[논문]우리나라에서 분리한 벼 키다리병균(Fusarium fujikuroi)의 살균제 저항성

이용환; 김소연; 최효원; 이명지; 나동수; 김인선; 박진우; 이세원

우리나라에서 분리한 벼 키다리병균(Fusarium fujikuroi)의 살균제 저항성
Fungicide Resistance of Fusarium fujikuroi Isolates Isolated In Korea 원문보기

농약과학회지 = The Korean journal of pesticide science, v.14 no.4, 2010년, pp.427 - 432

이용환 (국립농업과학원 농업생물부) , 김소연 (국립농업과학원 농업생물부) , 최효원 (국립농업과학원 농업생물부) , 이명지 (국립농업과학원 농업생물부) , 나동수 (국립농업과학원 농산물안전성부) , 김인선 (전남대학교 응용생물공학부) , 박진우 (국립농업과학원 농업생물부) , 이세원 (국립농업과학원 농업생물부)

초록
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2006년부터 2009년 까지 우리나라의 벼 재배지역에서 키다리 증상을 보이는 시료를 채집하여 벼 키다리병균 118균주를 분리하였다. 분리 후 공시된 균주는 한전희석법을 이용하여 prochloraz, tebuconazole, 및 benomyl의 세 약제에 대한 저항성 정도를 검정 하였고, 각 균주의 균사 생장율을 조사하여 살균제별 $EC_{50}$ 값을 구한 결과, prochloraz 에서 0.207, tebuconazole에서 2.508, 그리고 benomyl에서 $2.752{\mu}g{\cdot}mL^{-1}$으로 조사되었다. 이들을 토대로 각 약제에 대한 F. fujikuroi 분리균의 저항성 판단 기준 농도는 prochloraz와 benomyl의 경우 각 각 0.5와 $2.5{\mu}g{\cdot}mL^{-1}$의 낮은 농도 값이 지정된 반면, tebuconazole에 대한 저항성 기준 농도는 $5.0{\mu}g{\cdot}mL^{-1}$으로 다소 높은 값이 지정되었다. 설정한 저항성 기준농도를 적용하여 저항성 균주를 조사한 결과 prochloraz와 tebuconazole 약제에 대해 17개와 19개 균주로 조사되었고, 오랜 기간 사용되어온 benomyl에 대해 저항성을 보이는 균주는 43개로 더 많이 나타났다. Prochloraz와 tebuconazole, proch1oraz와 benomyl, 및 tebuconazole과 benomyl 별로 접종원의 $EC_{50}$ 값을 비교해 본 결과, 이중저항성을 보이는 균주는 각각 4, 11, 6균주였으며, 이 3가지 약제에 모두 저항성을 보이는 균주는 CF366 와 LF3 35 2균주로 이들은 모두 경북 지역에서 분리된 균주였다. 각각의 약제에 저항성인 균주들과 이중저항성을 보인 균주, 그리고 세 가지 약제에 대해 모두 저항성인 균주와 감수성인 균주를 선발하여 균사 생장 억제율을 비교해본 결과 해당 약제에 저항성을 보이는 균주는 다른 균주에 비해 약제의 농도가 증가됨에 따라 억제 곡선이 완만하게 나타남을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Rice bakanae disease caused by Fusarium fujikuroi is one of the most serious rice diseases in Korea. From 2006 to 2009, 118 F. fujikuroi isolates were collected from various regions of rice fields in Korea. Resistance assay of 118 F. fujikuroi isolates to prochloraz, tebuconazole, and benomyl, were performed using agar dilution method. To investigate inhibitory effects of the fungicides, minimum inhibitory concentration of mycelial growth (MIC) and effective concentration inhibiting mycelial growth by 50% ($EC_{50}$) for 118 isolates were calculated using Sigmaplot 8.02 (Antro, SPSS UK, Ltd). Based on the means of $EC_{50}$ values, baseline resistance values were determined as $0.5{\mu}g{\cdot}mL^{-1}$ for prochloraz, $5.0{\mu}g{\cdot}mL^{-1}$ for tebuconazole and $2.5{\mu}g{\cdot}mL^{-1}$ for benomyl. Number of resistant isolates to each fungicide was 17, 19 and 43 for prochloraz, tebuconazole and benomyl, respectively. Furthermore, 4 isolates showed the double resistance to both prochloraz and tebuconazole, 6 isolates to prochloraz and benomyl, and 11 isolates to tebuconazole and benomyl. Isolates CF366 and LF335 isolated from Gyeongbuk province were resistant to the three fungicides tested, prochloraz, tebuconazole and benomyl.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 우리나라에서 키다리병 방제 약제로 선호되어온 prochloraz, benomyl과 최근 키다리병 방제약제로 등록된 tebuconazole에 대해 전국에서 분리한 키다리병균(Fusarium fujikuroi)의 저항성을 조사하고 이들의 다중저항성 여부를 분석하여 키다리병을 효과적으로 방제하기 위한 약제 선택 방법 등을 모색하고자 하였다.

제안 방법

28℃ 배양기에서 7일간 배양된 균총의 직경을 측정하여 아래와 같은 계산법으로 균사 생장 억제율을 조사하였다.
fujikuroi 118 균주를 분리한 지역별로 나누어 3가지 살균제에 대해 감수성과 저항성을 나타내는 균주를 구분하여 비교하였다.
공시약제는 우리나라에서 벼 키다리병 방제를 위하여 흔히 사용되어온 살균제인 benzimidazole계 benomyl 및 스테롤 생합성 저해제(C₁₄-Demethylation Inhibitors of Sterol Biosynthesis; DMIs)중 prochloraz와 tebuconazole 등의 3가지 약제로 이에 대한 저항성 검정을 하였다. 각 약제는 멸균수를 이용하여 희석하고 각 약제별로 선행결과를 바탕으로 시험 농도별로 PDA 배지에 첨가하였다(Table 1). 저항성 검정을 위한 접종원은 보관 중인 포자 현탁액을 PDA 배지에 배양하여 28℃에서 7일간 배양한 후, cork borer(직경 5 mm)로 균사절편을 떼어 내어 살균제를 농도별로 첨가한 PDA 배지에 접종하였다.
각 지역에서 분리된 Fusarium 균 중 한천희석법을 사용한 살균제별 저항성을 검정하기 위하여 118 균주를 공시하였다. 공시약제는 우리나라에서 벼 키다리병 방제를 위하여 흔히 사용되어온 살균제인 benzimidazole계 benomyl 및 스테롤 생합성 저해제(C₁₄-Demethylation Inhibitors of Sterol Biosynthesis; DMIs)중 prochloraz와 tebuconazole 등의 3가지 약제로 이에 대한 저항성 검정을 하였다. 각 약제는 멸균수를 이용하여 희석하고 각 약제별로 선행결과를 바탕으로 시험 농도별로 PDA 배지에 첨가하였다(Table 1).
로그값으로 치환한 EC50값을 가지고 공시한 살균제 사이의 다중저항성 여부를 분석하였다.
병원균의 균사 생장을 50% 억제하는 농도인 EC₅₀ (effective concentration inhibiting mycelial growth by 50%)값은 Sigmaplot 8.02(Antro, SPSS UK, Ltd) 프로그램을 이용하여 분석하였고 이를 이용하여 각 살균제 별 저항성 균주와 감수성 균주를 구분하고, 공시 살균제 사이의 다중저항성 여부를 조사하였다.
저항성 검정을 위한 접종원은 보관 중인 포자 현탁액을 PDA 배지에 배양하여 28℃에서 7일간 배양한 후, cork borer(직경 5 mm)로 균사절편을 떼어 내어 살균제를 농도별로 첨가한 PDA 배지에 접종하였다.
키다리 증상을 보이는 시료로부터 분리한 균 중 공시한 118 균주를 대상으로 한천희석법을 사용하여 prochloraz, tebuconazole, benomyl 약제에 대한 저항성 여부를 검정하여 각 균주의 EC50값을 구하였다.

대상 데이터

2006년도부터 2009년도까지 우리나라 벼 재배 지역에서 키다리병 증상을 보이는 벼 줄기와 키다리병이 발생한 포장에서 종자를 채집하여 키다리병균(Fusarium fujikuroi)을 분리하였다.
각 지역에서 분리된 Fusarium 균 중 한천희석법을 사용한 살균제별 저항성을 검정하기 위하여 118 균주를 공시하였다. 공시약제는 우리나라에서 벼 키다리병 방제를 위하여 흔히 사용되어온 살균제인 benzimidazole계 benomyl 및 스테롤 생합성 저해제(C₁₄-Demethylation Inhibitors of Sterol Biosynthesis; DMIs)중 prochloraz와 tebuconazole 등의 3가지 약제로 이에 대한 저항성 검정을 하였다.
채집한 줄기(지제부위를 약 5 mm의 크기로 절단한 부위)와 종자를 1% 차아염소산나트륨과 70% Ethanol을 이용하여 표면 소독을 한 뒤, 살균수로 2회 세척한 후 Komada 배지(Water, 1 L; L-asparagine, 2 g; D-galactose, 20 g; MgSO4·7H2O, 0.5 g; K2HPO4, 1 g; KCL, 0.5 g; Fe(EDTA), 5 mg; Agar, 20 g; quintozene, 1 g; oxgall, 0.5 g; Na2B4O7·10H2O, 1g; streptomycin sulfate, 300 mg)에 치상하여 28℃ 배양기에서 배양하였다.

성능/효과

Benomyl 감수성 균주는 5.0 ㎍·mL-1에서 균사생장이 100% 억제되었고 저항성 균주의 경우에는 10 ㎍·mL-1 이상에서 균사 생장이 거의 억제되지 않았다(Fig. 2-C).
Prochloraz 감수성 균주는 2 ㎍·mL-1 이상에서 거의 100% 균사생장을 억제하였지만 저항성 균주의 경우에는 2 ㎍·mL-1에서 균사생장억제율이 급격히 감소하였고(Fig. 2-A), 신 등(2008) 보고와 일치하기 때문에 저항성 기준 EC50값을 0.5 ㎍·mL-1정하는 것이 타당할 것으로 판단된다.
Prochloraz와 tebuconazole 사이에는 4균주가, tebuconazole과 benomyl에선 6균주가 각각의 두 가지 약제에 대해 이중저항성을 보였고, Prochloraz와 benomyl의 경우엔 11균주가 이중저항성을 나타냈다(Fig. 3).
3). 이 중 세 가지 약제에서 모두 저항성을 보인 균주는 CF366와 LF335로 모두 경북 지역에서 분리된 균주였다. Prochloraz와 tebuconazole의 경우 같은 DMIs 약제이지만 교차저항성이 없는 것으로 보고되었다(Robbertse et al.
특히 전남지역에서 prochloraz에 대한 감수성 균주는 6개인 반면에 저항성 균주는 9개로 가장 높은 비율을 나타내었는데 이는 주로 진도에서 분리한 균주들이 저항성을 보였다.

후속연구

하지만 tebuconazole의 경우 2010년에 처음 벼에 등록된 약제임을 고려해볼 때 이들 저항성에 대한 깊은 연구가 필요할 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	벼 키다리병을 방제하기 위해서는 무엇을 해야하는가?	8%까지 증가하였고(Han, 2007), 친환경 농법으로 미흡해진 종자 소독으로 발생 면적이 증가하는 추세에 있다(김, 2008). 벼 키다리병을 방제하기 위해서는 기본적으로 건전 종자를 사용해야 하며, 저항성 품종을 재배하고 살균제를 사용하여 종자소독을 실시해야 한다. 그러나 키다리병균에 대해서 저항성인 벼 품종이 육종되어 있지 못하고, 키다리병균은 포장에서 병원성 변이가 심하기 때문에 저항성인 벼 품종이 있다고 하더라도 저항성 체계가 쉽게 무너질 가능성이 높다(Sunder and Satyavir, 1998).
	벼 종자 내부에 종자감염이 심한 경우 prochloraz를 이용한 침지소독 효과가 떨어져서 키다리병이 격발할 수 있는데 prochloraz는 어떻게 살균 효과를 나타내는가?	키다리병 방제를 위해서는 주로 종자소독을 하고 있는데, 우리나라에서는 침종 전 살균제로 prochloraz 액제가 1983년 등록되어 주로 사용되고 있다. prochloraz 약제는 향균 범위가 넓으며 침투 이행성이 강하여 종자 전염성 병해 및 저장 병해의 예방과 치료효과가 있고 진균의 ergosterol 생합성을 저해함으로써 살균 효과를 나타내는 것으로 알려져 있다(정과 박, 1990). 하지만 박 등(2008)은 벼 종자 내부에 종자감염이 심한 경우 prochloraz를 이용한 침지소독 효과가 떨어지게 되는 것이 키다리병이 격발한 한가지 원인으로 제시하였다.
	벼 키다리병은 무엇에 의해 발생하는가?	벼 키다리병은 대표적인 종자 전염균인 Giberella fujikuroi(무성세대: Fusarium fujikuroi)에 의해 발생하며, 전국 못자리에서의 키다리병 발생이 늘어남에 따라 2006년에는 28.8%까지 증가하였고(Han, 2007), 친환경 농법으로 미흡해진 종자 소독으로 발생 면적이 증가하는 추세에 있다(김, 2008).

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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