온탕소독과 prochloraz 침지소독이 벼 종자에 감염된 Fusarium fujikuroi의 포자와 균사의 형태에 미치는 영향에 대한 전자현미경적 연구 Electron Microscopic Study for the Influence of Soaking in Hot Water and Prochloraz Solution on Spore and Mycelium of Fusarium fujikuroi Infected in Rice Seed원문보기
본 연구는 키다리병에 심하게 감염된 종자를 온탕침법과 prochloraz유제로 종자소독 시 그 효과가 떨어지는 원인을 규명하기 위해 시행하였다. 키다리병이 발병한 포장에서 수확한 종자의 경우 병원균이 벼 종자의 배와 배유 안쪽까지 감염되어 있었다. $60^{\circ}C$에서 10분 동안 온탕 소독한 종자의 경우 종피 표면의 균사는 파괴되어 비정상적인 반면 배 주피 안쪽에 존재하는 균사는 정상적인 형태로 존재하였다. 포자는 종피 표면에서 비정상적인 포자와 정상적인 포자를 모두 확인하였다. prochloraz 유제로 $30^{\circ}C$ 24시간 침지소독 한 경우 종피의 균사는 완전히 파괴되었으나 포자는 정상과 비정상 포자 모두 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 통해 온탕소독의 경우 종피 같은 물리적 한계로 인해 고열이 병원균에 전달되지 못하고, prochloraz의 경우 병원균 포자를 완전히 사멸시키기 못하기 때문에 종자소독 효과가 떨어짐을 알 수 있었다.
본 연구는 키다리병에 심하게 감염된 종자를 온탕침법과 prochloraz 유제로 종자소독 시 그 효과가 떨어지는 원인을 규명하기 위해 시행하였다. 키다리병이 발병한 포장에서 수확한 종자의 경우 병원균이 벼 종자의 배와 배유 안쪽까지 감염되어 있었다. $60^{\circ}C$에서 10분 동안 온탕 소독한 종자의 경우 종피 표면의 균사는 파괴되어 비정상적인 반면 배 주피 안쪽에 존재하는 균사는 정상적인 형태로 존재하였다. 포자는 종피 표면에서 비정상적인 포자와 정상적인 포자를 모두 확인하였다. prochloraz 유제로 $30^{\circ}C$ 24시간 침지소독 한 경우 종피의 균사는 완전히 파괴되었으나 포자는 정상과 비정상 포자 모두 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 통해 온탕소독의 경우 종피 같은 물리적 한계로 인해 고열이 병원균에 전달되지 못하고, prochloraz의 경우 병원균 포자를 완전히 사멸시키기 못하기 때문에 종자소독 효과가 떨어짐을 알 수 있었다.
This experiment was conducted to find the causes of ineffective seed disinfection methods such as rice seeds soaking in hot water and prochloraz EC solution when the rice seeds were severely infected by Bakanae disease. In case of rice seeds collected from severely diseased field by Bakanae disease,...
This experiment was conducted to find the causes of ineffective seed disinfection methods such as rice seeds soaking in hot water and prochloraz EC solution when the rice seeds were severely infected by Bakanae disease. In case of rice seeds collected from severely diseased field by Bakanae disease, the pathogen as the forms of spores and mycelium were infected in plumule and inner and outer integument of embryo, aleurone layer, and pericarp layer. When the rice seeds were soaked in hot water, the appearances of spores and hypha on the outer pericarp layer were severely disordered, however those of inner region of outer integument and aleurone layer were shown normal. The membrane of hypha on the outer pericarp layer was destroyed within 24 hours, while some spores were healthy and germinated 7 days after soaking, when the rice seeds soaked 24 hours in 125 ppm prochloraz solution at $30^{\circ}C$. These results indicated that the seed disinfection methods were ineffective on the Bakanae disease severely infected rice seed because the hot water did not transmit the pericarp layer of rice seed and also prochloraz solution did not effectively destroy the spore of pathogen.
This experiment was conducted to find the causes of ineffective seed disinfection methods such as rice seeds soaking in hot water and prochloraz EC solution when the rice seeds were severely infected by Bakanae disease. In case of rice seeds collected from severely diseased field by Bakanae disease, the pathogen as the forms of spores and mycelium were infected in plumule and inner and outer integument of embryo, aleurone layer, and pericarp layer. When the rice seeds were soaked in hot water, the appearances of spores and hypha on the outer pericarp layer were severely disordered, however those of inner region of outer integument and aleurone layer were shown normal. The membrane of hypha on the outer pericarp layer was destroyed within 24 hours, while some spores were healthy and germinated 7 days after soaking, when the rice seeds soaked 24 hours in 125 ppm prochloraz solution at $30^{\circ}C$. These results indicated that the seed disinfection methods were ineffective on the Bakanae disease severely infected rice seed because the hot water did not transmit the pericarp layer of rice seed and also prochloraz solution did not effectively destroy the spore of pathogen.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
그러나 일반 농가에서는 조기 영농과 30℃ 이상의 온도 유지를 위한 시설 부족으로 인해 종자소독 효과가 저하될 뿐만 아니라 최근 30℃ 이상의 고온에서도 방제효과가 낮아 농업인의 종자소독제에 대한 불신이 증가하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 이러한 종자소독효과 저하 원인을 구명하기 위하여 주사전자현미경을 이용하여 몇 가지 종자소독방법에 따라 종자 내 감염되어 있는 병원균에 미치는 영향을 관찰하여 종자소독효과 저하 원인을 분석하고 이를 해결할 수 있는 방법을 구명하고자 하였다.
본 연구는 키다리병에 심하게 감염된 종자를 온탕침법 과 prochloraz 유제로 종자소독 시 그 효과가 떨어지는 원 인을 규명하기 위해 시행하였다. 키다리병이 발병한 포장에서 수확한 종자의 경우 병원균이 벼 종자의 배와 배유 안쪽까지 감염되어 있었다.
제안 방법
이상의 결과를 토대로 키다리병 방제를 위한 종자소독 효과를 높이기 위해서는 염수선에 의한 불건전 종자를 선별하는 것이 필수적이라 할 것이다. 그러나 염수선을 하고 온탕과 침지소독을 병행하여도 발병률이 높았는데 이런 원인을 분석하기 위하여 종자 소독 후에 볍씨 부위별로 키다리병균 감염률을 조사하였다.
균사의 변화. 무처리의 이병종자를 침지 2일 후의종단면(Fig. 1A)을 주사전자 현미경으로 관찰한 결과 종피(Fig. IC-e) 부분에서 길쭉한 난형의 포자(Fig. ID)와 배 (Fig. IB-d) 부분에서 난형의 포자와 균사를 확인하였다 (Fig. IF). 배와 배유 사이(Fig.
25% EC)를 사용하였다(신 등, 2008). 본 실험에서는 2,000배의 prochloraz 유제를 수온 20℃와 30℃로 조절하고 종자를 24시간 침지 처리한 후 세척하여 최아 후 파종하였다.
3회 세척하였다. 앞서 처리된 것을 50%, 75%, 90%, 95%, 100% ethanol 용액에 각각 30분씩 탈수 후 isoamylacetate로 실온에서 30분 동안 2회 치환하였다. 임계점 건조장치로 1시간 동안 건조시킨 후 gold 코팅하여 SEM(S-2460N; Hitachi, Japan)으로 20 kV에서 각 시료의 종단면과 종피 표면에서 포자 및 균사의 변화를 관찰하였다(성 등, 1985).
온탕소독 및 침지소독 혼합처리 시 소독 효과 온실 검정. 키다리병 감염종자를 비중 1.
온탕소독 및 침지소독 혼합처리 후 벼알 부위별 병원균 검출 검정. 위와 같은 소독 방법으로 처리된 종자를 반복별로 각 100립씩 1% 차아염소산나트륨(NaCIO)에 1분간 살균한 뒤 살균수로 세척 후 멸균된 면도칼을 이용 살균된 여과지위에 놓고 무균 상에서 각각의 종자를 배, 배유, 왕겨 부위로 분리하여 KC1 5%(Chung, 2007) Komada 배지에(Komada, 1975) 치상하여 28℃ 항온기에서 15일간 배양 후 병원균의 균총과 포자를 실체현미경 및 광학현미경을 이용하여 각 처리 당 벼알 부위별 균 검출율을 조사하였다(Xu 등, 1995; Tiedt 등, 1988).
검출 검정. 위와 같은 소독 방법으로 처리된 종자를 반복별로 각 100립씩 1% 차아염소산나트륨(NaCIO)에 1분간 살균한 뒤 살균수로 세척 후 멸균된 면도칼을 이용 살균된 여과지위에 놓고 무균 상에서 각각의 종자를 배, 배유, 왕겨 부위로 분리하여 KC1 5%(Chung, 2007) Komada 배지에(Komada, 1975) 치상하여 28℃ 항온기에서 15일간 배양 후 병원균의 균총과 포자를 실체현미경 및 광학현미경을 이용하여 각 처리 당 벼알 부위별 균 검출율을 조사하였다(Xu 등, 1995; Tiedt 등, 1988).
앞서 처리된 것을 50%, 75%, 90%, 95%, 100% ethanol 용액에 각각 30분씩 탈수 후 isoamylacetate로 실온에서 30분 동안 2회 치환하였다. 임계점 건조장치로 1시간 동안 건조시킨 후 gold 코팅하여 SEM(S-2460N; Hitachi, Japan)으로 20 kV에서 각 시료의 종단면과 종피 표면에서 포자 및 균사의 변화를 관찰하였다(성 등, 1985).
12 염수선처리와 수선처리 2종류로 구분하여 사용하였다. 종자소독 처리는 온탕침법, 20℃ 침지소독, 온탕처리 후 2VC 침지소독, 온탕처리 후 30℃ 침지소독 4처리로 하였다. 파종량은 모판 당 130 g을 기준으로 하여 직경 10 cm, 높이 4 cm의 포트에 처리별로 5반복 파종하여 온실에서 재배하였고 28일 후 포트 당 발병 개체수를 조사하였다.
키다리병 감염종자를 비중 1.12 염수선처리와 수선처리 2종류로 구분하여 사용하였다. 종자소독 처리는 온탕침법, 20℃ 침지소독, 온탕처리 후 2VC 침지소독, 온탕처리 후 30℃ 침지소독 4처리로 하였다.
종자소독 처리는 온탕침법, 20℃ 침지소독, 온탕처리 후 2VC 침지소독, 온탕처리 후 30℃ 침지소독 4처리로 하였다. 파종량은 모판 당 130 g을 기준으로 하여 직경 10 cm, 높이 4 cm의 포트에 처리별로 5반복 파종하여 온실에서 재배하였고 28일 후 포트 당 발병 개체수를 조사하였다.
대상 데이터
실험에 사용한 키다리병 감염종자. 2006년 경 기도 이천 포장에서 발병주율이 40% 이상인 포장에서 수확한 주남벼 종자를 온실검정 시 종자의 100% 감염률을 확인한 후 실험에 사용하였다.
시험 약제 및 침지소독 방법. 국내에서 가장 많이 사용되고 있고 벼 키다리 병에 대한 종자소독 효과가 가장 우수한 것으로 보고된 prochloraz(a.i. 25% EC)를 사용하였다(신 등, 2008). 본 실험에서는 2,000배의 prochloraz 유제를 수온 20℃와 30℃로 조절하고 종자를 24시간 침지 처리한 후 세척하여 최아 후 파종하였다.
실험에 사용한 키다리병 감염종자. 2006년 경 기도 이천 포장에서 발병주율이 40% 이상인 포장에서 수확한 주남벼 종자를 온실검정 시 종자의 100% 감염률을 확인한 후 실험에 사용하였다.
성능/효과
염수선한 종자에서 종자소독 방법별로 100립씩 소독 후 벼알의 부위별로 병원균을 분리한 결과 무처리는 배 16%, 배유 28%, 왕겨 52%로 전체 96%의 감염률을 보였다(Table 2). 20℃ 침지소독 처리의 왕겨 감염률은 44%였으나 온탕소독 및 온탕 후 201와 30℃ 침지소독에서는 모두 2% 의 감염률을 나타내었으나, 배나 배유 부분의 경우 20汇 침지소독 시 각각 12%와 25% 감염률로 무처리와 비교해 차이가 없었다. 온탕소독은 배 10%, 배유 8%로 무처리에 비해 감염률이 다소 감소하였으며, 온탕 후 2VC 침지 소독에서는 배 6%, 배유 10%였으며, 온탕 후 30℃ 침지 소독에서는 배 6%, 배유 2%로 4처리 중 가장 높은 효과를 보였으나 배나 배유 부분의 병원균이 완전히 억제되지 않는다는 것을 알 수 있었다(Table 2).
종자소독 방법에 따른 온실 검정. 농가에서의 관행적으로 실시하는 24℃이하 24시간 침지소독(이하 420℃ 침지 소독, )과 비교하여 벼 종자의 염수선 여부와 6UC에서 10분간 온탕소독 후 침지소독(이하 '온탕 후 침지소독, ) 을 30℃와 20℃에서 실시하여 방제효과를 확인하기 위해 파종 28일 후에 발병묘율을 조사한 결과 염수선과 수선과의 차이에서는 무처리를 제외한 모든 처리가 염 수선한 종자의 발병률이 낮았으며 무처리에서는 염수선 여부에 관계없이 100%의 발병률을 보였다(Table 1).
IF). 배와 배유 사이(Fig. IB-c)에서는 배 조직 속에 박혀있는 균사(Fig. IE)를 관찰할 수 있어서 키다리 병균이 벼 종자의 배와 배유 안쪽까지 감염되어 있음을 확인할 수 있었다.
염수선 한 종자에서 온탕 후 30℃ 침지소독 시 17.2% 의 발병률로 가장 방제효과가 높았다. 반면 수선처리 후 20℃ 침지소독 처리에서는 99.
2%의 발병률을 보이며 방제 효과가 거의 나타나지 않았다. 염수선한 종자를 온탕소독, 20℃ 침지소독, 온탕 후 20℃ 침지소독의 3처리로 비교 하였을 때 각각 59.4%, 38.2%, 76.5%의 발병률로 온탕 후 25C 침지소독 처리가 가장 방제효과가 높았다. 하지만 수선한 종자의 경우에는 온탕 후 30℃ 침지와 201 침지소독 처리가 47.
염수선한 종자에서 종자소독 방법별로 100립씩 소독 후 벼알의 부위별로 병원균을 분리한 결과 무처리는 배 16%, 배유 28%, 왕겨 52%로 전체 96%의 감염률을 보였다(Table 2). 20℃ 침지소독 처리의 왕겨 감염률은 44%였으나 온탕소독 및 온탕 후 201와 30℃ 침지소독에서는 모두 2% 의 감염률을 나타내었으나, 배나 배유 부분의 경우 20汇 침지소독 시 각각 12%와 25% 감염률로 무처리와 비교해 차이가 없었다.
20℃ 침지소독 처리의 왕겨 감염률은 44%였으나 온탕소독 및 온탕 후 201와 30℃ 침지소독에서는 모두 2% 의 감염률을 나타내었으나, 배나 배유 부분의 경우 20汇 침지소독 시 각각 12%와 25% 감염률로 무처리와 비교해 차이가 없었다. 온탕소독은 배 10%, 배유 8%로 무처리에 비해 감염률이 다소 감소하였으며, 온탕 후 2VC 침지 소독에서는 배 6%, 배유 10%였으며, 온탕 후 30℃ 침지 소독에서는 배 6%, 배유 2%로 4처리 중 가장 높은 효과를 보였으나 배나 배유 부분의 병원균이 완전히 억제되지 않는다는 것을 알 수 있었다(Table 2).
3C) 동안 침지 후에 정상적인 포자가 존재하였다. 온탕소독의 경우에는 처리 1일 후에종피에서 찌그러진 기형의 포자를 관찰할 수 있었지만(Fig. 3D), 7일 후의 종피에서 정상과 기형의 포자(Fig. 3E) 뿐만 아니라 발아중인 포자(Fig. 3F)가 동시에 존재함을 확인할 수 있었다. 침지소독의 경우에도 처리 1일 후에 기형 (Fig.
2C, D)는 무처리의 균사와 차이가 없었다. 이는 온탕소독은 종피 표면의 균사는 억제가 가능하지만 주피 안으로 한 겹만 안으로 들어가도 그 효과가 없다는 것을 알 수 있었다. 침지소독의 경우에는 종피의 균사가 소독 1일 후에는 세포벽이 파괴되어 벌어지고(Fig.
prochloraz 유제로 30℃ 24시간 침지소독 한 경우 종피의 균사는 완전히 파 괴되었으나 포자는 정상과 비정상 포자 모두 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 통해 온탕소독의 경우 종피 같은 물리적 한계로 인해 고열이 병원균에 전달되지 못하고, prochloraz의 경우 병원균 포자를 완전히 사멸시키기 못 하기 때문에 종자소독 효과가 떨어짐을 알 수 있었다.
후속연구
7%였다는 기존 보고와 비교해 볼 때 prochloraz처럼 침투이행성이 높은 약제(신 등, 2007)라 할지라도 종자소독 기준 농도인 125 ppm으로는 종자 내부에 감염된 포자에 대해서는 완벽한 종자소독 효과를 기대하기 어려울 것으로 생각되었다. 또한 국내에서 시판 중인 농약을 이용하여 종자소독을 검정한 결과 단제만으로는 prochloraz 보다 좋은 효과를 보인 약제가 없다는 보고를 볼 때(신 등, 2007), 침투이행성을 증진시키기 위해서 종자의 최아 후에 분의처리소독을 병행하거나 기작이다른 약제를 혼합하여 포자 억제효과를 높이는 등 여러 가지 방법들을 통해 종자소독효과를 높일 수 있는 방안을 강구해야 할 것이다.
5%로 처리간의 차이가 인정되지 않았다(Table 1). 이상의 결과를 토대로 키다리병 방제를 위한 종자소독 효과를 높이기 위해서는 염수선에 의한 불건전 종자를 선별하는 것이 필수적이라 할 것이다. 그러나 염수선을 하고 온탕과 침지소독을 병행하여도 발병률이 높았는데 이런 원인을 분석하기 위하여 종자 소독 후에 볍씨 부위별로 키다리병균 감염률을 조사하였다.
참고문헌 (13)
Chung, E. 2007. Using a KCl medium for easy inspection of Fusarium moniliforme in rice seed. The Plant Pathology Journal 23: 134-135
Komada, H. G. 1975. Development of a selective medium for quantitative isolation of fusarium oxysporum from natural soil. Review of Plant Protection Research 8: 114-125
Hayasaka, T., Ueno, K. and Ishguro, K. 2002. Seed disinfection using hot water immersion to control several seed-borne diseases of rice plants. Bulletin of the Yamagata Prefectural Experiment Station 36: 67-78
Han, S. 2007. Review of disease occurrence of major crop in Korea in 2007. The KSPP Annual Meeting & Symposium, pp. 19-20
Xu, J.-R., Yan, K., Dickman, M. B. and Leslie, J. F. 1995. Electrophoretic karyotypes distinguish the biological species of Gibberella fujikuroi (Fusarium section Liseola). Molecular Plant-Microbe Interactions 8: 74-84
Nega, E., Ulrich, R., Werner, S. and Jahn, M. 2003. Hot water treatment of vegetable seed an alternative seed treatment method to control seed-bone pathogen in organic farming. Journal of Plant Diseases and Protection 110: 220-234
Tiedt, L. R., Jooste, W. J. and Hamilton, A. V. L. 1988. Ultrastructure of collarette formation in Fusarium sect. Liseola and some taxonomic implications. Transactions of the British Mycological Society 90: 531-536
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.