선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 또한 최근의 이상기온 및 잦은 강우로 인한 맥류 붉은곰팡이병 발생 피해가 증가하고 있어 국내산 곡물의 Fusarium 곰팡이독소 오염에 대해 조사할 필요성이 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 우리 농산물의 안전관리 기반기술을 확립하기 위하여 2010년에 수확하여 농가에 보관중인 국내산 보리와 밀을 대상으로 Fusarium 균 오염 현황과 이들이 생산하는 주요 Fusarium 곰팡이독소인 DON, NIV와 같은 트리코쎄신계 화합물과 ZEA 독소의 자연발생 정도를 조사, 분석하였다.
- 수확 곡물의 맥류 붉은곰팡이 오염율과 곰팡이독소의 자연발생을 조사하기 위하여 맥종별 주산시군을 파악하였다. 겉보리는 경남, 경북지방을 중심으로, 쌀보리는 전남, 전북을 중심으로, 청보리는 전북지방을 중심으로, 밀은 전남, 전북, 경남지방을 중심으로, 맥주보리는 전남, 경남지방을 중심으로 총 42개 시군의 80개 독농가로부터 2010년도에 수확하여 농가에 보관중인 맥류 곡물시료를 종류별로 각 1 kg씩 수집하였다.
- DON과 NIV 독소의 오염빈도 또한 중부지방에 비해 남부지방이 많았다. 지역별 맥류 곰팡이독소 자연발생 양상의 차이를 처음으로 보고한다.
제안 방법
- 이들 결과를 The Fusarium laboratory manual(Leslie 와 Summerell, 2006)과 비교·검토하여 1차적으로 종(species) 수준으로 구분하였다. Fusarium균의 오염율은 105립 중 Fusarium균에 이병된 립의 비율(%)을 산정하여 단반복으로 조사하였다.
- Fusarium을 분리 동정하기 위해 보리(10 g) 시료를 1% sodium hypochlorite에 2분간 침지하여 표면 살균하였다. 표면 소독된 낟알들은 살균수로 2회 세척한 뒤 멸균된 여과지에서 물기를 제거한 후 시료당 105립을 streptomycin(600 µg/ml)이 첨가된 감자한천배지에 치상하였다.
- 균의 특성을 관찰하기 위해 카네이션잎 한천배지(CLA; Leslie과 Summerell, 2006)와 PDA를 사용하여 12시간의 광 조건에서 7−14일간 배양한후에 카네이션잎 한천배지에서 생성된 소형 및 대형분생포자의 유무 등의 형태적 특성과 PDA에서는 균총의 색과 배지 뒷면의 색소형성 등의 배양적 특성을 조사하였다.
- 표면 소독된 낟알들은 살균수로 2회 세척한 뒤 멸균된 여과지에서 물기를 제거한 후 시료당 105립을 streptomycin(600 µg/ml)이 첨가된 감자한천배지에 치상하였다. 그리고 25항온기에서 5일간 배양한 후 Fusarium으로 예상되는 균을 감자한천배지에 재배양하였다. 분리된 균은 water agar에 이식하여 단포자 분리를 실시하였다.
- 맥류 재배농가에서 수확하여 저장중인 맥류 시료를 6월 중순부터 채집하여 Fusarium균의 오염율을 조사하였다. 맥종별이병립율은 사료용인 청보리의 이병립율이 30.
- 이들 결과를 The Fusarium laboratory manual(Leslie 와 Summerell, 2006)과 비교·검토하여 1차적으로 종(species) 수준으로 구분하였다.
- 2010년산 쌀보리 43시료, 겉보리 17시료, 맥주보리 11시료, 청보리 14시료, 밀 41시료 등 총 126개 시료를 농가로부터 채집하였다. 이들 시료를 대상으로 Fusarium균 오염정도와 이들 균이 생산하는 주요 독소인 DON, NIV, ZEA의 자연발생을 조사하였다. 2010년산 맥류의 전국 평균 오염율은 23.
- 표면 소독된 낟알들은 살균수로 2회 세척한 뒤 멸균된 여과지에서 물기를 제거한 후 시료당 105립을 streptomycin(600 µg/ml)이 첨가된 감자한천배지에 치상하였다.
대상 데이터
- 2010년산 쌀보리 43시료, 겉보리 17시료, 맥주보리 11시료, 청보리 14시료, 밀 41시료 등 총 126개 시료를 농가로부터 채집하였다. 이들 시료를 대상으로 Fusarium균 오염정도와 이들 균이 생산하는 주요 독소인 DON, NIV, ZEA의 자연발생을 조사하였다.
- 분석은 Agilent HPLC 1100 series(Agilent USA)를 사용하였다. DON 및 NIV의 이동상 용매는 물, acetonitrile, methanol를 90:5:5 (v/v/v)로 혼합해서 사용했다. 분석에 사용된 컬럼은 ZORBAX SBAq C18(4.
- 6 × 150 mm 5 um, Agilnet, USA)이었다. 검출기는 Dioded array detector(DAD; G1315A, Agilent, USA)를 사용하였고 이때 검출파장은 220 nm였다. ZEA의 이동상용매는 물, acetonitrile, methanol를 43:35:22 (v/v/v)로 혼합해서 사용했다.
- , 5 µm particles) (Supelco, Bellefonte, PA, USA)이었다. 검출기는 fluorescence detector(G1321A, Agilent, USA)를 사용하였고, 검출파장은 여기 파장 274 nm, 방출파장 440 nm를 사용하였다.
- 수확 곡물의 맥류 붉은곰팡이 오염율과 곰팡이독소의 자연발생을 조사하기 위하여 맥종별 주산시군을 파악하였다. 겉보리는 경남, 경북지방을 중심으로, 쌀보리는 전남, 전북을 중심으로, 청보리는 전북지방을 중심으로, 밀은 전남, 전북, 경남지방을 중심으로, 맥주보리는 전남, 경남지방을 중심으로 총 42개 시군의 80개 독농가로부터 2010년도에 수확하여 농가에 보관중인 맥류 곡물시료를 종류별로 각 1 kg씩 수집하였다. 이들은 쌀보리 43시료, 겉보리 17시료, 맥주보리 11시료, 청보리 14시료, 밀 41시료 등 총 126개 시료이었다.
- 분석에 사용된 컬럼은 Supelcosil LC-18 column(250 mm × 4.6 mm, i.d., 5 µm particles) (Supelco, Bellefonte, PA, USA)이었다.
- 분석에 사용된 컬럼은 ZORBAX SBAq C18(4.6 × 150 mm 5 um, Agilnet, USA)이었다.
- 용출액을 질소농축한 후 이동상 1 ml에 재용해한후 기기분석에 사용하였다. 분석은 Agilent HPLC 1100 series(Agilent USA)를 사용하였다. DON 및 NIV의 이동상 용매는 물, acetonitrile, methanol를 90:5:5 (v/v/v)로 혼합해서 사용했다.
이론/모형
- 처음 4 ml를 농축하여 이동상 1 ml로 재용해한 후 기기분석에 사용하였다. 또한 ZEA은 Visconti 법(Visconti와 Pascale, 1998)을 참고하여 분석하였다. 추출을 위해 시료 5 g이 담긴 50 ml 튜브에 0.
- 트리코쎄신(DON과 NIV)의 분석은 Shirai법(Shirai 등, 2001) 을 참조하였다. 즉 분쇄한 맥류 시료 각 5 g을 85% acetonitrile 20 ml로 추출한 후 Whatman no.
성능/효과
- 2010년산 농가로부터 채집한 맥류 총 126시료를 대상으로 Fusarium 곰팡이독소 DON, NIV, ZEA의 오염정도를 조사한 결과, 각 독소의 오염빈도와 오염수준은 DON은 43시료(34%), 0.89(0.2−8.13) mg/kg이었고, NIV는 107시료(84.9%), 1.88(0.11−9.74) mg/kg, ZEA은 19시료(15.1%), 0.22(0.01−3.21) mg/kg이었다.
- 또한 보리 시료 중 청보리와 맥주보리 시료는 모두가 NIV 에 오염되어 있었다(Table 2). DON 검출시료 중 전체의 7.1%인 9개 시료(밀 2, 보리 7)가 우리나라의 허용기준치(1 mg/kg)를 초과하는 것으로 확인되었다. ZEA가 검출된 13개 시료 중에서 허용기준치(200 µg/kg)를 초과하는 시료는 전체의 1.
- 10개의 보리시료에서만 NIV 와 ZEA가 중복오염되어 있었다. DON, NIV, ZEA가 모두 중복오염된 시료는 8개 시료로 전체 조사시료의 6.3%의 오염빈도를 보였다(Table 3). 이러한 결과는 Park 등(1992)이 보고한 1990년산 맥류 시료의 DON과 NIV의 중복오염빈도(겉보리 90%, 쌀보리 89%)에 비해 현저하게 감소되었다.
- 한편 맥류의 독소오염 분포를 지역별로 분석하여보면, 경기, 충남북의 중부지방은 DON의 오염수준이 NIV보다 높았으며, 전남북과 경남북의 남부지방은 NIV의 오염수준이 높았다. DON과 NIV독소의 오염빈도 또한 중부지방에 비해 남부지방이 많았다. 이러한 결과는 맥류 곰팡이독소 오염을 처음으로 남부와 중부지역으로 구분하여 분석한 결과이며, 중부지방과 남부지방의 작부체계, 기상조건 등의 차이가 붉은곰팡이병원균의 분포에 영향을 주는 것으로 생각되었다.
- 한편 맥류의 독소오염 분포를 지역별로 분석하여보면, 경기, 충남북의 중부지방은 DON의 오염수준이 NIV보다 높았으며, 전남북과 경남북의 남부지방은 NIV의 오염수준이 높았다. DON과 NIV독소의 오염빈도 또한 중부지방에 비해 남부지방이 많았다. 이러한 결과는 맥류 곰팡이독소 오염을 처음으로 남부와 중부지역으로 구분하여 분석한 결과이며, 중부지방과 남부지방의 작부체계, 기상조건 등의 차이가 붉은곰팡이병원균의 분포에 영향을 주는 것으로 생각되었다.
- DON의 오염빈도는 밀에서 73.2%로 보리 15.3%보다 높았으나, 평균오염 수준는 1.79 µg/g 인 보리가 0.50 µg/g인 밀보다 높았다.
- 5%순이었다. 각 독소별 오염빈도와 오염수준을 조사한 결과, DON은 43시료(34%), 0.89 mg/kg 이었고, NIV는 107시료(84.9%), 1.86 mg/kg, ZEA은 13시료(10.3%), 0.06 mg/kg이었다. NIV의 오염빈도가 DON과 ZEA에 비해 높았다.
- 각각의 독소들의 HPLC 분석 결과 NIV와 DON은 6.16분과 11.02분에 각각 검출되었고, ZEA는 12.02분에 검출되었다(Fig. 1). 농도별 곰팡이독소의 표준물질을 분석하여 얻은 검량선의 상관계수는 0.
- 9994−1로 모두 직선성이 양호하였음(Fig 2). 겉보리 DON의 회수율은 92%, 반복성 조건에서의 상대표준편차는 12.0%이고, NIV의 회수율은 85%, 반복성 조건에서의 상대표준편차는 3.0%였다. ZEA의 회수율은 105%, 반복성 조건에서의 상대표준편차는 3.
- 0%로 2009년 전국 평균 오염율(Yeh 등, 2010)에 비해 10% 이상 높았다. 겉보리와 맥주보리를 제외한 맥종별 이병립율은 전남지방이 밀 45.0%, 쌀보리 29.4%, 청보리 63.5%로 다른 지역에 비해 이병립율이 가장 높았았다. 전북지방은 밀과 청보리의 이병립율이, 충남지방은 쌀보리의 이병립율이 전남지방 다음으로 높았다(Table 1).
- 즉 우리나라와 일본은 NIV의 오염수준이 월등하게 높은 반면, 아르헨티나, 캐나다, 중국, 폴란드, 독일은 DON의 오염수준이 높았다고 하였다. 그러나 본 연구 결과에서는 DON과 NIV의 오염빈도는 밀에서 모두 높았으며, 오염 수준은 보리에서 모두 높았던 것이 다른 점이었다. 이것은 밀에 비해 출수가 1주일 정도 빠른 보리가 2010년의 4월의 이상저온현상에 더 큰 피해를 받았기 때문으로 붉은곰팡이병 발병과 독소오염에 더 감수성을 보인 것으로 생각되었다.
- 농도별 곰팡이독소의 표준물질을 분석하여 얻은 검량선의 상관계수는 0.9994−1로 모두 직선성이 양호하였음(Fig 2).
- 보리 종류별 NIV의 오염 수준은 청보리, 맥주보리, 쌀보리, 겉보리 순으로 높았다. 독소오염에 대해 지역별로 분석하여보면 경기, 충남북의 중부지방은 DON의 오염수준이 NIV보다 높았으며, 전남북과 경남북의 남부지방은 NIV의 오염수준이 높았다. DON과 NIV 독소의 오염빈도 또한 중부지방에 비해 남부지방이 많았다.
- 이러한 결과는 보리 종류별 Fusarium균 오염정도(Table 1)와 일치하는 경향이었다. 따라서 NIV 독소를 생산하는 F. graminearum이 우리나라 맥류 붉은곰팡이병에 우점하고 있음을 확인할 수 있었다.
- 4월의 저온현상은 출수기와 개화기를 10−15일 지연시켰다. 또한 개화기 이후 지속적인 강우는 습해로 인한 작물의 저항성이 감소할 뿐만 아니라 병원균의 자낭포자 비산에 유리하게 되어 감염율이 급격히 증가하였으며, 또한 수확기의 높은 기온은 이삭에 감염된 병원균의 증식으로 인한 곰팡이독소 오염이 심하였던 것으로 해석할 수 있었다. Park 등(1990)은 1987년의 높은 습도와 낮은 기온이 1989년에 비해 Fusarium균과 곰팡이독소의 오염이 더 많았다고 분석하였다.
- 맥류 종류별 곰팡이독소 자연발생. 맥류 종류별 곰팡이독소의 오염수준을 보면, 밀, 보리 모두 NIV의 오염수준이 DON보다 높았다. 보리 종류별 NIV의 오염수준은 청보리, 맥주보리, 쌀보리, 겉보리 순으로 높았다.
- 7%)가 DON과 NIV가 중복오염되어 있었다. 맥류 종류별 곰팡이독소의 오염수준을 보면, 밀에서는 DON의 오염수준이 NIV보다 높았으며, 보리에서는 NIV 오염수준이 DON보다 높았다. 보리 종류별 NIV의 오염 수준은 청보리, 맥주보리, 쌀보리, 겉보리 순으로 높았다.
- 맥류 재배농가에서 수확하여 저장중인 맥류 시료를 6월 중순부터 채집하여 Fusarium균의 오염율을 조사하였다. 맥종별이병립율은 사료용인 청보리의 이병립율이 30.7%로 가장 높았고, 밀 26.9%, 쌀보리 20.7%, 맥주보리 19.4%, 겉보리 16.4% 순이었다. 특히 밀의 Fusarium균 오염율이 높은 것은 보리에 비해 생육시기 7−10일 정도 늦어 출수 개화기인 5월 중하순 이후 높은 기온과 강우가 지속되었기 때문에 발병이 심했던 것으로 판단되었다(Rossi 등, 2001).
- 맥류 종류별 곰팡이독소의 오염수준을 보면, 밀, 보리 모두 NIV의 오염수준이 DON보다 높았다. 보리 종류별 NIV의 오염수준은 청보리, 맥주보리, 쌀보리, 겉보리 순으로 높았다. 이러한 결과는 보리 종류별 Fusarium균 오염정도(Table 1)와 일치하는 경향이었다.
- 맥류 종류별 곰팡이독소의 오염수준을 보면, 밀, 보리 모두 NIV의 오염수준이 DON보다 높았다. 보리 종류별 NIV의 오염수준은 청보리, 맥주보리, 쌀보리, 겉보리 순으로 높았다. 이러한 결과는 보리 종류별 Fusarium균 오염정도(Table 1)와 일치하는 경향이었다.
- DON과 NIV독소의 오염빈도 또한 중부지방에 비해 남부지방이 많았다. 이러한 결과는 맥류 곰팡이독소 오염을 처음으로 남부와 중부지역으로 구분하여 분석한 결과이며, 중부지방과 남부지방의 작부체계, 기상조건 등의 차이가 붉은곰팡이병원균의 분포에 영향을 주는 것으로 생각되었다. 앞으로 지속적으로 지역별 독소오염 패턴과 영향요소를 조사하고 그 원인을 분석한다면 곰팡이독소 오염예방기술을 조기에 확립할 수 있을 것이다.
- 5%로 다른 지역에 비해 이병립율이 가장 높았았다. 전북지방은 밀과 청보리의 이병립율이, 충남지방은 쌀보리의 이병립율이 전남지방 다음으로 높았다(Table 1). 한편, 2009년도산 전국 미곡종합처리장에서 채집한 쌀 시료의 Fusarium균 오염율을 조사한 결과, 전남북지방의 Fusarium균 오염율이 전국에서 가장 높았다(Son 등, 2011).
- 한편 맥류의 독소오염 분포를 지역별로 분석하여보면, 경기, 충남북의 중부지방은 DON의 오염수준이 NIV보다 높았으며, 전남북과 경남북의 남부지방은 NIV의 오염수준이 높았다. DON과 NIV독소의 오염빈도 또한 중부지방에 비해 남부지방이 많았다.
후속연구
- 한편 최근 들어 빈번한 이상기후는 작물의 생산량 감소와 더불어 생산물의 안전성에 문제는 없는지에 대한 기초적인 조사, 분석이 매년 지속되어야 하며, 이를 통하여 기후변화가 농산물의 안전성에 어떠한 영향을 주는지를 이해하는 것이 궁극적인 연구목표이다. 따라서 기후변화에 따른 곰팡이오염 및 독소의 피해를 예방과 관리를 위해서는 향후 지속적인 조사분석이 수행되어야 하겠다.
- 이러한 결과는 맥류 곰팡이독소 오염을 처음으로 남부와 중부지역으로 구분하여 분석한 결과이며, 중부지방과 남부지방의 작부체계, 기상조건 등의 차이가 붉은곰팡이병원균의 분포에 영향을 주는 것으로 생각되었다. 앞으로 지속적으로 지역별 독소오염 패턴과 영향요소를 조사하고 그 원인을 분석한다면 곰팡이독소 오염예방기술을 조기에 확립할 수 있을 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.