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PCR Assay 이용 콩 종자에서 Xanthomonas axonopodis pv. glycines 검출 및 종자오염 조사
Detection of Xanthomonas axonopodis pv. glycines and Survey on Seed Contamination in Soybean Seeds Using PCR Assay 원문보기

Research in plant disease = 식물병연구, v.13 no.3, 2007년, pp.145 - 151  

홍성준 (작물과학원 영남농업연구소 식물환경과) ,  홍연규 (농업과학기술원 농업해충과) ,  이봉춘 (작물과학원 영남농업연구소 식물환경과) ,  임미정 (작물과학원 영남농업연구소 식물환경과) ,  윤영남 (작물과학원 영남농업연구소 식물환경과) ,  황재복 (작물과학원 영남농업연구소 식물환경과) ,  송석보 (작물과학원 영남농업연구소 식물환경과) ,  박성태 (작물과학원 영남농업연구소 식물환경과)

초록
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Xanthomonas axonopodis pv. glycines에 의해 발병되는 콩 불마름병은 한국에서 콩에 가장 많이 발생하는 중요한 세균성 병해 중 하나이다. 본 연구에서는 Xanthomonas axonopodis pv. glycines를 종자에서 검출하기 위해 PCR기법을 이용하였으며, 한국의 36개 주요 콩 품종의 종자 오염을 조사하였다. 그리고 병원균 검출과 동정을 위한 PCR assay와 dilution plating assay를 비교하였다. PCR assay를 이용하여 인공접종에 의한 이병종자와 자연감염된 이병종자로부터 병원균 검출을 확인하였다. PCR assay를 통한 이런 결과는 dilution plating assay와 비슷한 결과를 보여 주었으며 종자에서 병원균을 검출하는 다른 전통적인 방법보다 더 효과적인 방법으로 증명되었다. 36개 주요 콩 품종의 X. axonopodis pv. glycines에 의한 종자 전염을 확인한 결과 풍산나물콩, 만리콩, 태광콩, 대망콩, 아주까리콩에서 병원균이 검출되었다. 그러므로 PCR assay는 콩 종자에서 신속하고, 민감하게 X. axonopodis pv. glycines 특이적으로 검출할 수 있는 효과적인 방법으로 활용될 수 있을 것이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Xanthomonas axonopodis pv. glycines is the causal agent of bacterial pustule of soybean(Glycine max. (L.) Merr), which is one of the most prevalent bacterial diseases in Korea. In this study, Polymerase Chain Reaction (PCR) assay was applied to detect Xanthomonas axonopodis pv. glycines and to surve...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • B-2는 A-2에서 4℃ 정치배양 대신 4T에서 1-2시간 정치 후 28℃ 에서 150rpm으로 진탕배양을 16-18시간 실시하였다. C- 1방법은 종자 5 g을 막대사발에 마쇄한 후 A-1의 방법대로, C-2는 종자를 마쇄한 후 A-2의 방법, DJe 종자 마쇄 후 B-1의 방법, D-2는 종자 마쇄 후 B-2의 방법으로 총 8가지 방법을 3반복 수행하였다(Table 1). 위의 8가지 방법의 현탁■액을 dilution-plating assay와 PCR assay 실험에 이용하였다.
  • glycines 특이적 인 유전자인 것으로 알려져 있다(Oh 등, 1999). PCR 반웅액은 0.5 jig~1 ug의 주 형 DNA, luM의 primer, 각 200 uM의 dNTP, 2.5 mM MgCl2, 10Xbuffer, 5 unit Taq DNA polymerase(Takara) * 포함하여 최종 부피가 100u/ 되게 하였다. PCR 반응온 도는 95℃, 2분의 denaturation 후 9VC에서 90초, 521에서 90초, 72℃에서 90초 과정을 35회 반복 후, 마지막으 로 72℃에서 10분간 반응시켰다(Oh 등, 1999).
  • PCR 반응온 도는 95℃, 2분의 denaturation 후 9VC에서 90초, 521에서 90초, 72℃에서 90초 과정을 35회 반복 후, 마지막으 로 72℃에서 10분간 반응시켰다(Oh 등, 1999). PCR 산물 은 0.5XTBE를 이용하여 1.0% Agarose gel에서 전기영동 후 ethidium bromide로 염색하여 UV 하에서 확인하였다.
  • 그리고 병원균 검출과 동정을 위한PCR assay와 dilution plating assay를 비교하였다. PCRassay를 이용하여 인공접종에 의한 이병종자와 자연 감염된 이병종자로부터 병원균 검출을 확인하였다. PCR assay 를 통한 이런 결과는 dilution plating assay와 비슷한 결과를 보여 주었으며 종자에서 병원균을 검출하는 다른 전통적인 방법보다 더 효과적인 방법으로 증명되었다.
  • axonopodis pv. glycines 검줄시 종자를 선 택배지에 치상한 후 생성되어진 colony 중 형태적 특징 이 유사한 colony들을 순수분리하여 생화학 테스트, 병원 성 테스트를 통해 병원균을 동정하였다. 이와 같이 dilutionplating assay를 통한 병원균의 검출은 선택배지에 colony 가 형성되어도 100% 확신할 수가 없기 때문에 순수분리 하여 재동정하여야 하는 문제점이 있다.
  • axonopodis pv. glycines 검출을 위한 가장 효율적인 병원균 추출방법을 구명하고자 8가지 추출법으로 3종류의 배지에 희석 도말하였다. 반선택배지인 MXP, XTS의 경우 Xanthomonas 속의 특징 적 인 노란색 colony 가 선택적으로 검출이 되기는 하지만 다른 종류의 세균 도 적은 밀도로 발생하였고, 추출방법에 따라 검출이 되 지도 않는 경우가 발생하였다.
  • axonopodis pv. glycines를 검출하기 위하여 위에 기술한 8가지의 추 출법을 사용하였으며 , Tegli 등(2002), Meng 등(2004), Berg 등(2005), Molouba 등(2001)이 사용한 방법을 조금씩 변 형하여 실험에 활용하였다. 각 추출방법의 현탁액에서 cheese cloth로 종자 불순물들을 여과시킨 후 상층액 1.
  • axonopodis pv. glycines를 신속하고 정확하게검출할 수 있는 방법을 제시하고, PCR 검출법을 이용하여 주요 콩 품종의 종자오염을 조사하였다.
  • 본 연구에서는 Xanthomonas axonopodis pv. glycines를 종자에서 검줄하기 위해 PCR기법을 이용하였으며, 한국의 36개 주요 콩 품종의 종자 오염을 조사하였다. 그리고 병원균 검출과 동정을 위한PCR assay와 dilution plating assay를 비교하였다.
  • glycines를 검출하기 위하여 위에 기술한 8가지의 추 출법을 사용하였으며 , Tegli 등(2002), Meng 등(2004), Berg 등(2005), Molouba 등(2001)이 사용한 방법을 조금씩 변 형하여 실험에 활용하였다. 각 추출방법의 현탁액에서 cheese cloth로 종자 불순물들을 여과시킨 후 상층액 1.5 ml 을 13,000rpm, 1분간 원심분리하여 형성된 pellet을 가지고 genomic DNA extraction kit(iNtRoN)에 기술되어진 방 법대로 DNA를 추출하였다. genomic DNA 추출 후 PCR 반응에 사용된 heu2(5'-GACCGAAATGTATTCTTGGG3'), heu4(5,-CATTGCGACTAGCAAGG-3,) primer는 X axonopodis pv.
  • glycines를 종자에서 검줄하기 위해 PCR기법을 이용하였으며, 한국의 36개 주요 콩 품종의 종자 오염을 조사하였다. 그리고 병원균 검출과 동정을 위한PCR assay와 dilution plating assay를 비교하였다. PCRassay를 이용하여 인공접종에 의한 이병종자와 자연 감염된 이병종자로부터 병원균 검출을 확인하였다.
  • 인공접종을 실시 하지 않고 자연상태에서 종자전염을 확인하기 위해 2005년 포장에서 병 발생정도에 따라 구분하여 수확한 종자 를 rc에 보관하면서 실험에 사용하였다. 보관중인 종자 (태광콩)를 육안상 건전한 종자와 불건전한 종자(변색, 피 해립)로 구분하여 병원균을 추출하였으며, 검출방법은 위 에서 기술한 Dilution-plating assay 및 PCR assay 방법을 사용하였다
  • Meng 등 (2004)은 PCR로 병원균 검출시 종자 불순물에 의해 문제점이 발생할 수 있는데 종자현탁액에서 genomic DNA를 주줄 할 때 kit를 사용하는 것이 DNA를 순수하게 분리하는데 유리하다고 하였다. 본 실험에서도 DNA만 결합되는 column membrane type의 kit를 사용 8가지 방법의 종자추출 현탁액에서 DNA를 분리하여 실험에 사용하였다. Dilution-plating assay와 PCR assay를 비교하기 위해 dilution-plating assay시 사용했던 8가지 추출방법들을 PCR assay로 확인해 본 결과 A-2 추출방법을 제외한 나머지추출 방법에서는 모두 860 bp의 특이밴드가 확인되었다(Fig.
  • Seed-wash dilution-plating assay를 통한 병원균 검줄. 시험에 사용될 종자들이 이병되었는지 그리고 종자전염 이 되는 것을 확인하기 위해 인공접종을 통한 이병종자 를 pot에 파종하여 30℃, 85% RH, 12h light/12h dark 식 물생장상에서 생육을 시켰다. 파종한 지 2주 후 제 1 본 엽에서 불마름병의 병징이 발현되었다(Fig.
  • C- 1방법은 종자 5 g을 막대사발에 마쇄한 후 A-1의 방법대로, C-2는 종자를 마쇄한 후 A-2의 방법, DJe 종자 마쇄 후 B-1의 방법, D-2는 종자 마쇄 후 B-2의 방법으로 총 8가지 방법을 3반복 수행하였다(Table 1). 위의 8가지 방법의 현탁■액을 dilution-plating assay와 PCR assay 실험에 이용하였다.
  • PCR assay를 통한 병원균 검출. 위의 같은 문제점들을 해결하고 이병종자내 신속한 불마름병 병원균검출을 위해 PCR법을 이용한 검출실험을 수행하였다. Meng 등 (2004)은 PCR로 병원균 검출시 종자 불순물에 의해 문제점이 발생할 수 있는데 종자현탁액에서 genomic DNA를 주줄 할 때 kit를 사용하는 것이 DNA를 순수하게 분리하는데 유리하다고 하였다.
  • 주요 콩 품종 종자오염 조사. 위의 검출기법을 이용하여 주요 콩 품종에서 불마름병의 종자오염을 조사하였다. 2005년도와 2006년도에 수확한 36품종의 종자를 대상으로 종자오염을 조사한 결과 2005년도에 수확한 종자에서는 모든 assay에서 병원균이 전혀 검출되지 않았고, 2006년도에는 풍산나물콩, 만리콩, 대망콩, 태광콩, 아주까리콩에서만 병원균이 검출되었다(Fig.
  • 주요 콩 품종 종자오염 조사. 주요 콩 품종의 종자오 염을 확인하기 위에 위에서 기술한 두 가지 검정법을 이용하여 수행하였다. 실험에 사용된 종자는 2005년, 2006 년도에 작물과학원 영남농업연구소 포장에서 수확한 종 자 36품종(Table 2)을 육안으로 건전종자를 선종하여 4℃ 보관한 후 2007년도에 실험을 수행하였다.
  • Seed-wash dilution-plating assay와 PCR assay 시험에 사용된 종자는 태광콩으로 불 마름병에 대하여 감수성 품종이다. 태광콩 종자를 pot에 생육시키면서 콩 생육시기에 맞추어 제2복엽 완전 전개기 (V3stage), 제4본엽 완전 전개기 (V5 stage), 개화성기 (R1 stage), 착협 시 (R3 stage) 총 4번을 스프레 이 접종(106 CFU/mZ) 하였으며, 수확 후 종자를 병원균 현탁액(106CFU/m/)에 1- 2분간 침지시킨 후 충분히 건조시켜서 이병종자로 만들어 시험에 사용하였다. 건전종자는 포장에서 재배 후 육안상 건전한 종자를 선종하여 4℃ 보관하면서 실험에 사용하였다.
  • 자연감염된 종자에서의 병원균 검출. 포장에서 수확한 종자-(태광콩, 2005년도 수확)의 자연감염을 알아보기 위해 병 발생이 심했던 포장과 병 발생이 적었던 포장에서 수확한 종자를 구분하여 2006년도에 병원균 검출 실험을 실시하였다. 병 발생이 적었던 포장(병반면적율 기준 10% 이하)에서 수확한 종자를 육안상 건전종자와 불건전한 종자(변색립, 피해립)로 구분하여 실험한 결과 육안상 건전 종자와 약간의 피해를 받은 종자에서는 PCR assay 와 Dilution-plating assay에서 병원균이 검출되지 않았으나 병해충에 의한 심한 피해립, 변질 .

대상 데이터

  • 시험종자 및 병원균. Seed-wash dilution-plating assay와 PCR assay 시험에 사용된 종자는 태광콩으로 불 마름병에 대하여 감수성 품종이다. 태광콩 종자를 pot에 생육시키면서 콩 생육시기에 맞추어 제2복엽 완전 전개기 (V3stage), 제4본엽 완전 전개기 (V5 stage), 개화성기 (R1 stage), 착협 시 (R3 stage) 총 4번을 스프레 이 접종(106 CFU/mZ) 하였으며, 수확 후 종자를 병원균 현탁액(106CFU/m/)에 1- 2분간 침지시킨 후 충분히 건조시켜서 이병종자로 만들어 시험에 사용하였다.
  • axonopodis pv. glycines는 이병잎의 병징에서 분리하여 동정 후(Biolog 및 PCR 이용) 병원성검정을 통해 병원성이 확인된 균주를 -70℃ 동결보존하면서 실험에 사용하였다.
  • 태광콩 종자를 pot에 생육시키면서 콩 생육시기에 맞추어 제2복엽 완전 전개기 (V3stage), 제4본엽 완전 전개기 (V5 stage), 개화성기 (R1 stage), 착협 시 (R3 stage) 총 4번을 스프레 이 접종(106 CFU/mZ) 하였으며, 수확 후 종자를 병원균 현탁액(106CFU/m/)에 1- 2분간 침지시킨 후 충분히 건조시켜서 이병종자로 만들어 시험에 사용하였다. 건전종자는 포장에서 재배 후 육안상 건전한 종자를 선종하여 4℃ 보관하면서 실험에 사용하였다. 인공접종시 사용된 X.
  • 주요 콩 품종의 종자오 염을 확인하기 위에 위에서 기술한 두 가지 검정법을 이용하여 수행하였다. 실험에 사용된 종자는 2005년, 2006 년도에 작물과학원 영남농업연구소 포장에서 수확한 종 자 36품종(Table 2)을 육안으로 건전종자를 선종하여 4℃ 보관한 후 2007년도에 실험을 수행하였다.
  • 자연감염된 종자에서의 병원균 검출. 인공접종을 실시 하지 않고 자연상태에서 종자전염을 확인하기 위해 2005년 포장에서 병 발생정도에 따라 구분하여 수확한 종자 를 rc에 보관하면서 실험에 사용하였다. 보관중인 종자 (태광콩)를 육안상 건전한 종자와 불건전한 종자(변색, 피 해립)로 구분하여 병원균을 추출하였으며, 검출방법은 위 에서 기술한 Dilution-plating assay 및 PCR assay 방법을 사용하였다

이론/모형

  • Seed-wash dilution-plating assay를 통한 병원균 검줄. 시험에 사용될 종자들이 이병되었는지 그리고 종자전염 이 되는 것을 확인하기 위해 인공접종을 통한 이병종자 를 pot에 파종하여 30℃, 85% RH, 12h light/12h dark 식 물생장상에서 생육을 시켰다.
  • 이병종자로부터 Xaxonopodis pv. glycines를 간편하고 효과적으로 검줄하기위한 병원균 추출법을 알기 위하여(Seed-wash dilutionplating assay와 PCR assay를 하기 위한 전 과정), Alvarez 등(1995)과 Clafin 등(1987)이 사용한 방법을 참고하여 A- 1부터 D-2까지 8가지 방법을 실험에 사용하였다. A-1 은이병종자(태광콩) 5 g을 25 m/의 saline buffer(0.
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참고문헌 (17)

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  14. Schaad, N. W., Jones, J. B. and Chun, W. 2001. Laboratory Guide for Identification of Plant Pathogenic Bacteria. APS Press, St. Paul, MN 

  15. Srivastava, S. S. L. and Bais, B. S. 1987. Survival and virulence of Xanthomonas campestris pv. glycines causing leaf pustules of soybean. Indian J. Plant Pathol. 5: 22-23 

  16. Tegli, S., Sereni, A. and Surico, G. 2002. PCR-based assay for the detection of Curtobacterium flaccumfaciens pv. flaccunifaciens in bean seeds. Letters in Applied Microbiology 35: 331-337 

  17. Walcott, Ron. R. 2003. Detection of Seedbome Pathogens. HortTechnology 13: 40-47 

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