식품안전 연구 식물의 인체 병원균 번역(영어 원본)Focus on Food Safety: Human Pathogens on Plants
We are pleased to introduce the first Focus Issue of Phytopathology, a dedicated issue of the journal that highlights a topic of significant interest to our readership. Focus Issues will contain invited review and invited perspective articles as well as original research articles, and will appear with a frequency of once every 18 to 24 months. All published manuscripts are subject to the normal peer review process for publication in Phytopathology. This first Focus Issue addresses the topic of food safety and the biology of human pathogens on plants, a relatively new problem with a direct impact on public health. In addition, the interest of the Editorial Board of Phytopathology in publishing manuscripts on this topic led to the inclusion of Human Pathogens on Plants as a new section of the journal. As is evidenced below and discussed in the perspective article by Fletcher et al. (3, pages 306-315), this critical aspect of produce safety is relevant to research in plant microbial ecology and intersects with numerous concepts that are explored in plant pathology
The emergence of outbreaks of human illness linked to the contamination of produce is likely one of the most important problems to face horticultural production at the beginning of this century. Epidemics of foodborne disease are not only a threat to public health but also erode consumer confidence in the causal food product and thus, impact the economic viability of the industry. While at first considered as anomalous, a recent report by the Centers for Disease Control and Prevention, which revealed that contaminated produce caused 46% of the individual cases of foodborne illness in the United States between 1998 and 2008 (7), confirmed that the risk of acquiring infections from produce is high and persisting despite increased awareness and prevention measures taken by producers and processors. Although researched extensively for nearly two decades, produce contamination with human pathogens continues to bring many important questions about the behavior of these pathogens on plants and the biotic and abiotic factors that contribute to their persistence in this habitat, thereby causing human illness.
The identification of routes of plant contamination by enteric pathogens is crucial to the design of intervention strategies to prevent contamination from taking place. In this issue, research by Wasala et al. (10, pages 373-380) demonstrates that filth (house) flies, which consume bacteria at the larval state, can acquire Escherichia coli serovar O157:H7 from inoculated manure and vector the pathogen not only by carrying it on their surface but can also contaminate the spinach phyllosphere through their regurgitated material. Upon landing on the plant surface, enteric pathogens may reside as single solitary cells or in a community of established epiphytic microbes. The elegant study by Poza-Carrion et al. (8, pages 341-351) reveals by quantitative analysis of epifluorescence micrographs that established epiphytic bacteria such as Pseudomonas fluorescens and Erwinia herbicola (Pantoea agglomerans) influence the ability of Salmonella enterica to persist on plants. These bacterial species promoted the survival to desiccation conditions of S. enterica cells immigrating in their close vicinity on lettuce and cilantro leaves, potentially by modulating the immediate physicochemical environment at microsites where the pathogen arrived in the phyllosphere. Hence, interactions between human pathogens and indigenous plant microbes,
whether directly or indirectly, may affect the outcome of a contamination event. Cox et al. (2, pages 352-361) hypothesized that such an interaction between S. enterica and Pectobacterium carotovorum, which causes lesions that increase multiplication of the human pathogen in tomato fruit, involves cell-cell signaling via autoinducer-2 (AI-2). Using signal-defective mutants of both organisms and a sophisticated signal perception-reporter system, they report that AI-2 does not appear to be exchanged between the two bacterial species, nor enhance the competitive fitness of the human pathogen, during colonization of tomato soft rotted tissue. However, other molecular factors in S. enterica are known to participate in its colonization of plants, including a new bacterial attachment factor uncovered by Kroupitski et al. (6, pages 362- 372). The misL gene was one of several S. enterica genes identified by recombinase-based in vivo expression technology (RIVET) as induced during cold storage of lettuce and played a role in attachment to lettuce leaf tissue. Because MisL is involved also in binding to fibronectin in animal hosts, their observation supports the conclusion in the review by Brandl et al. (1, pages 316-325) that this highly adaptable enteric pathogen employs overlapping strategies to colonize both its primary and secondary habitats.
The ingress of enteric pathogens into plant tissue has been a topic of considerable interest in produce safety. In this Focus Issue, Roy et al. (9, pages 326-332) demonstrate that access to the leaf interior via stomata differs between S. enterica and E. coli O157:H7, likely because of differences in stomatal immunity to the two pathogens. Their findings provide further mechanistic evidence that plant basal defense responses can shape early interactions between human pathogens and plants, a field of research in produce safety that is receiving increasing attention. In this respect, the observation by Wright et al. (11, pages 333-340) that E. coli O157:H7 forms colonies in the apoplastic space of root tissue and occasionally inside root cells will undoubtedly trigger many new scientific questions about the ability of enteric pathogens to invade plant cells. It will be tempting to surmise, based on data presented by Gu et al. (4, pages 381-388), that highly diverse endophytic bacterial communities promoted by healthy soil management practices may contribute to minimize the probability of such internalization events by foodborne pathogens. Finally, the article by Hirneisen and Kniel (5, pages 389-394) reminds us that while much of the focus in produce safety research has been on plant contamination with bacterial enteric pathogens, noroviruses, which cause a large percentage of the produce-linked outbreaks in the United States (7), have the potential to persist in the phyllosphere. Their observations should provide fascinating new territories to explore the biology of human enteric viruses on plants. We would like to thank all of the authors for contributing excellent articles to this first Focus Issue of Phytopathology and hope that, as readers who are vested in research in plant pathology, microbial ecology, food microbiology, or medical microbiology, you will find this collection of articles a valuable source of information and inspiration to formulate new hypotheses in plant microbiology. |
식품안전 연구 식물의 인체 병원균 번역(영어 번역본)독자들이 흥미를 가지고 있는 주제를 집중적으로 다루는 「Phytopathology」의 첫 번째 특별호를 선보이게 되어 기쁘게 생각한다. 청탁서평, 청탁논문, 연구보문을 담을 특별호는 18-24 개월에 한 번씩 발간할 예정이다. 특별호에 게재되는 모든 원고는 「Phytopathology」의 일반적인 심사과정을 거친다. 이번에 발행된 첫 번째 특별호는 공중보건에 직접적인 영향을 미치며 상대적으로 새로운 문제인 식물 상의 인간 병원체 생물학과 식품 안전을 다룬다. 또한 「Phytopathology」의 편집 위원회가 이 주제에 대한 원고를 간행하는데 대해 가지고 있던 관심에 힘입어 ‘식물상 인간 병원체 (Human Pathogens on Plants)’를 「Phytopathology」의 새로운 섹션으로 포함시키게 되었다. 아래에서 볼 수 있듯이, 그리고 Fletcher et al.의 논문 (3, pp. 306-315)에서 논의되는 바와 같이 농산물 안전의 중요한 측면은 식물 미생물 생태학과 관련이 있으며 식물 병리학에서 연구되고 있는 여러 가지 개념과 교차한다.
농산물 오염과 관련된 인간 질병의 발발은 21 세기의 시작과 함께 원예생산이 당면한 가장 중요한 문제 중 하나일 것이다. 식품매개 질병의 유행은 공중보건에 위협이 될 뿐만 아니라 질병을 초래한 식품에 대한 소비자의 신뢰를 무너뜨리고 해당 업계의 경제적 생존력에 영향을 미친다. 처음에는 농산물로 인한 질병이 이례적이라고 사료했으나 질병통제예방센터 (Centers for Disease Control and Prevention)의 최근 보고서는 1998년에서 2008년 사이 미국에서 식품매개 질병의 개별 사례 중 46 %가 오염된 농산물에 의해 초래되었다고 밝히면서 생산자와 가공자가 취한 예방조치와 인식의 제고에도 불구하고 농산물로부터 감염될 리스크가 높으며 계속되고 있음을 확인시켜 주었다. 20년 가까이 심도 있는 연구가 이루어졌으나 인간 병원체를 가진 농산물 오염으로 인해 이러한 병원체가 식물에서 보이는 행동, 병원체가 지속되게 하여 인간 질병을 초래하는 생물적 요인과 비생물적 요인에 대한 여러 가지 중요한 의문이 계속해서 제기되고 있다.
장 병원체를 통해 식물 오염의 근원을 식별하는 것이 오염을 방지하기 위한 개입 전략의 설계에서 중요한 역할을 한다. 이번 특별호에 실린 Wasala et al. (10, pp 373-380)의 연구가 유충상태에서 박테리아를 섭취하는 집파리가 접종이 완료된 비료로부터 병원성 대장균 O157:H7 (Escherichia coli serovar O157:H7)을 얻고 표면에서 운반하여 이 병원체를 매개하고 역류된 물질을 통해 시금치 엽권을 오염시킬 수도 있음을 증명한다. 장 병원체는 식물 표면에 도달한 후 하나의 단독세포로, 혹은 기생 미생물이 이룬 군집에 남을 수 있다. Poza-Carrion et al. (8, pp. 341-351)의 연구는 형광 현미경 사진에 대한 정량적 분석을 통해 슈도모나스 플루오레센스와 어위니아 허비콜라 (판토에아 아글로메란스) 등 기생 박테리아가 살모넬라 엔테리카가 식물에서 생존할 수 있는 능력에 영향을 미친다는 사실을 밝혔다. 이와 같은 균종은 엽권에 도달했을 시의 위치인 미생물 서식부위에서 인접한 물리화학적 환경을 조절함으로써 상추와 고수 잎에서 가까운 곳으로 이동해온 살모넬라 엔테리카 세포의 건조조건에서의 생존을 도모했다. 따라서 인간 병원체와 토착 식물 미생물의 상호작용은 직접적이든 간접적이든 오염의 결과에 영향을 미칠 수 있다. Cox et al. (2, pp 253-361)은 토마토 열매 인간 병원체의 증식을 확대시키는 병변을 초래하는 펙토박테리움 카로토보룸과 살모넬라 엔테리카 사이의 상호작용은 자가유도물질-2 (AI-2)를 통한 세포-세포 신호전달을 수반한다는 가설을 수립했다. 두 유기체의 신호 결여 변종과 고도의 신호 인식-보고 시스템을 통해 무름병에 걸린 토마토 조직의 군집형성 과정에서 AI-2가 두 균종 사이에서 교환되지 않으며 해당 인간 병원체의 경쟁적 적응도를 강화하지도 않았음이 보고되었다. 그러나 Kroupitski et al. (6, pp. 362-372)가 밝힌 새로운 세균 부착 요소 등 살모넬라 엔테리카의 다른 분자 요소가 식물의 군집형성에 관여한다고 알려져 있다. MisL 유전자는 재조합 효소 기반 체내 발현기술 (RIVET: Recombinase-based in vivo expression technology)을 통해 상추를 냉장 보관할 때 유발되며 상추잎 조직에 부착되는 과정에 기여하는 것으로 밝혀진 몇 가지 살모넬라 엔테리카 유전자 중 하나였다. MisL은 동물 숙주에서 피브로넥틴을 결합하는 과정에도 관여하기 때문에 적응력이 뛰어난 이 장 병원체가 1 차 서식지와 2 차 서식지 모두에 군집을 형성하기 위해 중복전략을 사용한다는 Brandl et al. (1, pp. 316-325)의 결론을 뒷받침한다.
장 병원체의 식물 조직 침입은 농산물 안전 분야가 상당한 관심을 가지고 있는 주제이다. 이번 특별호에서 Roy et al. (9, pp. 326-332)는 기공을 통한 잎 내부로의 접근이 살모넬라 엔테리카와 대장균 O157:H7에서 다르게 나타나며, 그 이유는 두 병원체에 대한 기공의 면역력에 차이가 있기 때문일 가능성이 높다고 밝혔다. 이 연구결과는 갈수록 큰 관심을 받고 있는 농산물 안전 연구분야인 식물의 기저 방어반응이 인간 병원체와 식물 사이의 초기 상호작용을 형성할 수 있다는 이론에 추가적인 기계론적 근거를 제공한다. 이러한 맥락에서 대장균 O157:H7이 뿌리 조직의 아포플라스트 공간에, 그리고 경우에 따라 뿌리 세포 안에 군집을 형성한다는 Wright et al. (11, pp. 333-340)의 주장은 장 병원체가 식물 세포에 침투할 수 있는 능력에 대한 여러 가지 새로운 과학적 질문을 불러일으킨다. Gu et al. (4, pp. 381-388)이 제시한 데이터를 바탕으로 건전한 토양관리 관행을 통해 도모한 매우 다양한 식내서성 박테리아 군집이 식품매개 병원체로 인한 내재화의 가능성을 최소화하는 데 도움이 될 수 있다는 추론을 하고 싶어질 것이다. 마지막으로 Hirneisen and Kniel (5, pp. 389-394)의 논문은 농산물 안전 연구가 박테리아성 장 병원체를 통한 식물 오염에 초점을 두어왔지만 미국 내 농산물 관련 발병의 큰 부분을 차지하는 (7) 노로 바이러스가 엽권에서 지속적으로 생존할 수 있는 잠재력을 가지고 있음을 상기시켜 준다. Hirneisen and Kniel의 연구결과는 식물상 인간 장 바이러스의 생물학을 탐구하기 위한 새로운 영역을 제공해 주어야 한다.
「Phytopathology」의 첫 번째 특별호에 훌륭한 논문을 투고해 주신 모든 저자들에게 감사 드리며 식물 병리학, 미생물 생태학, 식품 미생물학 혹은 의료 미생물학 연구에 몸담고 있는 독자들이 이번 특별호를 통해 소중한 정보를 얻고 식물 생물학의 새로운 가설을 수립하기 위한 영감을 받을 수 있기를 희망한다. |
