Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici(FOL)에 의해 발생하는 토마토 시들음병에 대한 효과적인 저항성 검정법을 확립하기 위하여, 시판 중인 토마토 6개 품종에서 FOL 5개 균주에 의한 시들음병 발생을 조사한 후에 토마토 2개 품종(도태랑마스터, race 1 저항성; 슈퍼선로드, race 1과 2 저항성)과 FOL 2개 균주(KACC40043, race 2; TF104, race 3)를 선발하였다. 선발한 토마토 품종과 FOL 균주를 이용하여 뿌리 상처 유무, 재배 온도, 접종원 농도 및 포자현탁액에 침지하는 시간 등에 따른 시들음병 발생을 조사하였다. FOL에 대한 토마토 품종의 저항성 및 감수성 반응은 레이스 특이적이며, $20^{\circ}C$의 재배온도를 제외한 실험한 모든 발병 조건에 의해 이들 반응은 영향을 받지 않았다. 그리고 FOL에 의한 토마토 시들음병 발생의 최적 온도는 $25-30^{\circ}C$임을 알 수 있었다. 따라서, 토마토 시들음병에 대한 저항성을 효과적으로 검정하는 방법으로 2엽기 토마토 유묘의 뿌리를 $1{\times}10^7conidia/mL$ 농도의 FOL 포자 현탁액에 30분간 침지한 후에 원예용 상토에 이식하고 $25^{\circ}C$ 생육상에서 하루에 12시간씩 광을 조사하면서 3주 동안 재배하는 것을 제안한다.
Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici(FOL)에 의해 발생하는 토마토 시들음병에 대한 효과적인 저항성 검정법을 확립하기 위하여, 시판 중인 토마토 6개 품종에서 FOL 5개 균주에 의한 시들음병 발생을 조사한 후에 토마토 2개 품종(도태랑마스터, race 1 저항성; 슈퍼선로드, race 1과 2 저항성)과 FOL 2개 균주(KACC40043, race 2; TF104, race 3)를 선발하였다. 선발한 토마토 품종과 FOL 균주를 이용하여 뿌리 상처 유무, 재배 온도, 접종원 농도 및 포자현탁액에 침지하는 시간 등에 따른 시들음병 발생을 조사하였다. FOL에 대한 토마토 품종의 저항성 및 감수성 반응은 레이스 특이적이며, $20^{\circ}C$의 재배온도를 제외한 실험한 모든 발병 조건에 의해 이들 반응은 영향을 받지 않았다. 그리고 FOL에 의한 토마토 시들음병 발생의 최적 온도는 $25-30^{\circ}C$임을 알 수 있었다. 따라서, 토마토 시들음병에 대한 저항성을 효과적으로 검정하는 방법으로 2엽기 토마토 유묘의 뿌리를 $1{\times}10^7conidia/mL$ 농도의 FOL 포자 현탁액에 30분간 침지한 후에 원예용 상토에 이식하고 $25^{\circ}C$ 생육상에서 하루에 12시간씩 광을 조사하면서 3주 동안 재배하는 것을 제안한다.
This study was conducted to establish an efficient screening method for resistant tomato to Fusarium wilt caused by Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (FOL). The resistance degrees of the six commercial cultivars of tomato to the pathogen were evaluated by dipping roots of the seedlings in spore ...
This study was conducted to establish an efficient screening method for resistant tomato to Fusarium wilt caused by Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (FOL). The resistance degrees of the six commercial cultivars of tomato to the pathogen were evaluated by dipping roots of the seedlings in spore suspension of five FOL isolates. On the basis of the results, two cultivars (Dotaerangmaster, resistant cultivar to FOL race 1; Supersunload, resistant cultivar to FOL race 2) and two isolates (KACC40043, FOL race 2; TF104, FOL race 3) were selected for system establishment. The disease development of the FOL isolates on the cultivars according to several conditions including root wounding, incubation temperature, inoculum concentration and dipping period of roots in spore suspension was investigated. The resistance of each cultivar to the disease was a race-specific response and hardly affected by the tested conditions except for incubation temperature of $20^{\circ}C$. The optimum temperature for disease development caused by FOL was 25 to $30^{\circ}C$. On the basis of the results, we suggest that an efficient screening method for resistant tomato cultivars to Fusarium wilt is to dip the non-cut roots of tomato seedlings at two-leaf stage in spore suspension of $1{\times}10^7\;conidia{\cdot}mL^{-1}$ for 0.5 hours and transplant the seedling to plastic pot with horticulture nursery media, and then to cultivate the plants in a growth room at $25^{\circ}C$ for 3 weeks with 12 hours light a day.
This study was conducted to establish an efficient screening method for resistant tomato to Fusarium wilt caused by Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (FOL). The resistance degrees of the six commercial cultivars of tomato to the pathogen were evaluated by dipping roots of the seedlings in spore suspension of five FOL isolates. On the basis of the results, two cultivars (Dotaerangmaster, resistant cultivar to FOL race 1; Supersunload, resistant cultivar to FOL race 2) and two isolates (KACC40043, FOL race 2; TF104, FOL race 3) were selected for system establishment. The disease development of the FOL isolates on the cultivars according to several conditions including root wounding, incubation temperature, inoculum concentration and dipping period of roots in spore suspension was investigated. The resistance of each cultivar to the disease was a race-specific response and hardly affected by the tested conditions except for incubation temperature of $20^{\circ}C$. The optimum temperature for disease development caused by FOL was 25 to $30^{\circ}C$. On the basis of the results, we suggest that an efficient screening method for resistant tomato cultivars to Fusarium wilt is to dip the non-cut roots of tomato seedlings at two-leaf stage in spore suspension of $1{\times}10^7\;conidia{\cdot}mL^{-1}$ for 0.5 hours and transplant the seedling to plastic pot with horticulture nursery media, and then to cultivate the plants in a growth room at $25^{\circ}C$ for 3 weeks with 12 hours light a day.
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제안 방법
The infected plants were incubated in humidity chamber at 20, 25, and 30°C for 24 h and then transferred to a growth room with 12 h light a day at 20, 25, and 30 ± 2°C.
lycopersici 5개 균주의 시판 중인 6개 토마토 품종에 대한 병원성 정도를 조사하여 race 1에 대한 저항성 품종으로 ‘도태랑마스터’와 race 2의 저항성 품종으로 ‘슈퍼선로드’를 선발하였고, race 2로 KACC40043 균주와 race 3으로 TF104 균주를 각각 선발하여 뿌리상처 유무, 포자현탁액에 침지하는 시간, 재배 온도 및 접종원 농도 등 다양한 발병 조건에 따른 토마토 품종들의 시들음병 발생을 조사하였다.
)에 접종하고 25℃ 암 상태에서 7일 동안 150rpm으로 진탕배양하였다. 배양한 각각의 균주는 4겹의 거즈를 이용하여 균사를 제거하고, 4℃ 8000rpm에서 15분간 원심분리하여 상징액을 제거하고 멸균수로 현탁하여 광학현미경하에서 hemocytometer를 이용하여 포자의 농도를 측정하였다. 접종원 농도에 따른 저항성 정도 실험을 제외한 모든 실험은 1 × 107conidia/mL 농도를 사용하였고, 접종원 농도에 따른 토마토 시들음병 발생 실험을 위해서는 1 × 106, 5 × 106, 1 × 107, 5 × 107 및 1 × 108conidia/mL가 되도록 접종원을 준비하였다.
접종한 토마토 유묘는 1일 동안 25℃ 습실상에서 배양한 후 25℃ 생육상에 옮겨 하루에 12시간씩 광을 조사하면서 3주 동안 시들음병 발생을 관찰하면서 재배하였다. 뿌리 상처 유무에 따른 저항성 정도 실험에서의 뿌리 상처는 앞에서와 같은 방법으로 준비한 토마토 유묘의 뿌리가 2cm 정도 남도록 가위로 자른 후에 동일한 방법으로 포자 현탁액에 침지하여 접종하였다. 침지 시간에 따른 저항성 정도 실험은 포자 현탁액에 각각 30초, 0.
온도에 따른 저항성 정도 실험은 접종한 토마토 유묘를 20, 25, 30℃ 습실상에서 1일 동안 배양한 후 각각 20, 25, 30℃ 생육상에 옮겨 3주 동안 재배하였다.
pimpinellifolium의 교잡으로 얻은 PI126915는 race 1과 2에 고도 저항성을 나타내었고(Alexander and Hoover, 1955; Cirulli and Alexander, 1966; Stall and Walter, 1965), 이 저항성은 두 개의 서로 다른 유전자에 의해 조절되어진다. 일관성 유지하고 혼란을 피하기 위하여 PI79532에서 유래한 race 1에 저항성 유전자인 I 유전자를 지속적으로 사용하며, PI126915로부터 얻은 race 2에 저항성 유전자를 I-2 유전자로 명명하였다(Cirulli and Alexander, 1966; Laterrot and Philouze, 1984). 1960년 이래로 I-2 유전자가 상업용 품종에 도입되어 재배되었다(Gabe, 1975).
접종원 농도에 따른 저항성 정도 실험을 제외한 모든 실험은 1 × 107conidia/mL 농도를 사용하였고, 접종원 농도에 따른 토마토 시들음병 발생 실험을 위해서는 1 × 106, 5 × 106, 1 × 107, 5 × 107 및 1 × 108conidia/mL가 되도록 접종원을 준비하였다.
5 × 8 연결 포트(pot당 토양 70mL, 범농사)에 원예용 상토 쑥쑥이를 넣고 접종한 토마토 유묘를 정식하였다. 접종한 토마토 유묘는 1일 동안 25℃ 습실상에서 배양한 후 25℃ 생육상에 옮겨 하루에 12시간씩 광을 조사하면서 3주 동안 시들음병 발생을 관찰하면서 재배하였다. 뿌리 상처 유무에 따른 저항성 정도 실험에서의 뿌리 상처는 앞에서와 같은 방법으로 준비한 토마토 유묘의 뿌리가 2cm 정도 남도록 가위로 자른 후에 동일한 방법으로 포자 현탁액에 침지하여 접종하였다.
뿌리 상처 유무에 따른 저항성 정도 실험에서의 뿌리 상처는 앞에서와 같은 방법으로 준비한 토마토 유묘의 뿌리가 2cm 정도 남도록 가위로 자른 후에 동일한 방법으로 포자 현탁액에 침지하여 접종하였다. 침지 시간에 따른 저항성 정도 실험은 포자 현탁액에 각각 30초, 0.5, 1, 2, 3 및 4시간 동안 침지하여 접종하였다. 온도에 따른 저항성 정도 실험은 접종한 토마토 유묘를 20, 25, 30℃ 습실상에서 1일 동안 배양한 후 각각 20, 25, 30℃ 생육상에 옮겨 3주 동안 재배하였다.
토마토 품종의 종자는 8 × 16 연결 포트(pot당 토양 13mL, 범농사)에 원예용 상토 쑥쑥이(농우바이오):vermiculite = 1:1(v/v)의 혼합토를 넣고 토마토 종자를 파종하여 온실(25 ± 5℃)에서 14-21일 동안 재배한 2엽기 토마토 유묘를 실험에 사용하였다. 토마토 뿌리를 물로 세척하여 흙을 제거한 후 포자 현탁액에 30분 동안 침지하여 접종하였다. 5 × 8 연결 포트(pot당 토양 70mL, 범농사)에 원예용 상토 쑥쑥이를 넣고 접종한 토마토 유묘를 정식하였다.
토마토 시들음병 병조사는 도관의 갈변 여부와 생육 억제로 발병 정도를 조사하였다. 발병 지수는 0 = 건전, 1 = 도관이 갈변되나 지상부의 생육은 정상인 것, 2 = 도관이 갈변되고 지상부의 생육이 약간 억제된 것, 3 = 도관이 갈변되고 지상부는 생육이 억제 되며 약간 황화한 것, 4 = 생육이 심하게 억제 되고 황화하여 시들고 낙엽된 것, 5 = 고사 등 6단계로 하였다(Cai et al.
토마토 품종의 시들음병 저항성 정도의 결과를 바탕으로 토마토 시들음병 저항성 검정법을 확립하기 위한 실험은 ‘도태랑마스터’와 ‘슈퍼선로드’ 품종을 사용하였다.
대상 데이터
lycopersici(FOL) 5개 균주에 대한 토마토 품종의 시들음병 저항성 정도는 시판 중인 race 1에 저항성 품종인 ‘롱런’(몬산토코리아)과 ‘도태랑마스터’(다끼이종묘), race 2에 저항성 품종인 ‘슈퍼선로드’(사카타코리아), ‘도태랑다이아’(다끼이종묘), ‘제우스 42’(몬산토코리아) 및 감수성 품종으로 ‘서광’을 사용하였다.
sp. lycopersici는 한국농업미생물자원센터(Korean Agricultural Culture Collection, KACC)로부터 분양 받은 FOL race 2 균주인 KACC40037, KACC40038, KACC40043, KACC40044 및 국립농업과학원으로부터 분양 받은 FOL race 3인 TF104 균주를 사용하였다.
이상의 결과로부터, 토마토 시들음병에 대한 효율적인 저항성 검정 방법을 확립하기 위한 실험을 위하여 FOL race 1에 저항성 품종으로 ‘도태랑마스터’와 FOL race 2에 저항성 품종으로 ‘슈퍼선로드’를 선발하였고, FOL race 2 균주로 KACC40043과 FOL race 3 균주로 TF104를 선발하였다.
토마토 시들음병 저항성 검정법을 확립하기 위한 실험은 KACC40043(race 2)와 TF104(race 3) 균주를 사용하였다. 각각의 균주는 potato dextrose agar(PDA, Becton, Dicknson and Co.
토마토 품종의 종자는 8 × 16 연결 포트(pot당 토양 13mL, 범농사)에 원예용 상토 쑥쑥이(농우바이오):vermiculite = 1:1(v/v)의 혼합토를 넣고 토마토 종자를 파종하여 온실(25 ± 5℃)에서 14-21일 동안 재배한 2엽기 토마토 유묘를 실험에 사용하였다.
데이터처리
모든 실험은 5반복 이상으로 2회 실시하였으며 SAS(SAS Institute, Inc., 1989, Cary, NC) 프로그램을 이용하여 ANOVA 분석을 하였으며, 처리 평균간 비교를 위하여 Duncan’s multiple range test(P = 0.05)를 실시하였다.
이론/모형
따라서 뿌리 상처와 관계없이 ‘도태랑마스터’는 FOL race 2와 3 균주에 대하여 감수성을 보이고, ‘슈퍼선로드’는 FOL race 2에는 감수성을 보였고 FOL race 3에 대해서는 저항성을 나타냄을 알 수 있었다. FOL race에 따른 토마토 유묘의 저항성 검정은 연구자에 따라 토마토 유묘의 뿌리를 자르고 포자현탁액에 침지하거나 뿌리의 흙을 제거한 후 인위적인 상처 없이 포자 현탁액에 침지하는 방법으로 실험하였다(Bournival et al., 1989; Cai et al., 2003; Kim, 2005; Marlatt et al., 1996; Mes et al., 1999). 본 연구에서 토마토 품종의 시들음병에 대한 저항성 정도는 뿌리를 자른 유묘나 자르지 않은 유묘의 감수성과 저항성의 정도가 거의 유사하므로, 토마토 시들음병에 대한 효율적인 저항성 검정을 위해서는 토마토 유묘의 뿌리에서 흙을 제거한 후 뿌리를 자르지 않고 포자현탁액에 침지하는 것이 바람직할 것으로 생각된다.
성능/효과
그리고 FOL race 2에 저항성인 품종으로 공시한 ‘슈퍼선로드’는 접종하는 시들음병균의 포자 농도와 관계없이 KACC 40043(race 2) 균주에 대해서는 1.0 이하의 낮은 발병도를 보였고, TF104(race 3) 균주에는 3.8 이상의 높은 발병도를 나타냈다. 즉, FOL race 2 균주의 접종 농도와 관계없이 ‘도태랑마스터’에서는 감수성을 ‘슈퍼선로드’에 저항성 반응을 보인다는 것을 알 수 있었다.
FOL race 1에 대한 저항성 품종으로 공시한 ‘도태랑마스터’는 FOL race 2인 KACC40043과 FOL race 3인 TF104의 몇 가지 농도의 포자현탁액(1 × 106, 5 × 106, 1 × 107, 5 × 107 및 1 × 108conidia/mL)에 침지하여 실험한 결과, 접종한포자 농도와 상관없이 높은 발병도를 나타냈다(Table 4).
FOL race 2에 대한 저항성 품종인 ‘슈퍼선로드’, ‘도태랑다이아’ 및 ‘제우스 42’에 대하여 race 2 균주인 KACC 40043 균주는 FOL race 2에 저항성을 가진 세 품종 모두에서 저항성을 나타내었다(Table 1).
반면에 KACC40037, KACC40038 및 KACC40044는 세 품종 모두에서 중도 저항성을 보였다. Race 3 균주인 TF104는 실험한 모든 race 2에 저항성 품종에서 4.0 이상의 높은 발병도를 나타내었다. 한편, 시들음병에 대한 저항성 품종이 아닌 ‘서광’에서 FOL race 2 균주 중 KACC40037, KACC40038 및 KACC40043은 높은 병원성을 보인 반면에 KACC40044는 낮은 발병도를 보였다(Table 1).
가위로 토마토 뿌리를 자르는 상처에 의한 시들음병 발생 차이를 살펴 본 결과, FOL race 1에 저항성인 ‘도태랑마스터’는 KACC40043(race 2)과 TF104(race 3) 균주 모두에 의해 상처 유무와 상관없이 높은 발병도를 나타내었다(Table 2).
따라서 뿌리 상처와 관계없이 ‘도태랑마스터’는 FOL race 2와 3 균주에 대하여 감수성을 보이고, ‘슈퍼선로드’는 FOL race 2에는 감수성을 보였고 FOL race 3에 대해서는 저항성을 나타냄을 알 수 있었다.
발병 온도에 따른 토마토 품종들의 시들음병 발생 정도를 조사하기 위하여 토마토 유묘를 FOL 포자현탁액에 침지한 후 20, 25 및 30℃의 서로 다른 온도에서 재배하여 병 발생 정도를 조사한 결과, 25℃와 30℃에서는 TF104 균주에 대해 두 품종 모두에서 고도의 감수성을 그리고 KACC40043에는 race 1에 저항성을 가진 ‘도태랑마스터’는 4.6 이상의 높은 발병도를 그리고 Race 1과 2에 저항성을 가진 ‘슈퍼선로드’는 고도의 저항성을 나타냈다(Table 3).
본 연구에서는 포자 현탁액에 침지한 직후 꺼내어 즉, 1 × 107conidia/mL의 포자 현탁액에 30초간 침지할 경우에도 토마토 시들음병에 대한 저항성을 효과적으로 검정할 수 있었다.
, 1999). 우리의 실험에서도 이들과 마찬가지로 토마토 품종의 시들음병에 대한 저항성 정도는 실험한 포자 농도의 범위에서는 FOL의 포자 농도와 관계없이 감수성과 저항성을 구별할 수 있었다.
즉, FOL race 2 균주의 접종 농도와 관계없이 ‘도태랑마스터’에서는 감수성을 ‘슈퍼선로드’에 저항성 반응을 보인다는 것을 알 수 있었다.
토마토 뿌리를 포자 현탁액에 30초에서 4시간까지 다양한 시간 동안 침지하여 시들음병 발생 정도를 조사한 결과, 침지하는 시간에 상관없이 ‘도태랑마스터’는 KACC40043(race 2)와 TF104(race 3) 균주 모두에서 높은 발병도를 나타내었고 ‘슈퍼선로드’는 KACC40043(race 2)에 대하여 저항성을 그리고 TF104(race 3)에는 감수성을 나타내었다(Table 5).
, 1999). 하지만 본 실험에서는 토마토 품종의 시들음병에 대한 저항성 정도는 20℃에서는 감수성 품종이 중도 저항성 반응을 보이므로 20℃보다는 25-30℃에서 실험하는 것이 적합할 것으로 생각되었다.
본 연구에서는 포자 현탁액에 침지한 직후 꺼내어 즉, 1 × 107conidia/mL의 포자 현탁액에 30초간 침지할 경우에도 토마토 시들음병에 대한 저항성을 효과적으로 검정할 수 있었다. 하지만 시들음병 저항성 육종을 위하여 대량의 토마토 시료에 대하여 저항성을 조사할 경우에는 30초간 침지는 아주 짧은 시간이기 때문에 대량 유묘 검정 시 실험적 실수로 인하여 접종되지 않을 수도 있기 때문에 병원균을 안정적으로 접종하기 위해 그리고 총 소요 시간을 줄이기 위하여 포자 현탁액에 30분간 침지하는 방법이 효율적이라고 생각되었다.
한편, 시들음병에 대한 저항성 품종이 아닌 ‘서광’에서 FOL race 2 균주 중 KACC40037, KACC40038 및 KACC40043은 높은 병원성을 보인 반면에 KACC40044는 낮은 발병도를 보였다(Table 1).
후속연구
, 1999). 본 연구에서 토마토 품종의 시들음병에 대한 저항성 정도는 뿌리를 자른 유묘나 자르지 않은 유묘의 감수성과 저항성의 정도가 거의 유사하므로, 토마토 시들음병에 대한 효율적인 저항성 검정을 위해서는 토마토 유묘의 뿌리에서 흙을 제거한 후 뿌리를 자르지 않고 포자현탁액에 침지하는 것이 바람직할 것으로 생각된다.
, 1991). 앞으로 새로운 race의 출현이나 저항성 유전자원 탐색을 위해서는 토마토 시들음병에 대한 효율적인 저항성 검정법이 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
토마토 시들음병을 방제하기 위한 수단은?
토마토 시들음병은 일반적으로 잎이 황화되거나 시들고 지상부의 생장이 위축되어 점차 말라 죽는 전신성 병해이기 때문에 막대한 경제적 손실을 야기한다. 토마토 시들음병을 방제하기 위해서는 윤작 및 석회와 유기물 시용, 토양 훈증제를 이용한 화학적 방제, 저항성 대목을 이용한 접목재배 및 저항성 품종 재배 등이 이용되고 있다(RDA, 2009). 석회와 유기물 시용 및 토양 훈증제의 사용은 경제성이 낮고 환경 및 인축 독성에 대한 사회적 관심과 친환경 농산물의 수요가 증가하면서 점차 줄어들고 있다.
토마토의 연작 재배로 인한 다양한 병해가 발생하는 이유는 어디서 재배되기 때문인가?
토마토(Solanum lycopersicum L.)는 중요한 가지과 작물로 주로 시설 재배에 의존하여 재배되고 있기 때문에 연작 재배로 인한 다양한 병해가 발생하고 있다. 토마토에 발생하는 병해 중 Fusarium oxysporum f.
토마토 시들음병을 방제하는 데 있어서 저항성 품종 재배가 효과적인 방법이라고 인식되고 있는 이유는?
토마토 시들음병을 방제하기 위해서는 윤작 및 석회와 유기물 시용, 토양 훈증제를 이용한 화학적 방제, 저항성 대목을 이용한 접목재배 및 저항성 품종 재배 등이 이용되고 있다(RDA, 2009). 석회와 유기물 시용 및 토양 훈증제의 사용은 경제성이 낮고 환경 및 인축 독성에 대한 사회적 관심과 친환경 농산물의 수요가 증가하면서 점차 줄어들고 있다. 반면 저항성 대목 및 저항성 품종 재배는 이런 문제점을 대체할 수 있는 방제 방법으로 인식되고 있어 많은 연구자들이 저항성 품종을 개발하고자 노력하고 있다.
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