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문제 정의
- 벼 도열병균의 레이스분리 비율이 분리품종과 지역간에 어떤 차이가 있는지를 구명하기 위하여 시험을 수행하였다. 벼 도열병균의 레이스 분포는 채집지역이 동일하여도 분리품종이 상이하거나, 품종이 동일하여도 채집지역이 상이하면 레이스 종류와 비율에 있어서 큰 차이가 있었다.
- 본 연구에서는 2010−2011년도에 전국 각지의 벼 주요 재배지역에 국립식량과학원 주관으로 설치된 벼 도열병 밭못자리 검정포장에서 도열병에 감수성인 화성벼, 흑남벼 그리고 화영벼를 선택하여 발병정도 조사와 감수성 병반으로부터 도열병균을 분리, 레이스를 동정하고 포장에서의 잎도열병과 이삭도열병 발생량을 조사하여 이들 상호간에 어떤 관계가 있는지를 구명하기 위하여 시험을 수행하였다.
제안 방법
- 도열병 검정용 본답 포장은 밭못자리가 설치된 이천 등 9개 지역에 설치되고, 농촌진흥청 벼 표준 재배법에 의하여 재배하되, 10a당 질소를 22 kg으로 증시하였으며, 시험 품종당 3줄씩 이앙하고 품종간과 가장자리에 각각 1줄씩과 3줄씩 그 지역의 감수성 품종을 식재하였으며, 잎도열병 조사는 발병 최성기에 병반면적률을 1회 조사하였으며, 이삭도열병은 출수 후 35일에 병든이삭률을 조사하였다.
- 도열병에 대한 피해는 잎도열병보다도 이삭도열병에 의한 피해가 크고 균을 분리하기도 용이하나 이삭도열병 발병이 불균일하여 병든 식물체 채집이 어려워 지역간 품종간 병든 식물체 채집이 용이한 국립식량과학원의 전국 도열병 검정용 밭못자리 검정포장에서 화성벼, 흑남벼, 화영벼에 발병된 감수성 병반으로부터 도열병균 단포자를 분리하여 레이스를 검정하였다. 도열병 병반은 물한천 배지에 치상하여 26 ℃ 항온기에서 1일간 습실처리하여 포자형성을 유도하였다. 단포자 분리를 위하여 40배 해부현미경으로 검경하여 병반에서 형성된 포자를 백금이 묻혀서 물 한천 배지에 흩뿌려서 26 ℃ 항온기에서 3일간 배양하였다.
- 도열병균 접종원 준비는 RPA 배지에 Tween-20 5,000배액을 붓고, 살균된 고무 브러쉬를 이용하여 형성된 분생포자를 긁어내어 포자현탁액을 만들고, 광학현미경 100배 시야당 약 20−30개 정도로 조정하였다.
- 도열병에 대한 피해는 잎도열병보다도 이삭도열병에 의한 피해가 크고 균을 분리하기도 용이하나 이삭도열병 발병이 불균일하여 병든 식물체 채집이 어려워 지역간 품종간 병든 식물체 채집이 용이한 국립식량과학원의 전국 도열병 검정용 밭못자리 검정포장에서 화성벼, 흑남벼, 화영벼에 발병된 감수성 병반으로부터 도열병균 단포자를 분리하여 레이스를 검정하였다. 도열병 병반은 물한천 배지에 치상하여 26 ℃ 항온기에서 1일간 습실처리하여 포자형성을 유도하였다.
- 접종은 진공 컴프레서(compressor)를 장착한 스프레이로 폿트당 포자현탁액을 약 25 ml씩 판별 품종의 상위 잎에서 물방울이 흘러내리기 직전까지 충분히 분무 접종하였다. 접종된 식물체는 26℃ 습실상에 24시간 보관 후 온실로 옮겨 발병을 유도하였고, 접종 후 7일에 발병조사를 하였다. 발병조사는 접종당시 최상위 잎에 형성된 병반을 Bandong과 Ou(1966)의 조사기준에 따라 발병지수 0−5로 조사하였으며, Lee 등(1987)이 제안한 레이스 판별법(Table 1)에 따라 동정하였다.
- 병원균 접종 및 레이스 판별. 접종은 진공 컴프레서(compressor)를 장착한 스프레이로 폿트당 포자현탁액을 약 25 ml씩 판별 품종의 상위 잎에서 물방울이 흘러내리기 직전까지 충분히 분무 접종하였다. 접종된 식물체는 26℃ 습실상에 24시간 보관 후 온실로 옮겨 발병을 유도하였고, 접종 후 7일에 발병조사를 하였다.
대상 데이터
- 예산의 화성벼에서 분리한 균주는 KI-313 등 총 6개 레이스로 동정되어 가장 많은 종류의 레이스가 분리되었다. 그 중 우점레이스는 KI-313으로 61.5%이었으며, KI-305 등 여타 5개 레이스는 각각 1개 균주씩 분리되었다.
- 도열병 검정용 밭못자리는 국립식량과학원 주관으로 이천, 철원, 제천, 예산, 남원, 익산, 상주, 영덕, 밀양 등 9개 지역에 국제 벼 도열병 밭못자리 조사기준(Ra 등, 1993)에 의하여 설치되었으며, 시비량은 기비로 10a당 질소 12 kg, 인산 8 kg, 칼리 12 kg을 시용하고, 추비는 파종 후 15일에 질소 12 kg 을 시용하였다. 파종은 6월 하순부터 7월 상순에 하였으며, 파종 30일에 IRBN 조사기준(IRTP, 1988)에 의하여 병반면적률을 조사하였다.
- 도열병균의 접종원 배양은 PDA에서 10일 정도 자란 도열 병균 균총 절편을 2 ml의 살균 증류수에 떼어 넣고, 살균된 봉을 이용하여 균사 절편을 마쇄하여 균사 현탁액을 조제하였다. 포자형성 배지인 RPA(Rice Polish Agar) (Yeh, 1986)를 petri dish(직경 9 cm, 깊이 4 cm)에 50 ml씩 분주하여 굳힌 다음, 균사현탁액을 접종하여 26 ℃ 항온기내에서 7일간 배양하였다. 균사가 petri dish에서 충분히 자란 후 살균된 고무 브러쉬를 이용하여 기중 균사를 제거하고, petri dish 뚜껑을 열어 형광등 50 cm 하단에 치상, 3일간 빛을 조사하여 분생포자를 형성시켰다(Ryu 등, 1987).
이론/모형
- Lee 등(1987)의 방법에 따라 Tetep, 태백, 통일, 유신, 관동 51, 농백, 낙동, 진흥 등 8개 판별품종 각각의 벼 종자를 발아 시켜 15 × 5 × 10 cm의 플라스틱 폿트에 5립씩 파종하였다.
- 발병조사는 접종당시 최상위 잎에 형성된 병반을 Bandong과 Ou(1966)의 조사기준에 따라 발병지수 0−5로 조사하였으며, Lee 등(1987)이 제안한 레이스 판별법(Table 1)에 따라 동정하였다.
- 도열병 검정용 밭못자리는 국립식량과학원 주관으로 이천, 철원, 제천, 예산, 남원, 익산, 상주, 영덕, 밀양 등 9개 지역에 국제 벼 도열병 밭못자리 조사기준(Ra 등, 1993)에 의하여 설치되었으며, 시비량은 기비로 10a당 질소 12 kg, 인산 8 kg, 칼리 12 kg을 시용하고, 추비는 파종 후 15일에 질소 12 kg 을 시용하였다. 파종은 6월 하순부터 7월 상순에 하였으며, 파종 30일에 IRBN 조사기준(IRTP, 1988)에 의하여 병반면적률을 조사하였다.
성능/효과
- 5%였다. KI 그룹과 KJ 그룹간의 비율도 화성벼는 85:15, 화영벼는 80:20, 흑남벼는 36:64로 나타나 같은 지역에서 화성벼와 화영벼는 흑남벼에 비하여 확연한 차이가 있음을 나타내고 있었다.
- 1%이었다(Table 2). KJ-201은 이천 등 7개 지역 중 5개 지역에서 가장 높은 빈도로 분리되었으며, KI-409는 상주와 밀양에서, KI-415는 예산과 밀양에서 KJ-301은 철원과 예산에서 분리되었다. 그러나 KI-1113 등 11개 레이스는 단지 1개 지역에서만 분리되었다.
- 밀양의 화성벼에서 분리한 균주는 KI-409 등 4개 레이스가 동정되었으며, KI-그룹인 KI-409 등 3개 레이스가 88.9%이었으며, KJ 그룹은 KJ-201이 11.1%이었다. 예산과 밀양의 밭못자리 검정에서는 7(병반면적률 26−50%미만)로 나타났으나, 본답에서는 잎도열병과 이삭도열병이 거의 발병되지 않은 것은 조기이앙에 의한 도체의 성숙(Yeh와 Bonman, 1986; Yeh, 1986; Yeh 등, 1989; Han 등, 1997; Ou, 1985; Yoshino, 1979), 재배방법의 개선 등에 의한 회피일 가능성도 배제 할 수 없으며, 도열병에 대한 다양한 저항성 유전자를 가진 품종육성 보급의 효과에 기인한 것으로 추정되어 추후 충분한 검토가 요망된다.
- 벼 도열병균을 분리하여 레이스를 동정한 결과, 화성벼는 이천 등 7개 지역에서 KI-1113 등 15개 레이스가 동정되었으며, 흑남벼는 철원 등 5개 지역에서 KI-1113 등 12개 레이스가 동정되었고, 화영벼는 이천 등 4개 지역에서 KI-257 등 7개 레이스가 동정되었다.
- 벼 도열병균의 레이스분리 비율이 분리품종과 지역간에 어떤 차이가 있는지를 구명하기 위하여 시험을 수행하였다. 벼 도열병균의 레이스 분포는 채집지역이 동일하여도 분리품종이 상이하거나, 품종이 동일하여도 채집지역이 상이하면 레이스 종류와 비율에 있어서 큰 차이가 있었다. 정확한 레이스 조사를 위해서는 도열병균 채집지역의 객관적인 선정과 재배품종의 면적비율에 의하여 도열병균을 분리 동정하여야 할 것으로 생각된다.
- 밭못자리 검정에서 8(병반면적률 51−75%)로 나타나 화성벼와 같은 도열병 저항성 유전자를 지닌 품종의 재배시 적어도 KJ-301에 의하여 감수성이 될 가능성이 높다고 하겠다(Han 등, 2001; Yoshino, 1979). 예산, 상주 그리고 밀양에서는 현재 통일계 품종이 재배되지 않고 있음에도 불구하고 전항에서 언급한 이천, 철원, 남원, 익산과는 다르게 KI 그룹 레이스가 각각 84.6%, 66.7%, 88.9%로 나타나 현재 이 지역에 재배되고 있는 품종들의 교배모본이 Indica 품종이 다수 사용되었음을 시사하고 있으며, 같은 품종임에도 그 지역의 레이스분포에 따라 침해레이스 그룹간에도 현저한 차이가 있음을 보여 주었다.
- 예산에서는 KI-413 등 총 4개 레이스가 분리동정되었는데, 그 중 우점레이스는 KI-413이 60.0%로 분리동정되었고, KJ-301이 20.0%로 분리동정되었으며, KI-409와 KI-415가 각각 10.0%씩 분리동정되었다. 또한 벼 도열병 밭못자리 검정(Table 3)에서 8로 감수성이었으나, 본답 검정(Table 4)에서는 잎도열병이나 이삭도열병은 전혀 발병되지 않아 화영벼의 성체저항성의 발현(Yeh, 1986; Yeh 등, 1989; Yoshino 1979)에 의한 것인지 아니면 잎도열병과 이삭도열병 감염시 발병조건이 성립되지 않아 회피(Kim, 1994)에 의한 무발병인지는 추후 검토가 요망된다.
- 예산지역에서는 KJ-101 등 총 5개 레이스가, 동정되어 화성벼에서와 같이 여타지역에 비하여 가장 다양한 종류의 레이스가 동정되었다. KJ-101 레이스가 45.
- 이천, 상주, 밀양에서 분리한 균주는 KI-409 등 3개 레이스가 동정되었으며, KI-409가 각각 60.0%, 44.4%, 40.0%로 우점레이스로 나타났다. 벼 도열병 밭못자리 검정에서도 이천, 상주, 밀양은 각각 2, 3, 5로 나타났으며, 본답 포장검정에서도 이천과 밀양에서 잎도열병의 병반면적률이 각각 0.
- 0%로 우점레이스로 나타났다. 이천지역에서는 타지역에 비하여 비교적 레이스 조성이 단순하여 KJ 레이스군만 동정되었으며, 밭못자리 검정(Table 3)에서 화성벼는 병반면적률 75% 이상인 지수 9로 나타났으며, 본답 포장검정(Table 4)에서 잎도열병의 병반면적률은 0.39%, 이삭도열병의 병든이삭률은 4.3%로 나타났다.
- 이천지역의 화성벼에서 분리한 균주는 KJ-201과 KJ-105 레이스가 동정되었으며, KJ-201이 80.0%로 우점레이스로 나타났다. 이천지역에서는 타지역에 비하여 비교적 레이스 조성이 단순하여 KJ 레이스군만 동정되었으며, 밭못자리 검정(Table 3)에서 화성벼는 병반면적률 75% 이상인 지수 9로 나타났으며, 본답 포장검정(Table 4)에서 잎도열병의 병반면적률은 0.
- 철원지역의 화성벼에서 분리한 균주는 KJ-301과 KI-1117 레이스로 동정되었으며, KJ-301이 83.3%로 우점 레이스로 나타났다. 철원지역에서는 이천지역과 같은 경향으로 타지역에 비하여 레이스 조성이 비교적 단순하나 KI 그룹인 KI-1117 레이스가 16.
- 충남 예산지역에서 화성벼, 흑남벼, 화영벼에서 도열병균의 레이스 분리비율을 조사한 결과(Table 7), 화성벼에서 분리한 균주는 KI-313 등 6개 레이스, 화영벼에서 분리한 균주는 KI-413 등 4개 레이스, 흑남벼에서 분리한 균주는 KJ-101 등 5개 레이스가 동정되었다. 이 가운데 우점레이스로 화성벼는 KI-313이 61.
- 화성벼에서 분리한 균주는 76개 균주 중 KI 그룹 레이스는 37.9%로 나타났고, KJ 그룹 레이스는 62.1%이었다(Table 2). KJ-201은 이천 등 7개 지역 중 5개 지역에서 가장 높은 빈도로 분리되었으며, KI-409는 상주와 밀양에서, KI-415는 예산과 밀양에서 KJ-301은 철원과 예산에서 분리되었다.
- 화영벼에서는 이천 등 4개 지역에서 39개 균주를 분리동정한 결과, 화성벼와 흑남벼에서와는 달리 KI 레이스군이 79.5%로 우점이었으며, KJ 레이스군이 20.5%이었다(Table 6).
- 철원지역에서는 KJ-301과 KJ-201의 2개 레이스가 동정되었으며 KI군은 동정되지 않았다. 흑남벼에서 분리된 레이스 중 84.6%가 KJ-301로 동정되었는데, 화성벼(Table 2)에서 KJ-301이 83.3%로 우점레이스로 나타난 것으로 보아 철원지역에서는 KJ-301이 우점레이스로 존재함을 확인할 수 있었다. 이는 철원지역에서는 KJ-301에 감수성 품종이 다년간 대면적으로 재배되었을 것으로 추정된다.
- 흑남벼에서 분리한 53개 균주를 동정한 결과 KI 그룹이 39.6%이었으며, KJ 그룹이 60.4%였다(Table 5). 흑남벼에서는 KJ-201이 5개 지역 중 철원 등 4개 지역에서 가장 높은 빈도로 분리되었으며, 다음으로는 KJ-101이 제천 등 3개 지역에서, KI-1117과 KI-409는 제천과 영덕에서만 동정되었다.
후속연구
- 0%씩 분리동정되었다. 또한 벼 도열병 밭못자리 검정(Table 3)에서 8로 감수성이었으나, 본답 검정(Table 4)에서는 잎도열병이나 이삭도열병은 전혀 발병되지 않아 화영벼의 성체저항성의 발현(Yeh, 1986; Yeh 등, 1989; Yoshino 1979)에 의한 것인지 아니면 잎도열병과 이삭도열병 감염시 발병조건이 성립되지 않아 회피(Kim, 1994)에 의한 무발병인지는 추후 검토가 요망된다.
- 식물체의 저항성측면에서도 밭못자리 상태에서 도열병균에 대한 유묘기의 저항성정도와 담수 상태인 본답 성체기의 잎도열병과 이삭도열병 발병정도와는 일치하지 않아 저항성 자료의 객관화를 위해서는 좀 더 명료하고 과학적인 저항성 검정법이 확립되어야 할 것이다.
- 예산과 밀양의 밭못자리 검정에서는 7(병반면적률 26−50%미만)로 나타났으나, 본답에서는 잎도열병과 이삭도열병이 거의 발병되지 않은 것은 조기이앙에 의한 도체의 성숙(Yeh와 Bonman, 1986; Yeh, 1986; Yeh 등, 1989; Han 등, 1997; Ou, 1985; Yoshino, 1979), 재배방법의 개선 등에 의한 회피일 가능성도 배제 할 수 없으며, 도열병에 대한 다양한 저항성 유전자를 가진 품종육성 보급의 효과에 기인한 것으로 추정되어 추후 충분한 검토가 요망된다.
- 이상의 결과로 본다면 도열병균 분리균주가 동일품종이라도 채집지역이 상이하거나, 채집지역이 동일하여도 분리품종이 상이하면 레이스 종류와 비율에 있어서 큰 차이가 있기 때문에 벼 도열병균의 레이스 분포비율이나 분포변동 조사를 위하여 도열병균 채집지역의 객관적인 선정과 재배품종의 정확한 비율에 의하여 도열병균을 분리 동정하여야 할 것으로 사료된다.
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