예로는 자동차 배기가스의 이산화질소, 공장의 이산화황, 대기 중의 광화학 반응의 부산물인 지표 오존과 같은 대기 오염 물질에 만성 노출로 인한 피해, 영양 결핍 및 독성, 낮은 환경에서의 성장 등이 있습니다. 이상적인 빛, 습기 또는 온도 조건보다.

생물학적 질병은 병원체에 의해 발생하며 식물 내에서 이동하고 식물 사이에 퍼질 수 있기 때문에 종종 감염병이라고 합니다. 식물 병원체는 인간과 동물에게 질병을 일으키는 병원체와 매우 유사합니다. 병원체는 잎, 새싹, 줄기, 왕관, 뿌리, 괴경, 과일, 종자 및 혈관 조직을 포함하는 모든 유형의 식물 조직을 감염시킬 수 있으며 뿌리 썩음 및 녹병에서 구충병, 마름병 및 시들음에 이르는 다양한 질병 유형을 유발할 수 있습니다. 대부분의 식물은 대부분의 병원체에 면역(저항성)을 갖지만 모든 식물은 적어도 하나의 병원체에 의해 공격받기 쉽습니다. 일부 식물은 많은 병원체에 취약합니다. 다음과 같은 일부 병원체 리족토니아, 피티움, 푸사리움 그리고 경화증 다른 것들은 특정 종만 감염시키는 반면 광범위한 숙주 범위를 갖는다.

그림 5. 비생물적 질병. 이것은 병원체나 곤충이 식물을 공격한 것처럼 보일 수 있지만 사실 우박은 사과 나무에 피해를 입혔습니다. ~의 사진 미국 식물병리학회, 2008. 그림 6. 질병: 달러 스팟. 달러 반점 병원체의 특징인 흰색, 균사 실 및 모래 시계 병변에 주목하십시오. 사진: Michael J. Boehm, 오하이오주립대학교 식물병리학과.

식물을 병들게 하는 유기체를 병원체라고 합니다

식물 병원체는 인간과 동물에게 질병을 일으키는 병원체와 매우 유사합니다. 대부분의 생물적 식물 질병을 일으키는 원인이 되는 병원체에는 바이러스, 박테리아 및 파이토플라스마, 균류 및 진균 유사 유기체, 선충류 및 기생 고등 식물이 포함됩니다. 각 그룹에 대한 설명은 다음과 같습니다.

  • 바이러스: 바이러스는 다른 살아있는 유기체를 감염시키는 세포 내(세포 내부) 병원성 입자입니다. 그들은 숙주의 영양분을 먹고 산다.
  • 박테리아: 박테리아는 이분법(한 세포가 두 개로 쪼개짐)에 의해 무성 생식을 하는 미세한 단세포 원핵 생물입니다. 파이토플라스마는 세포벽이 없는 특정 유형의 박테리아입니다.
  • 곰팡이 및 곰팡이 유사 유기체: 종합적으로, 균류 및 균류 유사 유기체(FLO)는 다른 식물 병원체 그룹보다 더 많은 식물 질병을 유발합니다. 균류와 FLO는 종속영양(자신의 음식을 만들 수 없음), 섬유 모양의 성장 습관이 있고 포자를 생성할 수도 있고 생성하지 않을 수도 있는 진핵 유기체입니다.
  • 선충: 선충은 일반적으로 1,000개 이하의 세포를 포함하는 단순하고 미세한 다세포 동물입니다. 그들은 모양이 벌레와 비슷하지만 지렁이, 선충 또는 편충과 분류학적으로 구별됩니다.
  • 기생 고등 식물: 일부 식물은 영양분과 물을 얻기 위해 스스로 양분을 만들지 못하고 다른 식물에 기생합니다. 예를 들면 겨우살이, 난쟁이 겨우살이 및 도더가 있습니다.

질병의 발달에 영향을 미치는 세 가지 요인: 질병의 삼각형

감염병이 발병하기 위해서는 감수성이 있어야 한다. 주인, NS 병원체 질병을 일으킬 수 있고 유리한 환경 병원체 발달을 위해. 이 세 가지 측면을 종합하여 "질병의 삼각형"이라고 합니다. 이러한 요인 중 하나라도 없으면 질병이 발생하지 않습니다(그림 7 참조). 감염성 식물 질병의 경우, 식물 성장을 촉진하고 존재하는 병원체의 양이나 이의 발달 또는 활동을 감소시키는 모든 관행은 질병을 상당히 감소시킬 것입니다. 자세한 설명을 보려면 질병 삼각형의 이 모듈을 방문하십시오: go.osu.edu/Disease Triangle.

그림 7. 질병의 삼각형. 감수성 숙주, 독성 병원체 및 병원체를 선호하는 환경 조건이 질병을 일으키기 위해 올바른 조합으로 존재해야 합니다. 이 세 가지 구성 요소 중 하나라도 빠지거나 최소화되면 질병이 발생하지 않습니다. 출처: Michael J. Boehm, 오하이오주립대학교 식물병리학과.

병원체가 식물을 감염시키는 방법: 질병 주기

질병 주기는 질병 삼각형인 숙주, 병원체 및 환경을 고려합니다. 식물에 시각적 질병 증상이 발생하려면 병원체가 (a) 감수성 있는 숙주와 접촉해야 합니다(접종이라고 함) (b) 상처, 자연적인 구멍(구강, lenticels, hydathodes) 또는 숙주의 직접적인 침투를 통해 (c) 숙주 내에서 자신을 확립 (d) 숙주 내에서 또는 숙주에서 성장 및 번식하고 궁극적으로 (e) 다른 감수성 식물로 퍼질 수 있음(유포라고 함) . 성공적인 병원체는 또한 민감한 식물 숙주가 없는 불리한 환경 조건의 장기간 동안 생존할 수 있어야 합니다. 이러한 단계를 종합적으로 질병 주기라고 합니다(그림 8 참조). 자연적으로 또는 재배자의 공동 노력을 통해 이 주기가 중단되면 질병이 덜 심하거나 발병하지 않습니다. 일반적으로 식물병을 관리하는 방법은 5가지가 있습니다. 여기에는 유전적으로 내성이 있는 식물의 사용, 재배 방식, 화학 물질 사용, 병원체의 활동을 억제하거나 대항하기 위한 유익한 미생물(생물학적 통제로 알려짐), 검역 및 기타 규제 방식의 사용이 포함됩니다. 이러한 모든 전략을 집합적으로 사용하는 것을 통합 해충 관리라고 합니다. 추가 정보는 이 시리즈의 네 번째 팩트 시트를 참조하십시오. 식물 건강 유지: 통합 식물 건강 관리 개요.

그림 8. 질병 주기: 계절에 한 주기(발병)만 있는 질병을 질병이라고 합니다. 단환 또는 "일회성" 질병. 계절마다 여러 주기(발병)가 있는 질병을 다환 또는 "다주기" 질병. 출처: Michael J. Boehm, 오하이오주립대학교 식물병리학과.

병든 식물은 어떻게 생겼습니까?

적절한 진단은 식물 질병 관리의 중요한 단계입니다. 취해야 할 통제 전략을 수립하기 전에 먼저 정확한 원인을 파악하고 다른 모든 가능성을 배제해야 합니다. 병든 식물을 적절하게 진단하는 단계를 이해하려면 병든 식물 진단 및 식물 진단에 관한 20가지 질문을 참조하십시오. 식물 질병을 논의할 때 자주 사용되는 두 가지 용어는 다음과 같습니다. 징후 그리고 징후. 징후와 증상을 적절히 진단하고 구별하는 방법을 아는 것은 식물이 아픈 이유를 결정하는 첫 번째 단계입니다. 용어 징후 병원체 또는 병원체의 일부가 관찰될 때 사용됩니다. 예로는 곰팡이 균사, 균사체, 포자, 자실체, 박테리아 수액 및 선충류가 있습니다. 많은 식물 질병은 진단 징후의 관찰을 기반으로 현장에서 진단될 수 있지만 많은 식물 질병은 실험실이나 클리닉에서 훈련된 전문가의 관찰이 필요합니다. 표지판과 달리, 증상 식물이 아프거나 상처를 입음으로써 발생하는 식물의 시각적 또는 감지 가능한 변화입니다. 질병의 증상은 질병이 진행됨에 따라 시간이 지남에 따라 변하는 경우가 많습니다. 초기 증상은 종종 보이지 않거나 매우 작고 설명할 수 없습니다. 증상은 일반적으로 다음 범주로 분류할 수 있습니다.


결과

에 감염된 꽃과 잎에 곤충 방문 MVC

비디오 데이터에 따르면 꿀벌, 땅벌, 토종 독방 꿀벌을 포함한 꿀벌이 가장 자주 꽃과 접촉하여 매년 전체 꽃 방문의 75-80%를 차지합니다(그림 2). syrphids, muscoids, 모기 및 모기를 포함한 파리는 다음으로 가장 흔한 꽃 방문자였으며 총 꽃 방문의 14-23%를 차지했습니다. 더 자주 접촉하는 파리 MVC- 꿀벌과 비교하여 감염된 잎(그림 2), 나머지 접촉은 개미, 딱정벌레, 나방, 벌레 및 기타 곤충에 의해 이루어집니다. 꽃과 꽃의 차이 MVC- 꿀벌 대 파리의 감염된 잎 접촉은 두 해 모두에서 중요했습니다(2008: Pearson χ 2 = 60.5, NS < 0.001 2009: 피어슨 χ 2 = 392.7, NS < 0.001).

블루베리 꽃, 건강한 잎사귀, 감염된 잎사귀에 대한 파리목(파리), 벌목(벌) 및 기타 곤충의 접촉 횟수(각 조직에 접촉하도록 유도한 접근) 및 접근 Monilinia vaccinii-corymbosi (MVC) 비디오 녹화에서 관찰된 바와 같이 2008년(a) 및 2009년(b)에 3개의 미시간 블루베리 재배에서. 꽃과 꽃의 차이 MVC- Hymenoptera(벌) 대 Diptera(파리)에 대한 감염된 잎 접촉은 두 해 모두에 중요했습니다(2008: Pearson χ 2 = 60.5, NS < 0.001 2009: 피어슨 χ 2 = 392.7, NS < 0.001).

분자 검출 MVC 곤충 방문자의 DNA

2009년에는 28과의 159마리의 살아있는 곤충을 포획, 식별하고 중첩 PCR 분석을 사용하여 분석하여 MVC 머리와 앞다리의 DNA. PCR 분석 발견 MVC 6개의 곤충 목 중 5개 및 28개 곤충 과 중 18개의 DNA가 분석되었습니다(그림 3A, S5 표). DNA는 Hymenopterans와 Dipterans에서 가장 자주 발견되었으며 꿀벌과 말벌의 더 높은 비율이 양성 반응을 보였습니다. MVC 파리와 비교(각각 56% 대 31% Pearson χ 2 = 5.7, NS = 0.017, 그림 3B). 전반적으로 포획된 곤충의 33%가 양성 반응을 보였습니다. MVC DNA(S5 표). PCR 증폭 산물의 BLAST 분석 결과 53가지 모두 MVC-양성 곤충 샘플은 ITS 지역과 최대 99%의 동일성을 공유했습니다. 모닐리니아

데이터는 샘플링된 곤충 목(a)과 벌목과 파리목(b)에 대한 과로 요약됩니다. PCR 검출을 위해 샘플링된 곤충의 수는 총 159개입니다. MVC Diptera와 비교(각각 56% 대 31% Pearson χ 2 = 5.7, NS = 0.017).

꽃, 건강한 잎 및 감염된 잎의 휘발성 물질 정량화 MVC

VOC 프로파일은 샘플링된 3개의 조직에서 유의하게 달랐습니다(pMANOVA NS2,28 = 8.1, NS = 0.009, 그림 4). 각 조직 간의 쌍별 비교는 건강한 잎의 VOC 프로파일이 꽃의 VOC 프로파일과 다른 것으로 나타났습니다(NS1,19 = 9.8, NS = 0.009) 및 감염된 잎(NS1,18 = 9.3, NS = 0.010), 꽃과 감염된 잎의 프로필은 미미하지만 크게 다르지는 않았습니다(NS1,18 = 3.0, NS = 0.083). 정량화된 28개의 휘발성 화합물 중 17개의 농도는 조직 간에 유의하게 달랐으며(표 1), 이는 우연(이항 확장 테스트: NS < 0.001). 전반적으로 화합물 농도는 감염된 잎에서 가장 높았고 꽃에서 중간 정도였으며 건강한 잎에서 가장 낮았습니다(표 1 NS2,25 = 6.7, NS = 0.005).

휘발성 프로파일의 NMDS(Non-metric multidimensional scaling) 플롯 Vaccinium corymbosum 꽃(빨간색 점), 감염되지 않은 잎(검은색), 감염된 잎 MVC (초록). 2차원 공간으로 표현된 각 샘플 유형이 차지하는 총 면적은 회색으로 음영 처리됩니다. 스트레스 = 0.134. VOC 프로파일은 샘플링된 3개의 조직에서 유의하게 달랐습니다(pMANOVA NS2,28 = 8.1, NS = 0.009), 건강한 잎은 꽃과 다릅니다(NS1,19 = 9.8, NS = 0.009) 및 감염된 잎(NS1,18 = 9.3, NS = 0.010), 꽃과 감염된 잎은 미미하지만 크게 다르지는 않습니다(NS1,18 = 3.0, NS = 0.083).

꽃과 곤충의 매력 MVC 휘발성 물질

총 6,524마리의 절지동물이 휘발성 미끼 델타 트랩에서 발견되었습니다. 파리목은 개체의 64%를 구성하는 가장 풍부한 곤충목이었고 나비목(12%), 벌목(9%), 딱정벌레목(7%), 노린재목(4%) 및 거미류(2%)가 그 뒤를 이었습니다. 블루베리 재배 사이에 절지동물의 총 개체수에는 상당한 차이가 있었지만(NS14,105 = 10.6, NS < 0.001), 총 풍부도는 매사추세츠, 미시간 및 뉴저지에서 차이가 없었습니다(NS2,117 = 0.2, NS = 0.8). 우리는 치료 사이에 총 절지동물 개체수의 전반적인 차이를 발견하지 못했습니다(NS7,112 = 0.6, NS = 0.7), 주로 Diptera가 치료에 반응하지 않았기 때문입니다(NS7,112 = 0.4, NS = 0.9, 그림 5A). 그러나 벌목의 풍부함은 처리에 의해 영향을 받았습니다(NS7,112 = 4.2, NS < 0.001, 그림 5B) 두 나비목(NS7,112 = 1.9, NS = 0.075, S4A 그림) 및 딱정벌레목(NS7,112 = 1.9, NS = 0.073, S4B 그림). 또한 벌목, 나비목, 딱정벌레목에서 처리군 사이의 패턴이 유사하였다. cinnamic aldehyde와 cinnamyl alcohol의 조합은 대조군보다 벌목(벌과 말벌)에게 더 매력적이었습니다.NS < 0.05: Tukey의 사후 대조, 그림 5B), 이 일반적인 패턴은 나비목과 딱정벌레목 모두에서 유사했습니다(S4 그림). 신남알데하이드와 신나밀알코올은 모든 처리에서 가장 낮은 확산율을 보였고(S4 표), 이는 이러한 미끼에 대한 증가된 인력이 단순히 더 많은 양의 휘발성 방출 때문이 아님을 나타냅니다. 모든 미끼는 주간 교체에 남아 있는 콘텐츠의 절반 이상이 있었습니다.

블루베리 꽃과 블루베리 꽃에서 추출한 화합물의 개별 휘발성 물질 및 합성 혼합물에 대한 쌍떡잎식물(a) 및 벌목(b)의 유인 Monilinia vaccinii-corymbosi (MVC) 스트라이크를 쏜다. 데이터는 3개 주(매사추세츠, 미시간, 뉴저지) 각각에 있는 5개의 블루베리 재배에서 얻은 것입니다. N = 총 15개 심기). Diptera는 휘발성 치료에 반응하지 않았습니다(NS7,112 = 0.4, NS = 0.9), 그러나 벌목의 풍부함은 처리에 의해 영향을 받았다(NS7,112 = 4.2, NS < 0.001). 다른 문자는 Tukey의 사후 대비(α = 0.05)를 통해 크게 다른 처리에 해당합니다. 표시된 ± SE를 의미합니다.


I. 기계 학습 입문서: 기계 학습이란 무엇이며 일반적인 함정은 무엇입니까?

머신 러닝(ML)은 데이터의 패턴을 식별하기 위해 통계적 방법을 적용하는 것으로 일반적으로 비지도 접근 방식과 감독 방식 접근 방식으로 나뉩니다(Witten ., 2016). Unsupervised ML은 레이블이 지정되지 않은 학습 데이터를 활용하고 탐색적 분석(예: 케이-클러스터링을 의미) 또는 차원 축소(예: 주성분 분석). 지도 학습은 일반적으로 분류 문제에서 발생하며 레이블이 지정된 훈련 데이터 또는 부분적으로 레이블이 지정된 데이터(반 지도 학습)를 활용합니다. Supervised ML은 보이지 않는 데이터를 분류할 수 있는 기능을 훈련 데이터에서 학습하는 것을 목표로 합니다. 분류의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다. 양성 및 음성 예제로 구성된 훈련 데이터는 모델 훈련을 위한 기능 선택 적절한 모델 선택 및 검증을 위한 독립적인 테스트 세트입니다. 딥 러닝은 명시적인 기능 선택이 필요하지 않은 모델 제품군의 일부이지만 생물학적 영역에서는 거의 사용할 수 없는 방대한 양의 데이터가 필요합니다. 동일한 데이터에서 학습하고 예측이 다양한 여러 ML 모델을 결합하는 것을 앙상블 학습이라고 하며 예측 정확도를 크게 향상시킬 수 있습니다(Dietterich, 2000). ML 모델 교육은 비교적 간단한 프로세스인 반면, 신중한 기능 엔지니어링 및 평가에는 시간이 많이 걸리고 피해야 할 일반적인 함정이 있습니다. ML을 처음 시작할 때 연구자들은 종종 다음과 같은 일반적인 잘못된 명칭과 함정에 직면하게 됩니다.

함정 1: '어떤 데이터 세트가 필요합니까?'

ML의 목표는 모델을 훈련하여 보이지 않는 데이터를 정확하게 분류하는 것입니다. 예를 들어 식물 잎이 사진을 통해 병에 걸린 경우와 같이 이미지의 간단한 분류 작업을 고려하십시오. 분류기는 긍정적인 예(병든 잎의 이미지), 부정적인 예(건강한 잎의 이미지), 특정 기능(예: 노란색 대 녹색 픽셀 비율을 통한 백화증의 존재) 및 모집단을 나타내야 하는 검증 세트를 사용합니다. . 그런 다음 병든 잎 이미지에 대해 양성 세트로, 건강한 잎 이미지에 대해 음성 세트로 ML 모델을 훈련하고 검증 세트에서 성능을 평가합니다. 생물학에서 긍정적인 경우는 드물고 종종 전체 훈련에 필요합니다. 별도의 검증 세트 없이 성능을 평가하는 일반적인 기술은 다음을 사용하는 것입니다. 케이-폴드 교차 검증(Wong, 2015). 에 케이-fold 교차 검증, 훈련 데이터는 다음으로 분할됩니다. 케이 동일한 크기의 세트. 분류기는 다음에서 훈련됩니다. 케이 – 1개의 데이터 세트 및 하나의 홀드아웃 세트에서 테스트되었습니다. 이 절차가 반복됩니다 케이 시간 및 평균 성능이 보고됩니다. 유효성 검사 세트가 있더라도 살짝 엿봄으로써 특정 유효성 검사 세트에 가장 잘 맞도록 성능을 조정할 수 있으며 새 유효성 검사 세트가 도입되면 성능이 저하됩니다.

함정 2: '올바른 자세 맞추기'

가장 일반적인 함정은 '과적합'(Domingos, 2012)이라고 하는 훈련 예제를 단순히 암기하기 위해 모델을 훈련하는 것입니다. 과적합된 모델은 훈련 데이터에 대해 뛰어난 정확도를 갖지만 본질적으로 보이지 않는 데이터에 대한 예측을 무작위로 추측합니다. 데이터에 너무 잘 맞아 훈련 데이터의 모든 세부 사항과 노이즈를 학습합니다. 과적합은 여러 가지 이유로 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 모델을 너무 오래 훈련시키거나 너무 복잡한 함수를 피팅하는 경우입니다. 예를 들어, 데이터 포인트 세트의 선형 추세는 단순한 선에 가장 잘 맞는 반면, 100차 다항식 함수는 데이터의 노이즈에만 적합하고 일반적인 추세를 예측할 수 없습니다(그림 1). 1). 과적합은 쉽게 발견할 수 있는 독립적인 검증 세트가 없는 경우 핵심 문제입니다. 예측 정확도가 너무 좋아서 사실이 아닌 것 같으면 항상 주의해야 합니다.

함정 3: '생물학과 같은 응용 분야에 대한 심층 지식이 없습니다'

신중한 기능 선택 및 엔지니어링은 기존 ML에서 성공의 열쇠입니다. 하나는 모델을 훈련하는 데 5%의 시간을 할애하고 적절한 기능과 엔지니어링 표현을 찾는 데 95%의 시간을 할애합니다. 예를 들어, 단백질 서열은 ML 모델이 이해할 수 있는 벡터 표현으로 인코딩되어야 합니다. 전체 아미노산 조성이 가장 관련성이 높은 정보인 경우도 있지만, 다른 응용 분야에서는 서열에서 특정 아미노산의 위치를 ​​보존해야 합니다. 동일한 길이의 특징 벡터에서 다양한 길이의 단백질을 인코딩하는 것은 간단한 작업이 아닙니다(Kuo-Chen, 2009). 문제 영역에 대한 이해가 충분하지 않을 때 관련 없는 기능 선택 또는 훈련 세트 선택이 자주 발생합니다. 예를 들어, 병원체 단백질이 감염을 촉진하기 위해 숙주 세포를 조절하는 분비된 이펙터인지 여부를 분류하는 문제를 고려하십시오. 분비된 이펙터를 양성 훈련 데이터로 사용하고 비분비 단백질을 음성 훈련 데이터로 사용하고 N-말단 서열의 아미노산 구성에 초점을 맞출 수 있습니다. 그러나 분류기는 신호 펩타이드 조성만을 선택하고 신호 펩타이드는 분비된 비이펙터에서도 발생합니다. 생물학에 대한 배경 지식이 없으면 이것은 확실한 검증 세트를 통해서만 분명해질 것입니다.

함정 4: '나는 기계 학습에 대한 심층 지식이 없습니다'

ML에 대한 배경 지식이 충분하지 않으면 모델을 훈련할 때 주요 결함이 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 기능의 적절한 스케일링은 지원 벡터 머신과 같은 특정 분류기의 경우 중요하지만 나이브 베이즈와 같은 분류기는 이에 불변합니다(Hsu ., 2003). 불균형한 훈련 세트는 또 다른 문제입니다. 종종 훈련에 대한 긍정적인 예는 100개지만 부정적인 예는 100,000개일 수 있습니다. 분류기는 항상 이 집합에서 우세한 네거티브 클래스를 예측하여 99.9% 정확도를 달성할 수 있습니다. 불균형 데이터 세트에 대한 성능 평가는 정확성이 아니라 정밀도, 재현율, F-점수, 카파 또는 ROC(수신기 작동 특성) 곡선과 같은 메트릭을 사용해야 합니다(Chawla, 2010). NS 차원의 저주 특징의 수가 샘플의 수보다 훨씬 더 많은 시나리오를 나타냅니다(Domingos, 2012). 분류를 위해 더 많은 기능을 추가하면 모델 성능이 저하된다는 것은 직관에 어긋나는 것 같습니다. 그러나 100 × 100 픽셀 크기의 RGB 이미지 100개를 사용하여 잎의 이미지를 병에 걸린 이미지와 건강한 이미지로 분류하는 것을 고려하십시오. 모든 픽셀 정보를 사용하는 것이 정확한 분류에 도움이 된다고 가정할 수 있으므로 100 × 100 × 3 = 30 000 차원의 특징 공간을 사용합니다. 그러나 우리의 훈련 세트는 이 고차원 기능 공간을 다루지 않으며 예를 들어 특정 위치에 노란색 픽셀이 있는 경우 과적합됩니다. 보이지 않는 이미지에서 이 분류기는 정확도가 떨어집니다. 대신, 감소된 수의 특징(예: 황변의 존재를 나타내는 노란색 대 녹색 픽셀의 비율)을 기반으로 하는 간단한 분류기가 데이터의 추세를 포착하고 차원의 저주.


동식물의 전염병: 학제간 접근

동식물 질병은 식량 안보, 식품 안전, 국가 경제, 생물 다양성 및 농촌 환경에 심각하고 지속적인 위협이 됩니다. 기후 변화, 규제 개발, 가축 사육장의 지리적 집중도 및 규모의 변화, 무역 증가를 비롯한 새로운 도전 과제는 질병이 미치는 영향과 질병 관리 및 관리 방식에 대한 지식 상태를 평가하기에 적절한 시기입니다. 통제된. 이 논문에서는 감염성 동식물 질병의 관리를 연구하기 위한 학제간 접근에 대한 사례를 탐구합니다. 사회 및 자연 과학 연구를 통합하여 주요 문제를 재구성하면 질병에 대한 전체적인 이해를 제공하고 연구의 정책 관련성과 영향을 높일 수 있습니다. 마지막으로, 이 주제호의 논문을 설정하면서 현재와 미래의 동식물 질병 위협에 대한 그림을 제시합니다.

1. 소개

동식물의 질병은 자연적으로만 발생하는 것은 아닙니다. 인간의 행동은 질병의 확산과 발병에 광범위하게 관련되어 있습니다. 차례로, 질병은 인간의 이익에 광범위하게 영향을 미치며 질병 통제에 많은 노력을 기울입니다. 결과적으로 질병의 자연 현상과 질병의 동인, 영향 및 규제의 사회적 현상을 구별하기가 어렵습니다. 그러나 동식물 질병에 대한 우리의 이해는 자연 과학과 사회 과학 사이의 큰 격차, 즉 연구 방법, 접근 방식 및 언어의 차이로 인해 확고히 자리잡은 격차로 인해 갈라져 있습니다. 결과적으로 지식의 파편화는 질병에 대한 이해와 처리의 진전을 방해합니다.

이 주제 문제의 목적은 다양한 학문 분야를 통합하여 현대의 동식물 질병 위협에 대한 신선한 통찰력을 제공하는 것입니다. 이 서론에서 우리는 동식물 질병에서 자연과 사회 사이의 복잡한 상호 작용을 설명하고 질병 관리에 자연 과학과 사회 과학을 결합한 학제 간 접근의 사례를 제시합니다. 첫째, 인간과 자연적 요인의 상호작용을 설명하기 위해 질병 확산의 가장 시급한 두 가지 동인인 기후 변화와 세계화에 대해 설명합니다. 두 번째로, 우리는 질병과 질병이 발생하는 정치적, 사회적, 경제적 맥락 사이의 상호 관계를 탐구하고 동식물 건강을 둘러싼 다양한 체제를 비교하고 대조함으로써 그 맥락의 중요성을 보여줍니다. 그런 다음 이 논문은 학제간 개념과 그것이 질병의 전염, 영향 및 관리에 대한 새로운 통찰력을 불러일으킬 수 있는 방법을 소개합니다. 마지막으로, 우리는 이 주제호의 논문과 현재와 미래의 질병 위협에 대한 전망을 제시합니다.

2. 미래 질병 위협의 동인

두 가지 현대적 과정은 전염성 동식물 질병의 확산에 대한 변형적이고 광범위한 영향에서 두드러집니다. 첫 번째는 가뭄, 염분, 홍수 또는 극단적인 기상 현상으로 인해 특정 지역의 농업 취약성을 증가시키는 동시에 질병 유기체의 분포를 근본적으로 변화시키는 기후 변화입니다. 두 번째는 국경 통제, 식품 공급망 및 무역 패턴에 대한 도전을 제기하는 사람, 상품 및 정보의 증가하는 이동인 세계화이며, 국내 및 국제 규제 시스템의 발전을 뒷받침하는 힘이기도 합니다.

영국의 동식물 질병 전문가들은 2006년에 미래 질병 위협의 가장 중요한 동인에 관해 설문 조사를 받았습니다[1]. 식물 질병의 경우 확인된 주요 동인은 살충제 내성 질병 변종과 새로운 살충제의 부족, 작물과 식물의 거래 및 운송 증가, 주변 온도의 증가였습니다. 동물 질병의 경우 주요 동인은 질병 통제를 위한 부적절한 시스템 및 국제적 시행의 취약성, 생물 테러의 위협, 약물 내성의 출현 및 신약의 부족, 동물 거래 증가, 불법 거래 및 기타 위험한 관행의 확산이었습니다. , 온도 상승. 흥미롭게도 병원체의 생물학에 대한 이해 부족은 파악되지 않았지만 기후 변화와 세계화의 측면이 두 제목 아래에 나타났습니다.

(a) 기후 변화

현대적 형태의 기후 변화는 단순히 '자연적인' 과정이 아니라 점점 더 인간 행동에 의해 야기되고 있습니다. 차례로, 기후 변화는 세 가지 수준에서 질병 전파에 영향을 미칩니다. 첫째, 병원체, 숙주 또는 매개체의 생물학 및 번식에 직접적으로 작용합니다. 세 번째로 기후 변화는 토지 사용, 교통 패턴, 인구 이동, 천연 자원의 사용 및 가용성을 변경하는 적응 및 완화 조치를 포함한 사회 경제적 반응을 유도합니다[2]. 첫 번째는 생물학의 문제이지만 두 번째 및 세 번째 수준에는 사회적 구성 요소가 증가하는 것이 포함됩니다.

질병에 대한 기후 변화의 영향은 병원체마다 다를 것입니다. Foresight 분석은 흰가루병과 보리황색왜성 바이러스를 포함한 유럽의 따뜻한 온도와 블루텅, 라임병 및 웨스트 나일 바이러스와 같은 매개체 매개 질병으로 인해 질병 위험이 증가하는 것으로 확인했습니다[2]. 식물 질병은 생물학, 온도 및 물 요구 사항에 따라 증가하거나 감소할 수 있습니다. 그러나 현재 서늘한 기후에서 번성하는 밀녹병과 같은 특정 병원체가 더 따뜻한 온도에 적응하여 이전에 불리한 환경에서 심각한 질병을 유발할 수 있다는 증거가 있습니다[3]. 동물 질병의 경우 곤충과 진드기의 번식과 활동이 온도 상승에 특히 민감하기 때문에 매개체 매개 질병이 증가할 가능성이 있습니다. 질병의 발병률과 심각성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 기후 변화는 비토착 동식물의 확산과 정착에도 영향을 미칠 것입니다. 침습적인 것으로 판명되면 농작물 관리, 축산업, 조림 및 기반 시설 유지는 물론 토종 동식물에도 영향을 미칠 수 있습니다. 숙주 생태계와 환경에 대한 이러한 변화는 기본 번식률의 비교적 작은 변화라도 병원체가 종을 성공적으로 뛰어넘기 때문에 개체군의 감염 발병률에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에 추가로 중요합니다[4].

따라서 우리는 특정 질병의 상태에서 몇 가지 가능한 경향을 식별할 수 있지만, 기후 변화의 두 번째이자 동등하게 중요한 특징은 증가하는 불확실성입니다. Foresight 보고서에 따르면, , 기후가 전염병에 부과하는 힘, 기후와 다른 변화 동인 간의 복잡한 상호 작용, 기후 변화 자체의 불확실성' [2]. 다른 동인에 대한 영향을 통해 전염병에 간접적으로 작용하는 기후 변화의 영향은 특히 예측하기 어렵습니다. 여기에는 토지 사용, 운송 및 무역 패턴의 변화와 같은 기후 변화에 대한 사회적, 경제적 대응이 포함됩니다.

예를 들어 농업 과정은 기후 변화와 적극적으로 상호 작용하여 질병 조건을 변경합니다. 농업은 기온 상승과 강수 패턴 변화의 영향을 받고 이에 적응해야 하지만 식량 생산은 온실 가스의 상당한 발생원이며 온실 가스를 완화해야 하는 압박을 받고 있습니다. 농업은 영국 온실가스 배출량의 약 7%를 차지합니다[5]. 따라서 농업 시스템의 변화는 질병 위협에 복잡한 결과를 초래할 수 있습니다. 예를 들어, 농업 적응은 경작지의 지리적 이동을 필요로 할 것이며 잠재적으로 새로운 지역에 질병을 도입하고 새로운 질병 문제를 촉발할 것입니다. 농업 완화 조치조차도 의도하지 않은 결과를 초래할 수 있습니다. 예를 들어, 온실 가스 배출을 방지하기 위해 최근에 추진된 기술 중 하나는 농장 폐기물을 처리하고 동시에 녹색 에너지를 생성하는 수단으로서 농장 혐기성 소화입니다[6]. 그러나 병원균은 슬러리 및 기타 공급원료의 소화조에 들어갈 수 있으며 소화 잔류물을 적절하게 처리하지 않으면 작물에 적용할 때 현장에 다시 도입될 수 있습니다[7].

(b) 세계화

세계화는 국가 내 및 국가 간 동식물 교역 증가, 잠재적으로 질병 유기체를 운반하는 관광객 및 기타 여행자 증가, 동식물을 광범위하게 이동하는 점점 더 국제화되는 식품 공급망을 통해 질병 확산을 악화시키는 또 다른 주요 과정입니다. 가공 및 판매용 제품. 그 효과는 덜 규제된 식물의 세계에서 더 강하게 나타납니다. 영국에서는 원예 무역의 급속한 성장으로 인해 곰팡이를 비롯한 많은 새로운 질병이 도입되었습니다. 피토프토라 라모룸 [8,9] 다양한 토착 나무와 관목에 심각한 위협이 됩니다. 일반적으로 임업은 특히 최근 동아시아와 다른 지역 간의 무역 개방을 통해 새로운 질병 및 해충 유입의 극적인 패턴을 보았습니다[10]. 20세기 동안 유럽에서 나타나는 새로운 식물 곰팡이, 박테리아 및 바이러스 질병의 수는 10년에 5개 미만에서 20개 이상으로 증가했습니다[11]. 이 중 대부분은 무역, 운송 및 여행 증가에 기인하며 이러한 추세가 줄어들 것이라는 징후는 없습니다.

다시 말하지만, 농업 부문은 세계화 시장에 대응하여 생산 및 무역 규모의 변화를 통해 질병 위협 증가에 연루되어 있습니다. 예를 들어, 국제 원예 산업의 구조적 변화는 더 적은 수의 생산자와 더 많은 소매업체의 참여 증가로 이어져 무역 경로의 주요 확장과 함께 회사 수와 규모의 집중으로 이어졌습니다[12-14]. 세계화가 촉진한 지리적 집중과 생산의 집약화는 또한 특정 질병에 유리합니다. 예를 들어, 유럽 밀 작물의 밀도가 매우 높으면 황녹병과 같은 질병의 전파 가능성이 높아집니다[15]. 유사한 구조 조정 과정이 가축의 질병 취약성을 높이고 있습니다. 기계화와 함께 동물당 수입 감소로 인해 농장당 더 많은 동물을 관리하는 농부가 줄어들고 농장 간 동물 이동이 더 많아졌습니다. 예를 들어, 돼지 농장은 새로운 유전자의 흡수를 최대화하기 위해 번식용 가축을 구입하고 많은 농장의 어린 돼지는 수천 마리씩 옮겨져 함께 사육됩니다. 이러한 행동과 다른 가축 부문의 유사한 발전은 병원체가 메타 집단에서 생존하는 데 도움이 됩니다[16].

무역 및 관광 이동 증가로 인한 위협은 주로 개별 농장의 생물 보안 시스템과 특정 국가에 질병이 유입되는 것을 방지하기 위해 시행되는 생물학적 보안 시스템에 대한 위협입니다. 이러한 시스템은 신속한 진단 기술의 발전과 특히 원예 분야의 위험 평가 및 새로운 병원체 관리에 대한 새로운 접근 방식의 발전에 힘입어 점점 더 정교해지고 있습니다. 그러나 위협의 양과 다양성은 이러한 시스템에 문제를 일으키고 있습니다. 부시미트 불법 밀매나 급증하는 원예 수입과 같은 질병 유입 경로를 효율적으로 측정하고 규제하기가 어렵습니다. 세계화는 또한 국가 기반의 전통적 권위 시스템의 자율성을 제한하며, 추가로 다음을 강조합니다.

유럽 ​​연합 내의 개방된 내부 국경과 외부 국경 통제의 가변적인 실행은 모든 유럽 국가가 자체적으로 동식물의 질병을 예방할 수 있는 능력을 감소시킵니다[17]. 동식물 질병에 대한 유럽의 규제 프레임워크는 세계 무역 기구의 규칙을 위반하지 않고 어떤 유기체와 제품이 무역 접근을 거부할 수 있고 어떤 상황에서 결정되는지를 결정하는 국제 프레임워크에 내포되어 있습니다. 예를 들어, 국제 식물 건강 프로토콜은 해로운 유기체의 목록을 작성합니다. 주로 병원체는 원산지를 넘어 다른 곳으로 질병을 유발하는 병원체입니다. 그러나 이러한 '새로 탈출한' 유기체 중 다수는 이전에 과학에 알려지지 않았으므로 영국에서 네덜란드 느릅나무 병, 참나무 돌연사, 식물병 및 상자 마름병을 포함하여 탈출하여 혼란을 일으키기 전에 국제 목록에 없었습니다 [18 ].

이 간략한 개요에서 알 수 있듯이 동식물 질병의 확산은 직간접적인 방식으로 인간의 행동에 크게 영향을 받습니다. 인간이 유발한 세계화와 기후 변화는 개별적으로 또는 함께 질병의 확산을 증가시키고 있습니다. 질병 유기체는 확장된 거래 시스템의 결과로 더 쉽게 이동할 수 있지만 지구 온난화의 결과로 번식과 전염에 더 유리한 조건을 찾을 수도 있습니다. 그러나 질병 발생과 관련하여뿐만 아니라 질병 관리에서도 자연적 측면과 사회적 측면 사이의 평행한 상호 관계를 볼 수 있습니다. 동식물 질병의 규제는 영향과 관리 대응의 유동적이고 다면적인 모음입니다.이제 우리는 이러한 영향과 반응 중 일부를 검토하여 질병 위협에 대한 인간의 반응의 맥락에서 질병 확산에 대한 과학적 이해가 어떻게 이해되어야 하는지를 보여줍니다.

3. 감염병 규제관계

질병 관리는 국가 정부와 정부 간 조직이 설정한 규제 프레임워크 내에서 이루어집니다. 영국에는 동식물 질병에 대해 서로 다른 규제 프레임워크가 있으며 부분적으로 둘 사이의 생물학적 차이를 반영합니다. 예를 들어, 가축보다 더 많은 종의 식물이 있습니다. 주요 작물 종과 위협은 지리와 기후에 따라 다르므로 작물 위협의 글로벌 후보 목록은 관련성이 떨어지고 국가 우선 순위를 식별하는 수단으로 지역 위험 분석을 선호합니다[10].

그러나 동식물의 질병을 다루는 방식에 영향을 미치는 역사적 정치적 요인도 있습니다. 동물은 작물에 비해 상대적으로 높은 가치를 지닌 투자이며, 이는 역사적으로 동물 질병에 대한 보호가 더 커진 이유일 수 있습니다[10]. 지난 150년 동안 질병은 해외에서 국가의 명성 보호, 가축 사육자의 로비, 공중 보건 보호 및 무역 중단 방지를 포함하여 매우 다양한 이유로 통제되었습니다[19]. 질병을 통제하기 위한 정치적 명령은 무역을 규제하고 질병을 감시하고 퇴치하기 위해 마련된 거버넌스 구조에 중요한 결과를 가져옵니다[20]. 동식물 질병에 대한 다양한 태도가 다양한 정치 및 정책 체제에서 나타나는 방식은 표 1에 요약되어 있습니다.

표 1. 영국의 동식물 질병에 대한 다양한 제도.

동식물 질병의 규제는 질병의 확산 가능성과 질병이 제기하는 동식물 건강 문제의 심각성에 대한 과학적 증거에 의해 알려야 합니다. 그러나 질병을 규제하기 위한 정부 정책은 질병 발병이 사회와 경제에 미치는 광범위한 영향에 의해 결정됩니다. 표 1에 요약된 두 체제 간의 차이점은 주로 특정 동물 질병이 식물 질병보다 더 해로운 사회 경제적 영향을 미치는 것으로 간주된다는 사실에서 비롯됩니다. 다음 두 섹션에서는 전염병의 사회적, 경제적 관계가 질병 관리 방식을 어떻게 형성하는지 보다 구체적으로 살펴봅니다.

4. 전염병의 사회적 관계

소비자 우려, 인체 건강 위험, 야생 동물에 대한 우려, 시골 사용자에 대한 위험을 포함한 다양한 사회적 요인이 전염병 관리를 위한 정치적 및 규제적 맥락에 영향을 미칩니다. 소비자는 건강에 좋은 음식을 기대하며 식중독은 취약 계층을 감염 위험에 빠뜨립니다. 동물의 특정 전염병은 동물 질병이 인간의 건강에 미치는 영향이 심각할 수 있기 때문에 통제됩니다. 최근에 발생하는 모든 인간 질병의 약 75%가 동물에서 비롯된 것으로 보입니다[21]. Foresight 보고서는 이러한 추세가 '인간-동물 접촉 증가와 동물성 식품에 대한 수요 증가로 인해 계속되고 악화될 것'이라고 주장합니다[21]. 식물 질병으로 인한 인간 건강에 대한 직접적인 위험은 거의 없습니다. 푸사리움, 이는 또한 곡물 작물의 두부 마름병을 유발합니다.

소비자들은 또한 식품의 출처, 특히 동물 복지에 관심이 있습니다. 실제로 식품 생산의 복지 기준과 집약적 농업 방식으로 생산된 육류의 안전성은 소비자들이 식품에 대해 가장 많이 제기하는 우려 ​​사항 중 하나입니다[22]. 마찬가지로, 작물 생산과 관련하여 많은 소비자들은 유기농으로 생산된 식품이나 최소한의 화학 살충제로 재배된 식품을 선호합니다[23]. 그러나 화학 살충제의 사용은 계속 증가하고 있으며 Defra는 1984년 1,390만 헥타르에서 2004년에 3천만 헥타르 이상의 작물이 처리된 것으로 추정합니다. 생물농약[24]이 제공할 수 있는 보호에 한계가 있지만[25] 생물농약의 유용성과 사용을 개선하기 위한 개발 작업이 수행되었습니다. 유전자 변형 생물체(GMO)에 대한 대중의 관심으로 인해 유전자 변형, 질병 저항성 작물의 사용과 같은 대안 전략은 먼 가능성으로 보입니다[26].

정부 정책 결정에 영향을 미치기 시작한 새로운 우려는 질병 발생이 시골 지역에 대한 대중의 이용 또는 감상을 방해할 가능성입니다. 영국에서 연간 거의 2000건에 달하는 시골 사용자에 대한 라임병의 위협과 같은 새로운 인간 건강 위험이 있습니다. 이러한 위험은 특히 민감한 위험 커뮤니케이션과 관련하여 사람들에게 과도하게 경고하지 않고 취해야 할 합리적인 예방 조치를 알리는 딜레마를 제기합니다[27]. 반면 구제역(FMD) 발생 시 농촌 보도 전면 폐쇄(2001년 영국에서 발생)와 같은 위험 관리 대응은 이제 시골 지역의 공공 이용을 방지하는 가혹한 조치로 간주됩니다. 심각한 인체 건강 위험을 초래하지 않으며 금지의 근거는 레크리에이션 사용자가 바이러스를 퍼뜨리는 이론적 위험을 방지하기 위한 것이었습니다[28]. 이 문제 및 기타 심각한 문제 등 대장균 농장 방문자 명소에서 0157은 질병 관리의 목표와 전술을 상당히 복잡하게 만드는 시골의 레크리에이션과 생산적인 이용 사이의 긴장을 강조합니다. 식물 질병의 영향은 덜 즉각적일 수 있지만 어떤 경우에는 경관을 즐기는 데 더 심오한 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 1970년대에 네덜란드 느릅나무 병이 발생하여 북반구에서 대부분의 성숙한 느릅나무가 파괴되어 대부분의 탁 트인 시골 지역의 두드러지고 편재된 특징이 제거되었습니다[8]. 영국에서 네덜란드 느릅나무병 발병에서 배울 수 있는 교훈은 원래의 과학적 평가뿐만 아니라 이러한 평가가 발병의 잠재적 심각성을 경시하고 문화적 손실을 이해하지 못한 공식 정책으로 전환된 방식과 관련이 있습니다. 수반할 것이다[29].

질병 통제를 위한 정부 정책에 대한 마지막 중요한 사회적 영향은 야생 동물, 가축 및 사회 간의 상호 작용에 관한 것입니다. 특히 포식과 질병이 국내 가축에 미치는 영향과 관련하여 농업 생태계에서 야생 포유류를 둘러싼 상당한 갈등이 있습니다. 야생 포유류는 소 결핵[30]을 비롯한 다양한 질병으로 가축을 감염시킬 수 있으며, 이는 오소리 보호 단체와 농업 단체[31,32] 사이에 심각한 갈등을 불러일으켰습니다. 마찬가지로, 시골의 사슴 개체수 증가는 부분적으로 사슴이 가축의 전염병의 원천으로 작용할 가능성이 있기 때문에 농업과의 불화를 일으키고 있습니다[33]. 먹이 사슬 안보와 생물다양성 보전을 위한 야생동물 관리와 규제 사이에는 긴장이 있습니다. 전자는 인간의 먹이 사슬과 연결된 모든 동물 시스템 주변에 엄격한 보호 경계가 필요함을 의미합니다. 그러나 이는 생물다양성 보전에 대한 경관 수준 접근 및 농업과 '공동 생산'된 보다 '자연적인' 생태계의 보전을 방해할 수 있습니다[34]. 유사한 상황이 작물 또는 무역 식물과 천연 식물 군집 사이의 상호작용에서 발생하며, 여기서 볼 수 있듯이 공유 병원체가 있습니다. P. 라모룸 그리고 Phytophthora kernoviae 관상용 종묘장과 삼림 및 황야지대 서식지 모두에서 광범위한 기주 식물에 영향을 미칩니다.

규제 상황과 질병의 사회적 영향은 불가분의 관계에 있습니다. 사회적 태도와 선호도의 중요성을 이해하는 것은 질병 통제 시도가 성공하거나 실패하는 이유를 이해하는 데 필수적입니다. 겉보기에 '비합리적인' 행동은 정책의 전제나 적용을 저해할 수 있기 때문입니다. 이것은 실제로 위해성 평가가 과학적 정보의 작은 부분에 불과할 수 있는 다양한 지식과 경험을 바탕으로 한다는 많은 증거가 있는 공개적인 위해성 판단의 경우에 특히 분명합니다[35]. 밀스 . [9] 관상 및 버섯 부문의 비교를 통해 입증합니다(예: P. 라모룸 또는 버섯 바이러스 X) 및 재배자와 컨설턴트가 질병 위험에 대한 복잡한 평가를 내리는 곡물 및 감자 부문. 이러한 위험 평가는 기술적 분석뿐만 아니라 직관적인 반응과 정치적 판단을 기반으로 합니다[36].

대중적 우려의 결과는 변화하는 정치 및 규제 프레임워크에서 광범위할 수 있습니다. 한 예로 EU에서 화학 살충제에 대한 위험 기반 평가 시스템에서 위험 기반 평가 시스템으로 전환하기로 한 최근 결정이 있습니다(91/414/EEC 수정). 위험 평가는 화학 물질의 고유한 특성의 조합을 기반으로 하며 예상되는 노출 위험 평가는 고유한 특성만을 고려합니다. 이것은 사용할 수 있는 살충제의 범위에 상당한 영향을 미칠 것입니다. 다음 섹션에서는 관련된 비용 분배의 규모와 공정성에 대한 대중 및 정치적 인식의 변화에 ​​대응하여 공공 부문과 민간 부문 간의 질병 관리 책임에 대한 책임에서 발생하는 변화를 검토합니다.

5. 전염병의 경제적 관계

고려해야 할 두 번째 차원은 질병 관리의 경제적 비용과 이러한 비용이 어떻게 분배되는지입니다. 다시 말하지만, 이것은 규제 맥락과 연결되고 영향을 미칩니다. 질병의 경제적 영향은 도태된 동물, 농작물 손상, 생산성 손실, 국제 무역 손실, 통제 및 보상 비용, 식품 가격 상승 등의 측면에서 느껴집니다. 앞서 설명한 바와 같이 동식물의 질병은 정부에 의해 다르게 다루어지고 결과적으로 국가와 산업체 간에 경제적 영향이 다르게 결정되고 분배된다.

식물병의 경우 발생 비용은 정부로부터 보상을 받지 못하는 생산자가 거의 전액 부담합니다. 역사적으로 많은 식물 해충 및 병원체는 전문가(종종 실험실 기반) 식별이 필요하다는 점을 감안할 때 식물 건강 관리는 주로 정부 식물 건강 검사관(광범위한 정부 자금 지원 진단 테스트 프로그램 지원)에 의존하여 규제된 해충 및 병원체를 차단합니다. 심각한 발병 가능성을 줄입니다. 결과적으로, 법률에 따라 장관이 특정 상황에서 식물 파괴 비용을 지불할 수 있지만 정부는 일반적으로 생산자가 규제 병해충을 통보하도록 장려하기 위해 보상에 의존하지 않습니다. 그러나 대규모 개인 정원에서 식물을 파괴해야 하는 경우 식물 질병 통제는 훨씬 더 논쟁적이고 정치적인 문제가 될 것입니다. 이러한 상황은 플로리다에서 감귤병을 방제하려는 시도가 주거 지역의 나무를 파괴하는 것과 관련된 미국에서 이미 발생했습니다[37].

재배자가 식물 질병으로 인해 부담해야 하는 비용은 상당합니다. 예를 들어, 버섯 바이러스 X 질병 복합체는 영국 버섯 산업의 생존력을 약화시켜 최근 몇 년 동안 연간 5천만 파운드 이상의 손실을 초래했습니다[9]. 침입성 해충으로 인한 작물의 경제적 손실은 영국에서만 연간 40억 파운드로 추산됩니다[38]. 법적 통제가 실패하고 감자의 링썩음병과 같은 외래 식물 질병이 발생하는 경우 연간 최대 8천만 파운드의 부문 손실이 추정되었습니다[26]. 식물 해충은 절지동물, 식물 병원체 및 잡초에 의해 거의 동등하게 발생하는 잠재적인 전 세계 작물 수확량의 약 40% 손실을 초래하는 농업 생산에 대한 상당한 제약입니다. 수확 후 추가로 20%의 손실이 발생할 것으로 추정됩니다[38].

식물병과 같이 인간에게 영향을 미치지 않는 가축의 풍토병은 대부분 농업인의 선택에 따라 관리되며, 공중보건과 동물복지에 초점을 맞춘 법적 제한이 있습니다. 예를 들어 젖소의 유방염 관리는 우유 생산량을 최대화하면서 우유의 면역 세포 수준을 최소화하는 데 중점을 둡니다. 그러나 이러한 풍토병에 대한 외부의 사회적, 정치적 관심이 부재한 결과 중 하나는 연구 자금이 부족하다는 것입니다. 정부가 다른 사람들에게 개입하기를 꺼리는 주요 예외는 정부가 영국에서 한 세기 이상 동안 통제하고 근절하기 위해 노력해 온 소 결핵입니다. 2007-2008년에 Defra는 이 질병을 치료하는 데에만 7,700만 파운드(동물 보건 및 복지 예산의 1/5)를 지출했습니다[39]. 소 결핵의 경우 보상금 지급으로 인해 질병 관리를 위한 정부에 대한 의존도가 높아졌고 농부들은 충분한 생물학적 보안 및 예방 조치를 취하도록 인센티브를 받지 못했습니다[40].

외래종 가축병(FMD, 조류인플루엔자, 뉴캐슬병 등)의 경우, 정부는 관례적으로 질병 퇴치 및 피해 생산자에 대한 보상금을 지급합니다. 대규모 발병의 경우, 이는 2001년 구제역 발병과 같이 상당한 비용이 될 수 있습니다. 전염병 비용은 공공 부문에 30억 파운드, 민간 부문에 50억 파운드로 추산되었습니다[41]. 2008년 국가 감사원 보고서는 담당 정부 부처인 환경식품농촌부(Defra)가 반복적으로 예산을 과도하게 지출하는 이유 중 하나로 동물 질병 발생을 언급했으며, 보다 최근의 보고서는 동물 복지와 같은 다른 중요한 분야의 부족으로 이어집니다[39,42]. 관련 비용은 발병 사이, 감시 및 질병 통제 시스템의 유지 관리, 백신 은행 및 동원 가능한 수의사 직원 수준을 포함하여 미래의 대규모 발병에 대처할 수 있는 능력에 따라 발생합니다. 이러한 공공 비용은 일반적으로 영국 가축의 질병이 없는 상태의 생산, 무역 및 복지 혜택 측면에서 정당화됩니다.

정부와 농업 부문에 미치는 영향 외에도 질병으로 인한 비용이 더 많습니다. 이것은 특히 가축 질병에 해당됩니다. 2001년 구제역 발발 당시 보도 폐쇄, '장례식 장작더미'의 불쾌한 이미지, 시골에서 멀리 떨어져 있으라는 정부 및 농업 단체의 호소로 인해 관광 및 농촌 비즈니스에 미치는 경제적 영향은 다음보다 더 심각했습니다. 농업 손실 [43,44]. 예를 들어, 가장 큰 피해를 입은 카운티 중 하나인 컴브리아(Cumbria)에서 관광 부문의 손실은 2억 6천만 파운드였으며 농업 부문의 손실은 1억 3,600만 파운드였습니다[45]. 또한 도태된 농민들은 정부로부터 손실에 대한 보상을 받았지만 손실을 입은 주로 소규모 농촌 사업체는 보상을받지 못했습니다.

동식물 질병의 경제적 영향은 규제 맥락과 불가분의 관계에 있습니다. 동물 질병 통제에 대한 정부의 비용이 공개적으로 허용할 수 없는 수준으로 계속 상승함에 따라 이러한 비용을 억제하고 재할당하기 위해 규제 프레임워크가 변경되기 시작했습니다. 정부의 책임 및 비용 분담 의제와 같은 새로운 발전은 잠재적으로 질병 통제의 본질을 변화시킬 수 있습니다[46-48]. 정부는 책임 분담을 통해 동물 질병 위험에 대한 더 나은 관리를 달성하여 전반적인 위험과 비용이 감소하고 정부와 산업체 간에 균형이 재조정되기를 원합니다. 산업계는 정책을 개발하고 어떤 형태의 개입이 필요한지 결정하는 데 더 큰 책임을 지게 될 것입니다. 생산자는 위험에 대한 더 큰 소유권을 가지지만 규제 부담은 덜할 것입니다. 이를 위해서는 농장 수준의 생물보안, 질병 손실 보상을 위한 보험과 같은 민간 조치, 농업 부문 내의 집단 예방 계획, 질병 퇴치를 위한 정부-산업 파트너십에 더 많은 관심을 기울여야 합니다. 전반적으로 농부와 산업계의 책임이 더욱 강조될 것입니다. 이는 가축 질병을 통제하는 농부의 능력이 다양한 영향과 제약을 받기 때문에 문제가 될 수 있습니다[49,50]. 그럼에도 불구하고 변화의 속도는 정부가 그 어느 때보다 무자비하게 공약을 우선시할 것을 요구하는 공공 지출에 대한 광범위한 압력에 의해 강요될 가능성이 있습니다.

민간 부문 책임의 역사를 가진 식물 질병 관리는 가축 부문이 따를 수 있는 예를 제공합니다. 실제로 재배자들은 감자와 같은 주요 작물에 대한 생물 보안 및 작물 보험을 위한 상상력이 풍부한 프로그램을 고안했습니다. 그러나 원예 수입이 재배자 일반과 더 넓은 환경에 가하는 위협은 정부로부터 보다 적극적인 대응을 이끌어 낼 수 있습니다. 최근 일부 원예 재배자들은 심각한 재정적 어려움을 겪고 있습니다. P. 라모룸 심각한 피해를 입은 생산자를 위해 산업 재정 지원 기금에 기여할 가능성을 모색하도록 정부를 설득합니다. 이것은 선례를 세울 수도 있고 아닐 수도 있습니다. 그러나 식물 질병에 대한 책임과 비용 분담의 광범위한 적용은 정부가 무제한 재정적 약속을 시작하는 것을 꺼리는 것과는 별개로 많은 기술적 장애물에 직면할 것입니다[48]. 각기 다른 특성과 질병 취약성을 가진 여러 분야가 있습니다. 파렴치하거나 정보가 없는 거래자들에 의해 유입될 수 있는 아직 인식되지 않은 해충 ​​및 병원균의 위협 규모를 평가하는 것은 불가능하지는 않지만 어렵습니다. 이는 위험 감수자와 위험 수용자가 실제로 다른 상황에 있는지 식별하고 위험 평가 및 관리의 책임과 비용을 납세자와 다른 무역 부문 간에 합리적이고 공평하게 분담할 수 있는 방법에 대한 난해한 문제로 이어집니다.

6. 학제간 접근

위에서 설명한 모든 새로운 위협과 도전은 농업 생산, 농촌 환경 및 사회 간의 관계가 변화함에 따라 질병 관리의 새로운 틀을 불러옵니다. 질병 통제에 대한 논의는 본질적인 생물학적 및 물리적 요인을 고려하는 것이 필수적입니다. 우리는 질병의 역학, 질병의 존재를 인식할 수 있는 진단 및 사용할 수 있는 치료 수단에 대한 철저한 이해가 필요하다고 간주됩니다. 그러나 동식물 질병의 생물학에 대한 우리의 이해는 사회 과학 연구를 통해 정보를 제공하고 정보를 제공해야 합니다. 이 검토에서 알 수 있듯이 동식물 질병은 풍경과 토지 이용의 변화, 식량 안보 및 안전 문제, 동물 복지 및 윤리적 식품 생산에 대한 우려, 살충제 및 GMO 사용을 포함하여 다양한 방식으로 사회에 영향을 미칩니다.결과적으로 사회적 동인은 농업, 식량 생산 및 무역의 변화하는 거버넌스와 성격에 영향을 미치는 것에서부터 질병 발생을 예방하거나 통제하기 위한 노력에 이르기까지 질병의 조건과 전염에 영향을 미칩니다. 기후 변화와 같은 동인을 고려하여 미래 질병 위험을 예측하는 능력은 기본적인 연구 우선 순위입니다[51].

동식물 질병의 관리에는 과학이 불확실할수록 더 논쟁의 여지가 있는 중요한 정치적, 경제적 선택이 포함됩니다. 예를 들어, 광우병 위기 초기에는 프리온이 인간에게 전염될 수 있는지, 전염 경로와 확률, 그리고 가능한 사망률에 대한 상당한 과학적 불확실성이 있었습니다. 다음과 같은 많은 지속성, 식품 매개, 공중 보건 질병 대장균 0157은 먹이 사슬에서 작동하는 복잡하고 다중 인과 관계의 기능입니다[52]. 이러한 불확실성과 불확정성은 연구에서 학제간 틀과 더 넓은 범위의 증거를 통합할 수 있는 전체론적 거버넌스 접근 방식을 모두 요구합니다[35]. 과거에 질병과 질병으로 인한 논쟁을 다루려는 정책 입안자들은 편협한 과학적 접근 방식을 취했으며 때로는 재앙적인 결과를 초래했습니다. 이러한 경험을 통해 정부는 보다 총체적인 접근 방식을 취하겠다는 의사를 나타냈습니다. 2004년 동물 건강 및 복지 전략에서 Defra는 '동물 질병의 영향으로부터 사회, 경제 및 환경을 보호하면서 사육되는 동물의 건강과 복지를 지속적이고 지속적으로 개선하는 것'을 목표로 명시했습니다. 마찬가지로 Defra의 식물 건강 전략(2005)은 휴양을 위한 자연 환경 보존과 국가의 자연 유산 및 생태계 보호를 포함하도록 식물 건강의 목표를 확장했습니다.

동시에, 정책 입안자들은 의사 결정에 있어 광범위한 전문 지식의 이점을 인식하기 시작했습니다[53]. 보다 확립된 자연과학 조언 출처를 보완하기 위해 사회과학을 정책에 통합하려는 움직임이 있었습니다. Defra는 항상 과학을 많이 사용했지만 사회 과학의 역할은 좁게 정의된 경제 및 법적 조언을 넘어서는 거의 존재하지 않았습니다. 이 분야의 사회과학 연구의 전통은 자연과학의 전통보다 훨씬 약합니다. 질병 통제에 대한 경제적 분석과 정책 결정에 대한 정치학 설명을 제외하고, 감염성 동식물 질병의 관리와 영향에 대한 사회 과학적 연구는 미미한 수준이었습니다[54,55]. 질병을 경제적 또는 정치적 사회적 현상으로 분석하기 위한 개념적 틀의 부족은 수의사가 동물 건강을 자신의 전문 분야로 주장하는 경향에 대한 비난을 받았습니다[56]. 또한 정책 프로세스에 이해 관계자의 참여에 대한 요구가 증가하고 있습니다. 식물 건강에 대한 국제적 규제를 위해서는 규제 과학자 및 정책 입안자보다 더 광범위한 이해 관계자 커뮤니티를 포함하는 완전한 지식 기반이 필요하다는 주장이 제기되어 왔습니다[57]. 여기서 사회 과학자의 역할은 이해 관계자 식별 및 분석을 위한 강력한 도구를 제공하여 질병 관리에 효과적으로 참여할 수 있도록 하는 것일 수 있습니다.

Defra의 과학 자문 위원회(Science Advisory Council)의 2006년 보고서는 다음을 포함한 사회 과학 증거의 다양한 잠재적 기여를 확인했습니다. 및 정책 평가(한 번 구현된 정책의 영향 평가) [58]. 더욱이, 과학 자문 위원회는 Defra의 주요 정책 목표에 핵심적인 '큰 사회 과학 과제'의 예를 확인했습니다. 기후 변화에 대처하고 적응하기 생물보안과 관련된 행동[58]. 사회 문제가 현재 정책 목표에 필수적이며 사회 과학자가 정책 수립을 위한 중요한 증거를 제공할 수 있다는 점을 인식하면서, 과학 자문 위원회는 또한 자연 과학과 사회 과학의 엄격한 분리가 효과적인 정책 결정에 도움이 되지 않는다는 점을 인정했습니다. 이 보고서는 사회과학이 자연과학적 발전을 보다 공개적으로 수용할 수 있도록 하기 위해 존재하는 '파이프의 끝(end of pipe)' 역할에 반대한다고 주장했습니다. 대신, 과학 자문 위원회는 '사회 과학은 자연 과학적 증거 자체가 생성되고 해석되는 과정을 명확하게 하고 개선하는 데 Defra와 관련이 있고 유용할 수 있습니다. 특히, 과학적 연구의 형성, 프레이밍 및 우선순위 지정, 불확실성, 다양한 견해 및 지식 격차에 대한 분석 및 정책 해석을 더욱 견고하게 만드는 데 도움이 될 수 있습니다.'[58] Defra의 10년 Forward Look은 과학적 발전과 사회적 반응 사이의 상호 관계와 이러한 상호 관계를 관리하는 학제간 역할을 인식하고 '과학 및 기술의 역할과 응용에 대한 혼합되고 다양한 대중의 태도가 계속 유지될 것입니다. 가까운 미래에 대한 우리 과학 정책의 주요 동인. 이는 과학 및 기술 발전 방향에 대한 공공 책임 및 민주적 통제에 대한 열망 증가와 결합된 광범위한 사회적 추세(예: 위험, 윤리적 및 개인 정보 보호 문제에 대한 태도)에 의해 형성될 것입니다.'[59,60]

진정한 학제 간은 과학자와 사회 과학자가 함께 일할 뿐만 아니라 문제 형성, 전략 형성 및 문제 해결에서 양측이 역할을 수행해야 함을 의미합니다. 이를 위해서는 의미 있는 교환이 이루어질 수 있도록 각자가 다른 사람의 과학 문헌과 어휘에 익숙해지려는 의지가 필요합니다. 사회 과학과의 협력은 문제를 재구성하는 데 도움이 되는 다양한 관점과 방법론을 가져오거나 실제로 여러 가지 또는 논쟁적인 이해를 드러내어 다양한 가능성과 대안적 의미를 드러낼 수 있습니다[61]. 전염병의 맥락에서 이는 동식물 질병, 농업 생산에 영향을 미치는 질병과 그렇지 않은 질병, 풍토병과 외래 질병 사이의 구분을 포함하여 정부 기관과 연구 문화가 만들어내는 인위적인 장벽에 도전하는 것을 의미합니다. . 따라서 사회/자연 과학의 구분을 초월하여 탐구의 영역과 가능한 솔루션의 범위가 열립니다. 따라서 필연적으로 학제간 협력에 대한 다양한 접근이 존재한다[62]. 이 주제호의 논문은 자연 과학자와 사회 과학자가 함께 일할 수 있는 다양한 방법을 보여줍니다.

7. 이번 호의 내용

이 주제 문제는 동식물 질병 관리에서 가장 시급한 문제를 다루는 일련의 논문에서 다양한 학문 분야의 짝을 이루는 것을 봅니다. Woods의 논문 [20], Enticott . [63] 그리고 포터 . [8] 현대 문제에 역사적 관점을 도입하는 것의 가치를 보여줍니다. Woods의 논문에서 동물 질병 관리의 역사는 현대 질병 통제 정책, 그 결정 요인 및 결함에 대한 이해를 향상시키기 위해 추적됩니다. 중요한 것은 본질적으로 정치적, 경제적 성격을 지닌 문제에 대한 솔루션을 제공하는 것이 과학의 한계를 보여줍니다. 엔티콧 . [63] 수의사 직업의 사유화가 질병 통제에 대한 국가 개입의 약화로 이어짐에 따라 질병 전문 지식의 변화하는 사용에 대해 보완적인 주장을 펼칩니다. 도공 . [8] 현재를 이해하기 위해 1970년대 네덜란드 느릅나무 병 유행 모델을 사용하여 역사적 데이터에 대해 다소 다른 접근 방식을 채택합니다. P. 라모룸 대규모 수목병 발병이 가져올 가능성이 있는 역학 및 사회적, 경제적 영향의 측면에서 볼 때 발생합니다. 이 논문은 카슬레이크의 가축 풍토병 분석에서도 나타나는 주제인 과학적 정보와 정부의 대응 능력 간의 관계를 강조합니다. . [49]. 후자의 논문은 정책 대응이 질병 위험에 항상 적절하거나 비례하지 않는다는 것을 보여주기 위해 거버넌스 옵션의 정치적 모델과 함께 다양한 고유종 가축 질병이 제기하는 다양한 위협에 대한 과학적 분석을 결합합니다. 함께, 이 논문들은 이용 가능한 과학적 지식의 전체 범위를 적절하게 고려하지 못하는 질병 통제에 대한 일반적인 접근 방식에 대한 비판을 제공합니다.

정부 규제, 산업 및 무역 간의 상호 관계 및 질병에 대한 영향은 Chandler에 의해 더욱 발전되었습니다. . [24] 통합 해충 관리 접근 방식 내에서 생물농약의 역할을 탐구하고, 주로 화학 농약을 다루기 위해 개발된 대체 비화학적 해충 방제 및 부담스러운 규정에 대한 대중의 요구로 인한 기회와 한계를 고려합니다.

대중에 대한 위험 정보 전달은 모든 질병 통제 전략의 중요한 요소이며 복잡한 정보의 효과적인 전달은 이번 호의 3개 논문에서 탐구됩니다. 스트라찬 . [52] 결혼하다의 역학 평가 대장균 0157 위험에 대한 대중의 인식을 폭로하는 사회학적 접근으로 위험. 이 두 가지를 결합함으로써 이 논문은 질병 위험과 질병 발병률 사이의 대응 관계에 대한 이해를 높입니다. 콰인 . [27] 라임병에 대한 과학적 지식을 위험 커뮤니케이션 모델과 통합하기 위해 라임병의 역학을 연구합니다. 그들의 논문은 일과 여가를 위한 시골의 사용에 대한 불균형적인 역효과 없이 질병 확산을 예방하는 방법을 찾습니다. 생선 . [64] 다양한 질병 및 병원체(FMD, 조류 인플루엔자 및 크립토스포리디움증)에 대한 위험 평가 문제를 해결하고 질병 확산에 대한 과학 전반의 과학적 불확실성이 통제 조치에 대한 결정에 통합될 수 있는 방법을 설명하는 통합 프레임워크를 개발합니다.

이번 호의 마지막 두 논문은 예측 모델을 사용하여 미래 추세를 추정하여 질병의 미래를 고려합니다. 밀스 . [9] 위험에 대한 자연 과학 및 사회 과학 관점을 통합하여 통제 전략을 비교합니다. P. 라모룸 그리고 버섯 바이러스 X, 원예 분야에 심각한 영향을 미칠 가능성이 있는 두 가지 식물 질병. Woolhouse[51]는 BSE 및 조류 인플루엔자와 같은 동물 질병의 미래와 새로운 병원체의 출현을 예측하는 방법을 검토합니다. 이 백서는 모델러가 시민 혼란과 같은 잠재적으로 중요한 다른 사회적 요인을 손상시키기 위해 변화의 특정 동인(예: 지구 온난화)에 초점을 맞추는 경향에 대해 설명합니다. 결국, 이번 호의 각 논문은 질병 발병이 발생하고 관리하는 복잡한 맥락의 일부를 조명하고 이 본질적으로 학제 간 문제를 다루기 위해 여러 관점을 가져오는 가치를 보여줍니다.


비디오 보기: Virus vs. Bacteria. What is the difference between virus and bacteria? @alltheknowledgeoftheworld (팔월 2022).