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문제 정의
- 본 연구에서는 살균제를 이용하여 효과적인 고추 탄저병 방제 전략을 세우기 위한 기초 자료로 이용하고자, 구조가 다양한 살균제 13종을 선발하여 이들의 고추 탄저병균(C. gloeosporioides) 에 대한 포자 발아, 균사 생장 및 포자 형성 억제 등의 in vitro 살균 활성을 조사하였다.
제안 방법
- 8 cm의 Petri dish에 붓고 식혀 13종 약제의 약제 배지를 만들었다. C. gloeosporioides를 PDA 배지에 접종하고 25℃ 항온기에서 5일 동안 배양하여 형성된 균총의 가장자리로부터 직경 5.5 mm의 agar disc를 떼어내서 약제 배지 중앙에 접종하였다. 접종한 배지는 25℃ 배양기에서 7일 동안 배양하였다.
- 형성된 포자는 멸균수를 넣고 붓으로 긁어주고 가제로 걸러 균체를 제거하여 포자 현탁액을 준비하였다. Hematocytometer를 사용하여 포자 현탁액의 최종 농도가 IxlO4 개/ml이 되도록 조정하였다.
- gloeosporioides 포자 형성에 대한 억제효과를 실험하였다. 균사 생장 억제실험과 동일한 방법으로 4, 20, 100 Hg/ml 농도의 약제 배지를 만들었다. 이 약제 배지 중앙에 탄저병균 균사조각을 접종하고 25 ℃ 암상태에서 7일 동안 배양한 후에, 하루에 8시간 씩 광을 조사하면서 다시 11일 동안 배양하여 C.
- 균사생장 억제효과가 우수한 fluazinam과 nuarimol을 제외한 나머지 11종 살균제에 대하여 이들의 C. gloeosporioides 포자 형성에 대한 억제효과를 실험하였다. 균사 생장 억제실험과 동일한 방법으로 4, 20, 100 Hg/ml 농도의 약제 배지를 만들었다.
- 8, 4, 20, 100 ug/ml이 되도록, 이 포자 현탁액에 DMSO에 용해한 약제를 1%가 되도록 첨가하고 잘 흔들어 주었다. 그리고 미리 멸균하여 준비한 hole slide glass에 약제 처리한 포자 현탁액을 50μl 씩 놓았다. 무처리구는 포자 현탁액에 1% DMSO 만을 첨가하였다.
- gloeosporioides 포자의 발아를 완전히 억제하였다 (그림 1). 그리고 약제 농도를 자연로그로 환산하여 X축으로 하고, 포자 발아 억제율을 y축으로 하여 1차 회귀직선을 구하였다. 이 회귀직선으로부터 50% 억제농도인 EC50을 계산한 결과, 고추 탄저병균 포자 발아에 대한 metominostrobin, propineb, mancozeb, triforine, procymidone, kresoxim-methyl 및 azoxystrobin 각각의 EC50은 1.
- 이 slide glass는 습도가 유지되는 상자에 넣고, 25 ℃ 항온기에서 16시간 배양한 후에 광학현미경 하에서 포자 발아를 조사하였다. 모든 실험은 3반복으로 실시하였으며, 반복 당 C. gloeosporioides 포자 100개의 발아 여부를 조사하였다. 이 때 발아관의 길이가 포자 장경의 1/2 이상인 것을 발아한 것으로 간주하였다.
- gloeosporioides 균총의 장경과 단경을 조사하고, 이들의 평균값에서 처음에 접종한 agar disc의 길이를 뺀 값을 균사생장(mm)으로 하였다. 실험은 3반복으로 실시하였으며, 약제의 균사생장 억제율은 다음과 같은 식에 따라 계산하였다.
- 약제 농도가 0.8, 4, 20, 100 ug/ml이 되도록, 이 포자 현탁액에 DMSO에 용해한 약제를 1%가 되도록 첨가하고 잘 흔들어 주었다. 그리고 미리 멸균하여 준비한 hole slide glass에 약제 처리한 포자 현탁액을 50μl 씩 놓았다.
- 접종한 배지는 25℃ 배양기에서 7일 동안 배양하였다. 약제 배지에서 자란 C. gloeosporioides 균총의 장경과 단경을 조사하고, 이들의 평균값에서 처음에 접종한 agar disc의 길이를 뺀 값을 균사생장(mm)으로 하였다. 실험은 3반복으로 실시하였으며, 약제의 균사생장 억제율은 다음과 같은 식에 따라 계산하였다.
- 8, 4, 20, 100, 500ug/ml가 되도록 조정하였다. 약제가 고르게 섞이도록 잘 흔들어 직경 4.8 cm의 Petri dish에 붓고 식혀 13종 약제의 약제 배지를 만들었다. C.
- 여기에 DMSO에 용해한 약제 용액을 배지 부피의 1%가 되도록 첨가하는데 이때 약제의 최종농도는 0.8, 4, 20, 100, 500ug/ml가 되도록 조정하였다. 약제가 고르게 섞이도록 잘 흔들어 직경 4.
- 무처리구는 포자 현탁액에 1% DMSO 만을 첨가하였다. 이 slide glass는 습도가 유지되는 상자에 넣고, 25 ℃ 항온기에서 16시간 배양한 후에 광학현미경 하에서 포자 발아를 조사하였다. 모든 실험은 3반복으로 실시하였으며, 반복 당 C.
- 균사 생장 억제실험과 동일한 방법으로 4, 20, 100 Hg/ml 농도의 약제 배지를 만들었다. 이 약제 배지 중앙에 탄저병균 균사조각을 접종하고 25 ℃ 암상태에서 7일 동안 배양한 후에, 하루에 8시간 씩 광을 조사하면서 다시 11일 동안 배양하여 C. gloeosporioides의 포자 형성을 유도하였다. 직경 4.
- 8 cm의 약제 배지에 증류수 20 ml을 첨가하고 붓으로 포자를 수확한 후, 가제를 사용하여 균체를 제거하였다. 이들 포자 현탁액의 농도는 광학현미경 하에서 hematocytometer를 사용하여 조사하였다. 조사한 포자 농도로부터 부피를 곱하여 전체 C.
- 이들 포자 현탁액의 농도는 광학현미경 하에서 hematocytometer를 사용하여 조사하였다. 조사한 포자 농도로부터 부피를 곱하여 전체 C. gloeosporioides 포자수를 구하고, 다시 면적으로 나누어 cm2 당 형성된 포자수를 계산하였다.
- gloeosporioides의 포자 형성을 유도하였다. 직경 4.8 cm의 약제 배지에 증류수 20 ml을 첨가하고 붓으로 포자를 수확한 후, 가제를 사용하여 균체를 제거하였다. 이들 포자 현탁액의 농도는 광학현미경 하에서 hematocytometer를 사용하여 조사하였다.
대상 데이터
- 고추 탄저병균(C. gloeosporioides KACC 40690) 은농업 과학기술원으로부터 분양받은 균주를 감자 한천배지(potato dextrose agar, PDA)에 배양하여 실험에 사용하였다. 균주의 보관을 위해 PDA 사면배지에 키워 냉장고에 저장하였다.
- 균주의 보관을 위해 PDA 사면배지에 키워 냉장고에 저장하였다. 실험에 사용한 살균제 13종은 표 1과 같으며, 농약회사로부터 분양받은 원제를 실험에 사용하였다. 살균제는 실험하고자 하는 농도의 100배가 되도록 dimethylsulfoxide(DMSO)에 용해하여 이를 실험에 사용하였다.
성능/효과
- 13종 살균제 중 fluazinam과 miarimol 은 다른 살균제들보다 C. gloeosporioides 균사의 생장에 대해 월등히 우수한 살균 활성을 나타냈다(그림 2). Fluazinam과 nuarimol은 각각 0.
- gloeosporioides 균사의 생장에 대해 월등히 우수한 살균 활성을 나타냈다(그림 2). Fluazinam과 nuarimol은 각각 0.8 ㎍/ml와 4 ㎍/ml 농도에서 C. gloeosporioides의 균사 생장을 80% 이상 억제하였다. Fluazinam과 nuarimol을 제외한 11종 살균제들의 ECso 을 앞에서와 같은 방법으로 회귀직선을 구하고 값(㎍/ml)을 계산한 결과, procymidone은 19.
- Fluazinam과 nuarimol을 제외한 11종 살균제가 C. gloeosporioides의 포자 형성에 미치는 영향을 실험한 결과, Strobilurin 계열 살균제인 metominostrobin, azoxystrobin 및 kresoxim-methyl 은 C. gloeosporioides의 포자 형성을 효과적으로 억제하였다(그림 3). 무처리구에서는 cnF 당 6.
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고찰
고주 탄저병균(C. gloeosporioides)의 포자 발아, 균사 생장, 포자 형성 등에 대한 살균제 13종의 in vitro 살균 활성을 실험한 결과, fluazinam과 nuarimol을 제외한 대부분의 살균제는 포자 발아 억제효과가 균사 생장 억제효과보다 월등히 높았다(그림 1, 2). In vitro 살균 활성인 포자 발아 억제효과와 균사생장 억제 효과는 각각 in vivo 살균 활성의 예방효과와 치료 효과와 관련이 있다.
- 예상되었다. 그리고 다른 살균제들은 고추 탄저병 균의 포자 형성에 대해 거의 영향 없는 반면, Strobilurin 살균제 특히 azoxystrobin과 metominostrobin 은 고추 탄저병균의 포자 형성을 효과적으로 억제 하였다(그림 3).
- 1, 2). 그리고 실험한 살균제 중 fluazinam은 고추 탄저병균의 포자 발아와 균사 생장 모두에 대하여 가장 우수한 살균 활성을 나타냈다. 탄저병균은 기주 식물에 부착하고 발아하여 부착기를 형성하고 식물체를 침입한다.
- 다른 약제들과 달리 nuarimol은 고추 탄저병균의 포자 발아에 대해서는 낮은 억제효과를 보였으나, 탄저병 균의 균사 생장은 낮은 농도에서도 효과적으로 억제되었다(그림 1, 2). 그리고 실험한 살균제 중 fluazinam은 고추 탄저병균의 포자 발아와 균사 생장 모두에 대하여 가장 우수한 살균 활성을 나타냈다.
- 따라서 azoxystrobin과 kresoxim- methyl0] 본 실험에서 고추 탄저병균의 포자 발아 및 균사 생장에 대한 억제 효과가 낮았으나, 고추 식물을 이용한 in vivo 살균 활성이나 포장에서는 우수한 방제효과를 나타내리라 예상되었다. 그리고 다른 살균제들은 고추 탄저병 균의 포자 형성에 대해 거의 영향 없는 반면, Strobilurin 살균제 특히 azoxystrobin과 metominostrobin 은 고추 탄저병균의 포자 형성을 효과적으로 억제 하였다(그림 3).
- In vitro 살균 활성인 포자 발아 억제효과와 균사생장 억제 효과는 각각 in vivo 살균 활성의 예방효과와 치료 효과와 관련이 있다. 따라서 이들 살균제를 이용한 고추 탄저병 방제는 탄저병이 발생한 직후에 약제를 처리하는 것보다 병 발생이 예상되는 시기에 미리 약제를 살포함으로써 열매 표면에 약제가 도포되고 이들이 비바람을 타고 날아온 탄저병균의 포자 발아를 억제하여 포장에서 효과적인 탄저병 방제가 가능하리라 생각되었다. 특히 dithianon, chlorothalonil, captan 및 folpet은 다른 살균제에 비하여 고추 탄저병균 포자의 발아에 대해서 아주 우수한 살균 활성을 나타내었으므로, 이들 약제를 고추 포장에 예방적으로 살포할 경우, 우수한 탄저병 방제효과가 기대되었다.
- 실험한 13개 살균제 중에 captan, chlorothalonil, dithianon, folpet 및 fluazinam은 0.8 ug/ml 농도에서도 C. gloeosporioides 포자의 발아를 완전히 억제하였다 (그림 1). 그리고 약제 농도를 자연로그로 환산하여 X축으로 하고, 포자 발아 억제율을 y축으로 하여 1차 회귀직선을 구하였다.
- 그리고 약제 농도를 자연로그로 환산하여 X축으로 하고, 포자 발아 억제율을 y축으로 하여 1차 회귀직선을 구하였다. 이 회귀직선으로부터 50% 억제농도인 EC50을 계산한 결과, 고추 탄저병균 포자 발아에 대한 metominostrobin, propineb, mancozeb, triforine, procymidone, kresoxim-methyl 및 azoxystrobin 각각의 EC50은 1.52, 6.36, 7.19, 8.56, 9.92, 21.2 및 75.9 ug/ml 이었다. 그러나 nuaHmol은 100 yg/ml 농도에서도 C.
- 4, propineb는 101, mancozeb는 253, triforine은 292, captan은 360, azoxystrobin은 374, chlorothalonil은 534, 그리고 folpet은 614 이었다. 즉 fluazinam과 nuarimol을 제외한 실험한 대부분의 살균제들은 E* C이 19.1 ㎍/ml 이상으로 이들은 C. gloeosporioides 균사 생장에 대해 낮은 살균 활성을 보임을 알 수 있었다.
- 그러나 본 실험에서 nuarimol은 기존의 보고와 유사한 결과를 보였으나, triforine은 정반대의 결과를 나타냈다. 즉 nuarimol은 탄저병균의 포자 발아보다 균사 생장을 효과적으로 억제하였으나, triforine의 포자 발아와 균사 생장에 대한 EC%은 각각 8.56 pg/ml과 292 ㎍/ml로서 고추 탄저병균의 균사 생장에 대해서는 억제 효과가 상당히 낮았다(그림 1, 2).
- 따라서 이들 살균제를 이용한 고추 탄저병 방제는 탄저병이 발생한 직후에 약제를 처리하는 것보다 병 발생이 예상되는 시기에 미리 약제를 살포함으로써 열매 표면에 약제가 도포되고 이들이 비바람을 타고 날아온 탄저병균의 포자 발아를 억제하여 포장에서 효과적인 탄저병 방제가 가능하리라 생각되었다. 특히 dithianon, chlorothalonil, captan 및 folpet은 다른 살균제에 비하여 고추 탄저병균 포자의 발아에 대해서 아주 우수한 살균 활성을 나타내었으므로, 이들 약제를 고추 포장에 예방적으로 살포할 경우, 우수한 탄저병 방제효과가 기대되었다. 그러나 포장에서는 식물이 계속 생장하므로 이들 살균제처럼 치료 효과 없이 예방효과만 우수한 살균제들의 경우에는, 약제가 식물에 흡수되고 이행하여 새로 자란 부위로 이동하는 성질(침투이행성)을 지녔을 때는 약제 살포 간격을 길게 하여도 예방효과만으로 우수한 방제 효과를 나타낼 수 있으나, 약제가 침투 이행성이 엇거나 있다고 하더라도 병 방제에 기여할 정도가 아닐 경우에는 약제 살포 간격을 짧게 해야만 효과적인 방제가 가능하다 하겠다.
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