벼 키다리병은 매우 중요한 벼의 병 가운데 하나로 아시아 지역에서 넓게 발생하고 있다. 포장에서의 저항성 검정체계가 개발되어 있지만, 그 검정 결과가 환경조건에 따라 다르게 나타나는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 정확하고 빠른 키다리병 품종 저항성 검정을 위하여 기내에서 검정하는 시스템을 개발하였다. 병원균을 접종한 '남평벼', '주남벼', '추청벼', '삼천벼', '오대벼', '화신벼' 등 6개 품종의 종자를 MS배지가 10 ml 씩 담겨 있는 직경 30 mm, 길이 450 mm 시험관에 벼 종자 3립씩 파종 후 $25^{\circ}C$와 $28^{\circ}C$항온기에 치상하고 하루 12시간 광조건으로 배양하였다. 키다리병 증상은 벼가 도장한 후에 2-3주 경과시점 부터 잎 끝이 마르기 시작하여 고사하게 된다. $10^5$ 포자/ml 농도와 $28^{\circ}C$ 조건에서 '남평벼'는 파종후 28일째부터 잎 끝이 마르는 증상을 보이기 시작하여 35일째에 완전히 고사를 하는 반면 다른 품종들은 19-23일째에 모두 고사하였다. 기내유묘검정법을 이용하여 72개 품종에 대해 저항성검정을 한 결과 '남평벼'와 '인월벼'를 저항성으로 '화동벼', '석정벼', '삼광벼', '삼평벼', '농호벼', '흑진주벼', '조안벼'를 중도저항성으로 선발하였다. 기내유묘검정법을 이용할 경우 파종 후 35일 이내에 키다리병 품종저항성 검정을 완료할 수 있었다.
벼 키다리병은 매우 중요한 벼의 병 가운데 하나로 아시아 지역에서 넓게 발생하고 있다. 포장에서의 저항성 검정체계가 개발되어 있지만, 그 검정 결과가 환경조건에 따라 다르게 나타나는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 정확하고 빠른 키다리병 품종 저항성 검정을 위하여 기내에서 검정하는 시스템을 개발하였다. 병원균을 접종한 '남평벼', '주남벼', '추청벼', '삼천벼', '오대벼', '화신벼' 등 6개 품종의 종자를 MS배지가 10 ml 씩 담겨 있는 직경 30 mm, 길이 450 mm 시험관에 벼 종자 3립씩 파종 후 $25^{\circ}C$와 $28^{\circ}C$ 항온기에 치상하고 하루 12시간 광조건으로 배양하였다. 키다리병 증상은 벼가 도장한 후에 2-3주 경과시점 부터 잎 끝이 마르기 시작하여 고사하게 된다. $10^5$ 포자/ml 농도와 $28^{\circ}C$ 조건에서 '남평벼'는 파종후 28일째부터 잎 끝이 마르는 증상을 보이기 시작하여 35일째에 완전히 고사를 하는 반면 다른 품종들은 19-23일째에 모두 고사하였다. 기내유묘검정법을 이용하여 72개 품종에 대해 저항성검정을 한 결과 '남평벼'와 '인월벼'를 저항성으로 '화동벼', '석정벼', '삼광벼', '삼평벼', '농호벼', '흑진주벼', '조안벼'를 중도저항성으로 선발하였다. 기내유묘검정법을 이용할 경우 파종 후 35일 이내에 키다리병 품종저항성 검정을 완료할 수 있었다.
Rice bakanae disease, caused by the fungus Fusarium fujikuroi, is one of the most important rice diseases and distributed widely in Asia. Resistance screening system in rice field had been established. However, the evaluation results of the system vary according to the environmental conditions when ...
Rice bakanae disease, caused by the fungus Fusarium fujikuroi, is one of the most important rice diseases and distributed widely in Asia. Resistance screening system in rice field had been established. However, the evaluation results of the system vary according to the environmental conditions when the test is conducted. To develop precise and rapid evaluation method of disease resistance of rice to bakanae disease, in vitro screening system was attempted in this study. The six cultivars namely, 'Nampyeongbyeo', 'Junambyeo', 'Chucheongbyeo', 'Samcheonbyeo', 'Odaebyeo' and 'Hwasinbyeo' were tested. They were planted onto MS agar medium (10 ml) in test tube ($450\;mm{\times}{\phi}30\;mm$) and incubated at $25^{\circ}C$ and $28^{\circ}C$ in growth chamber under 12 hr light condition. Symptoms of over growth appeared a few days after seeding and then seedling were withered 2-3 weeks after over growth. The disease symptoms such as leaf dryness on top of rice were appeared in the 'Nampyeongbyeo' from 28 days at the concentration of $10^5$ spores/ml culturing at $28^{\circ}C$ and then withered completely 35 days after seeding. Whereas the other varieties withered entirely 19-23 days after seeding. Using the in vitro seedling screening method, 72 rice varieties were investigated to select resistant cultivar. Finally, two resistant cultivars ('Nampyeongbyeo' and 'Inwolbyeo') and seven moderately resistant cultivars ('Hwadongbyeo', 'Seokjeongbyeo', 'Samgwangbyeo', 'Sampyeongbyeo', 'Nonghobyeo', 'Heukjinjubyeo' and, 'Joanbyeo') were selected. If in vitro seedling screening method was used for evaluation of bakanae disease resistance, it would be completed within 35 days after sowing of rice seed.
Rice bakanae disease, caused by the fungus Fusarium fujikuroi, is one of the most important rice diseases and distributed widely in Asia. Resistance screening system in rice field had been established. However, the evaluation results of the system vary according to the environmental conditions when the test is conducted. To develop precise and rapid evaluation method of disease resistance of rice to bakanae disease, in vitro screening system was attempted in this study. The six cultivars namely, 'Nampyeongbyeo', 'Junambyeo', 'Chucheongbyeo', 'Samcheonbyeo', 'Odaebyeo' and 'Hwasinbyeo' were tested. They were planted onto MS agar medium (10 ml) in test tube ($450\;mm{\times}{\phi}30\;mm$) and incubated at $25^{\circ}C$ and $28^{\circ}C$ in growth chamber under 12 hr light condition. Symptoms of over growth appeared a few days after seeding and then seedling were withered 2-3 weeks after over growth. The disease symptoms such as leaf dryness on top of rice were appeared in the 'Nampyeongbyeo' from 28 days at the concentration of $10^5$ spores/ml culturing at $28^{\circ}C$ and then withered completely 35 days after seeding. Whereas the other varieties withered entirely 19-23 days after seeding. Using the in vitro seedling screening method, 72 rice varieties were investigated to select resistant cultivar. Finally, two resistant cultivars ('Nampyeongbyeo' and 'Inwolbyeo') and seven moderately resistant cultivars ('Hwadongbyeo', 'Seokjeongbyeo', 'Samgwangbyeo', 'Sampyeongbyeo', 'Nonghobyeo', 'Heukjinjubyeo' and, 'Joanbyeo') were selected. If in vitro seedling screening method was used for evaluation of bakanae disease resistance, it would be completed within 35 days after sowing of rice seed.
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문제 정의
이와 같은 보고들을 토대로 국내에서 개발 보급된 품종에 대해 저항성 검정을 실시한 결과 시험 시기등 환경에 따라 서로 다른 결과들이 도출되었고(자료 미 제시), 포장저항성 검정의 경우 많은 시간과 공간이 요구되는 문제점으로 대량의 품종을 검정하는데 그 실효성이 낮았다. 따라서 본 연구에서는 기내에서 환경의 영향을 받지 않고 비교적 단시간 내에 키다리병에 대한 저항성을 검정할 수 있는 방법을 개발하고자 저항성검정에 적합한 병원균 접종농도, 육묘온도조건 등을 구명하고 기존에 보고된 품종에 대한 포장저항성 결과와 비교 분석하였다.
따라서 이와 같은 결과를 토대로 벼 키다리병 저항성 검정을 위해서는 동일한 환경에서 실험할 수 있는 조건을 설정하는 것이 필요하기 때문에 우리는 벼 키다리병 품종 저항성 기내유묘검정법을 제시하고자 한다. 이 방법은 접종농도를 105 포자/ml로 하여 파종 전 종자를 침지 접종하고 길이 450 mm 이상의 시험관에 파종하여 이를 28oC의 배양기에 치상하고 하루 12시간 광조건으로 35일 동안 관찰한 후 고사일 수에 따라 ‘남평벼’(저항성)와 ‘주 남벼’(감수성)를 대조 품종으로 하여 저항성 평가를 실시 하는 것이다.
포장에서의 저항성 검정체계가 개발되어 있지만, 그 검정 결과가 환경조건에 따라 다르게 나타나는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 정확하고 빠른 키다리병 품종 저항성 검정을 위하여 기내에서 검정하는 시스템을 개발하였다. 병원균을 접종한 ‘남평벼’, ‘주남벼’, ‘추청벼’, ‘삼천벼’, ‘오대벼’, ‘화 신벼’ 등 6개 품종의 종자를 MS배지가 10 ml 씩 담겨 있는 직경 30 mm, 길이 450 mm 시험관에 벼 종자 3립씩 파종 후 25oC와 28oC 항온기에 치상하고 하루 12시간 광 조건으로 배양하였다.
제안 방법
‘남평벼’(저항성)와 ‘주남벼’(감수성)를 저항성 품종 판정 시 기준 지표로 사용할 표준 품종으로 선발하고 국내 외 72품종을 대상으로 유묘 검정법을 이용하여 벼 키다리병에 대한 저항성을 검정하였다.
F. fujikuroi CF283 포자현탁액 5 µl을 PDA 배지에서 6일간 배양한 균체에 20 ml 살균수를 첨가하여 멸균된 도말봉으로 긁어 포자를 모으고 2겹의 거즈로 걸러 포자만을 회수하였다.
병원균을 접종한 종자를 MS배지가 10 ml 씩 담겨 있는 직경 30 mm, 길이 450 mm 시험관에 벼 종자 3립씩 파종 후 25℃와 28℃ 항온기에 치상하고 하루 12시간 광조건으로 배양하였다. 각 처리별로 3반복씩 처리하였는데 치상 후 1-3일 간격으로 초장 및 발병지수(0, 정상: 1, 잎끝 마름증상: 2, 줄기 전체의 연녹색 시들음 증상: 3, 완전고사)를 측정하였다.
공시된 종자는 1.0 × 105 포자/ml 농도로 침지 접종하여 30.5 cm × 23 cm × 12 cm 의 직사각형 포트에 각 품종별로 파종하였으며 유리온실에서 25일 동안 육묘하였다.
fujikuroi 종복합체에 속하는 다른 종에 의한 것(Mohd Zainudin 등, 2008)으로 판단되며 이에 대한 검토가 필요할 것으로 생각된다. 따라서 본 연구에서는 형태적 특성과 분자생물학적 특성을 분석하여 F. fujikuroi로 동정된 균주를 선발하였고, 병원성 검정에 의해 파종 직후 도장을 하다가 이후 서서히 말라죽게 되는 증상을 보이는 특징을 확인하여 실험에 사용하였다.
벼 종자를 60℃에 10분간 온탕소독을 한 후 프로크로라즈 유제(2000배액)와 플루디옥소닐 종자처리액상수화제(2000배)를 혼합한 용액에 30℃에서 48시간 침지한 후 살균수로 몇 차례 씻어내어 유효성분을 제거하였다. 종자는 최아직전 1.
병 조사는 이앙 후, 12일째부터 17−19일 간격으로 수행하여 발병률(%)을 조사하였다.
병원균을 접종한 ‘남평벼’, ‘주남벼’, ‘추청벼’, ‘삼천벼’, ‘오대벼’, ‘화 신벼’ 등 6개 품종의 종자를 MS배지가 10 ml 씩 담겨 있는 직경 30 mm, 길이 450 mm 시험관에 벼 종자 3립씩 파종 후 25oC와 28oC 항온기에 치상하고 하루 12시간 광 조건으로 배양하였다.
본 시험에 사용한 벼 품종은 키다리병균의 공기전염을 차단하기 위하여 2010년 수원에 소재한 국립 농업과학원 격리온실에서 재배하여 수확한 건전종자를 사용하였다. 우리나라의 주요 품종 72개를 선정하였고, 건전한 종자 생산을 위하여 벼 종자를 60℃ 물에 10분간 온탕침지소독을 하고 프로크로라즈(유제)와 플루디옥소닐 (종액수)의 2000배 희석액에 30℃, 48시간동안 처리하여 파종하여 25일간 온실에서 육묘하였다. 육묘한 묘를 와그너 포트에 이식한 후 키다리병 발병 시 즉시 제거하여 키다리병의 감염을 예방하였고 수확한 벼 종자에서 키다리 병균 감염여부를 조사하여 건전종자임을 확인한 후 시험에 사용하였다.
접종원으로 사용할 포자 농도는 혈구계를 이용하여 1.0 × 103, 1.0 × 104, 1.0 × 105 포자/ml로 조정하였다.
종자는 최아직전 1.0 × 103, 1.0 × 104, 1.0 × 105 포자/ml 농도로 30oC에서 24시간 동안 침지시켜 접종하였다.
키다리병에 의한 벼 도장의 차이가 저항성 검정의 기준으로 사용될 수 있는지 알아보기 위해 키다리병균 접종구와 무접종구의 벼 초장을 비교하였다. 저항성인 '남평벼'의 경우 파종 후 12일 째부터 접종구가 무접종구에 비하여 초장이 증가하는 경향을 보였으나 감수성인 ‘오대벼’와 ‘주남벼’는 파종 후 6−7일 후부터 도장을 시작하여 무접종구와 차이를 나타냈다.
특히, 키다리병의 증상은 환경조건에 따라 다양하게 나타나기 때문에(Ou, 1985), 본 연구에서는 항온·항습 조건을 유지하기 위하여 시험관에 벼를 육묘하는 방법을 선택하였다.
파종 후 완전히 고사하는 일수를 ‘남평벼’를 기준으로 31일 이상이면 저항성, 24일 미만이면 감수성, 24일 이상 31일 미만이면 중도저항성으로 분류하였다.
포장저항성 검정과 기내유묘 검정 비교.
대상 데이터
5 cm × 23 cm × 12 cm 의 직사각형 포트에 각 품종별로 파종하였으며 유리온실에서 25일 동안 육묘하였다. 2011년 5월 27일 경기도 이천에 소재한 국립농업 과학원 시험포장에 육묘한 벼를 각 1본씩, 벼 품종 당 100주를 손으로 이앙하였다. 병 조사는 이앙 후, 12일째부터 17−19일 간격으로 수행하여 발병률(%)을 조사하였다.
기내유묘검정을 통해 판별된 저항성품종과 감수성품종을 포장저항성과 비교하기 위해 7가지 품종을 공시하였다. 공시된 종자는 1.
병원성이 강한 Fusarium fujikuroi CF283 균주를 공시하여 Potato Dextrose Agar(PDA) 배지에서 6일 동안 28℃로 배양하였다. 배양한 CF283 균주에 15% glycerol 2.
본 시험에 사용한 벼 품종은 키다리병균의 공기전염을 차단하기 위하여 2010년 수원에 소재한 국립 농업과학원 격리온실에서 재배하여 수확한 건전종자를 사용하였다. 우리나라의 주요 품종 72개를 선정하였고, 건전한 종자 생산을 위하여 벼 종자를 60℃ 물에 10분간 온탕침지소독을 하고 프로크로라즈(유제)와 플루디옥소닐 (종액수)의 2000배 희석액에 30℃, 48시간동안 처리하여 파종하여 25일간 온실에서 육묘하였다.
우리나라의 주요 품종 72개를 선정하였고, 건전한 종자 생산을 위하여 벼 종자를 60℃ 물에 10분간 온탕침지소독을 하고 프로크로라즈(유제)와 플루디옥소닐 (종액수)의 2000배 희석액에 30℃, 48시간동안 처리하여 파종하여 25일간 온실에서 육묘하였다. 육묘한 묘를 와그너 포트에 이식한 후 키다리병 발병 시 즉시 제거하여 키다리병의 감염을 예방하였고 수확한 벼 종자에서 키다리 병균 감염여부를 조사하여 건전종자임을 확인한 후 시험에 사용하였다.
키다리병 저항성 품종 선발을 위한 기내 유묘검정체계를 확립하기 위하여 저항성으로 알려진 ‘남평벼’와 감수성으로 알려진 ‘주남벼’ 등 6품종을 공시하였다.
이론/모형
기내유묘검정법을 이용한 벼 품종 대량 검정.
성능/효과
‘남평벼’와 ‘인월벼’는 저항성을 나타내었고 ‘농호벼’, ‘삼광벼’, ‘삼평벼’, ‘석정벼’, ‘조안벼’, ‘화동벼’, ‘흑진주벼’는 중도저항성을 보였으며, 그 외 ‘주남벼’를 포함한 63품종은 감수성으로 나타났다(Table 1).
기내유묘검정법을 이용하여 72개 품종에 대해 저항성검정을 한 결과 ‘남평벼’와 ‘인월 벼’를 저항성으로 ‘화동벼’, ‘석정벼’, ‘삼광벼’, ‘삼평벼’, ‘농호벼’, ‘흑진주벼’, ‘조안벼’를 중도저항성으로 선발하였다.
기내유묘검정법을 이용하여 72개 품종에 대해 저항성검정을 한 결과 ‘남평벼’와 ‘인월 벼’를 저항성으로 ‘화동벼’, ‘석정벼’, ‘삼광벼’, ‘삼평벼’, ‘농호벼’, ‘흑진주벼’, ‘조안벼’를 중도저항성으로 선발하였다. 기내유묘검정법을 이용할 경우 파종 후 35일 이내에 키다리병 품종저항성 검정을 완료할 수 있었다.
벼 키다리병균을 종자에 접종할 경우 파종 초기 웃자라는 증상이 나타나기 시작해서 2−4주 후에는 고사하는 증상을 보이게 되는데, 본 연구에서 수행한 초기 접종 농도와 온도 조건 중 105포자/ml와 28℃조건에서 ‘남평벼’는 파종 후 28일째부터 고사지수 1로 잎 끝이 마르는 증상을 보이기 시작하여 35일째에 고사 지수 3으로 완전히 고사를 하는 반면 ‘삼천벼’는 17일째에 고사지수 1에서 23일째에 완전히 고사하였고 나머지 다른 품종들도 19일째에 모두 고사지수 3으로 완전히 고사하여 품종간의 확연한 차이를 나타냈다(Fig. 1A).
이들 품종에 대해 기내유묘검정법으로 얻은 결과를 비교해 보면, ‘남평벼’는 파종 후 33일째에 완전고사가 이루어진 반면에 다른 품종은 파종 후 17일을 전후로 완전히 고사되어 포장저항성 검정과 유사한 결과를 나타내었다 (Fig. 3B).
우리나라에서는 Yeh 등(2005)이 Rajagopalan (1961)의 방법과 이를 포장에 이앙하여 저항성 여부를 결정하였다. 이와 같은 보고들을 토대로 국내에서 개발 보급된 품종에 대해 저항성 검정을 실시한 결과 시험 시기등 환경에 따라 서로 다른 결과들이 도출되었고(자료 미 제시), 포장저항성 검정의 경우 많은 시간과 공간이 요구되는 문제점으로 대량의 품종을 검정하는데 그 실효성이 낮았다. 따라서 본 연구에서는 기내에서 환경의 영향을 받지 않고 비교적 단시간 내에 키다리병에 대한 저항성을 검정할 수 있는 방법을 개발하고자 저항성검정에 적합한 병원균 접종농도, 육묘온도조건 등을 구명하고 기존에 보고된 품종에 대한 포장저항성 결과와 비교 분석하였다.
키다리병균에 종자 감염된 벼의 경우 파종 후 도장을 한 후에 고사하게 되는데 본 시험에서는 온도와 접종농도가 높을수록 빨리 고사하는 현상을 확인할 수 있었고 품종에 따라 그 차이가 확연히 크게 나타났다(Fig. 1). 키다리병에 걸린 벼는 심할 경우 이앙 전에 고사를 하게 되고 이앙 후에도 바로 고사를 하게 된다.
포장저항성 검정 결과 ‘일미벼’와 ‘대야벼’는 발병주율이 86%, 98%로 가장 높았으며, ‘주남벼’와 ‘소비벼’는 각각 60%, 62%, ‘오대벼’와 ‘만호벼’는 30%의 발병주율을 나타낸 반면에‘남평벼’는 6%의 가장 낮은 발병주율을 나타냈다(Fig 3A).
후속연구
Yamanaka와 Honkura(1978)는 키다리병균의 분리 균주에 따라 키다리병의 증상을 도장, 도장 후 고사, 고사 등 5가지로 구분하였고, Sung 등(1984)은 병징에 따른 4개의 strain으로 구분하였다. 그러나 이와 같은 증상은 이전에 F. moniliforme로 동정된 G. fujikuroi 종복합체에 속하는 다른 종에 의한 것(Mohd Zainudin 등, 2008)으로 판단되며 이에 대한 검토가 필요할 것으로 생각된다. 따라서 본 연구에서는 형태적 특성과 분자생물학적 특성을 분석하여 F.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
벼 키다리병은 무엇에 의해 발생하는 병인가?
벼 키다리병은 Fusarium fujikuroi에 의해 발생하는 대표적인 종자전염성병으로 일본에서 1898년 Hori에 의해 처음 보고되었다(Kim, 1981). 우리나라에서는 1960년대 일부 농가에 심하게 발생하여 문제가 되었고 최근에 그 발병이 급격히 증가하고 있는데(Han, 2007), 종자 내부의심한 감염(Park 등, 2008)과 약제 저항성균 출현(Lee 등, 2010) 등에 의한 발병 증가 원인들이 보고되었다.
벼 키다리병은 언제, 어디서 처음 보고되었는가?
벼 키다리병은 Fusarium fujikuroi에 의해 발생하는 대표적인 종자전염성병으로 일본에서 1898년 Hori에 의해 처음 보고되었다(Kim, 1981). 우리나라에서는 1960년대 일부 농가에 심하게 발생하여 문제가 되었고 최근에 그 발병이 급격히 증가하고 있는데(Han, 2007), 종자 내부의심한 감염(Park 등, 2008)과 약제 저항성균 출현(Lee 등, 2010) 등에 의한 발병 증가 원인들이 보고되었다.
벼 키다리병을 효과적으로 방제하기 위하여 어떤 방법들이 사용되고 있는가?
우리나라에서는 1960년대 일부 농가에 심하게 발생하여 문제가 되었고 최근에 그 발병이 급격히 증가하고 있는데(Han, 2007), 종자 내부의심한 감염(Park 등, 2008)과 약제 저항성균 출현(Lee 등, 2010) 등에 의한 발병 증가 원인들이 보고되었다. 키다리 병을 효과적으로 방제하기 위하여 기작이 다른 약제를 혼용하는 방법(Park 등, 2009)과 hexaconazole, tebuconazole 같은 새로운 종자소독제들이 개발 보급되고(Korea Crop Protection Association, 2011) 있으나 이들 방법도 약제저항성균의 출현이 우려되고 있는 실정이다(Lee 등, 2010). 따라서, 이런 문제를 근본적으로 해결하기 위해서는 저항성 품종의 재배가 필요하다.
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