잘린 줄기의 단면을 통해 침투한 병원균이 구근(및 뿌리)까지 이동하는 속도는 병원균의 종류, 식물의 도관 크기 및 수분 유동 속도, 그리고 환경 조건(온도와 습도)에 따라 상당한 차이를 보인다.
1. 병원균 종류별 이동 메커니즘과 속도
줄기가 잘리면 병원균은 식물의 양분과 수분이 이동하는 통로인 물관(도관)과 체관을 타고 이동한다. 이때 병원균의 형태에 따라 이동 속도가 완전히 달라진다.
① 세균성 병원균 (예: 소프트로트 - 무름병균 Pectobacterium 등)
이동 방식: 세균은 단세포 미생물로, 식물의 물관 내 흐르는 수액을 타고 직접 헤엄치거나 흐름에 쓸려 내려간다.
이동 속도: 환경이 알맞을 때(25℃ ~ 30℃, 다습) 물관 수액의 흐름을 타면 시간당 1.0cm ~ 5.0cm의 빠른 속도로 하강할 수 있다.
특징: 세균이 분비하는 펙틴 분해 효소가 식물 세포벽을 녹이면서 내려가기 때문에 구근까지 도달하는 시간이 가장 빠르고 치명적이다. 잘린 단면이 습할 경우, 단 1~2일 만에 20~30cm 아래의 구근 목덜미(관부)까지 내려가 부패를 시작한다.
② 곰팡이성 병원균 (예: 잿빛곰팡이병, 잎마름병 등)
이동 방식: 곰팡이는 포자가 발아한 후 실 모양의 '균사(Hyphae)'를 뻗으며 세포와 세포 사이를 뚫고 들어간다. 물리적인 세포 침투 과정이 필요하므로 세균보다 속도가 느리다.
이동 속도: 일반적인 균사 생장 속도는 시간당 0.01cm ~ 0.1cm (하루에 약 0.24cm ~ 2.4cm) 수준ㅇ다.
특징: 흐르는 물을 타는 세균과 달리 균사가 자라나야 하므로 속도는 느리지만, 식물체가 노화되어 저항력이 떨어지는 수확 1주 전 시점에는 침투 속도가 평소보다 배 이상 빨라진다.
2. 이동 속도를 결정짓는 3대 핵심 변수
① 도관 액의 흐름 속도 (증산 작용)
줄기가 잘린 직후에는 단면에서 수분이 밖으로 증발하려는 힘과 뿌리에서 밀어 올리는 힘(근압)이 충돌한다.
낮 동안 증산 작용이 활발할 때는 수액의 흐름이 위쪽으로 향하므로 세균의 하강 속도가 일시적으로 지연될 수 있다.
그러나 밤이 되어 증산 작용이 멈추거나, 절단으로 인해 삼투압 균형이 깨져 수액이 역류(하강)할 때는 병원균이 수액을 타고 시간당 수 센티미터(cm)의 속도로 순식간에 구근으로 끌려 내려간다.
② 온도와 습도 (기후 조건)
고온다습 (비가 오거나 상대습도 90% 이상): 병원균의 증식과 이동 속도가 최대화된다. 절단면이 마르지 않고 젖어 있으면 병원균이 물막을 타고 매우 빠르게 이동한다.
저온건조 (맑고 바람 부는 날): 절단면이 빠르게 마르면(캘러스 형성 및 건조) 병원균의 이동 속도는 시간당 0에 가깝게 수렴하며 침투에 실패하게 됨다.
③ 작물의 도관 크기
양파, 마늘과 같은 외떡잎식물은 관다발이 사방에 분산되어 있고 도관의 크기가 상대적으로 커서 액체의 흐름이 빠르다. 따라서 쌍떡잎식물에 비해 자른 단면을 통한 병원균의 하강 속도가 더 빠른 경향을 보인다.
3. 요약 및 시사점
세균성 병해: 최고 시간당 5cm 속도로 이동 가능. 수확 1주 전 줄기를 자르고 비가 오거나 다습하면 단 12~24시간 만에 구근 내부까지 세균이 도달해 수확 후 저장 중 무름병을 유발한다.
곰팡이성 병해: 최고 시간당 0.1cm 속도로 이동 가능. 상대적으로 느리지만 수확 후 건조(큐어링)가 부실할 경우 저장 기간 내내 야금야금 구근을 부패시킨다.
따라서 수확 1주일 전 줄기 절단은 병원균에게 구근까지 연결된 '고속도로'를 열어주는 것과 같으며, 기후 조건이 조금만 습해도 수확 전에 이미 구근 깊숙이 병원균이 침투 완료하게 된다.