Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum을 침해하는 박테리오파지의 분리 Isolation of Bacteriophages Which Can Infect Pectobacteirum carotovorum subsp. carotovorum원문보기
국내 주요 배추재배단지 6곳을 정하여 토양 샘플에서 무름병균을 용균할 수 있는 bacteriophage를 분리하였다. 여름배추를 재배하는 평창과 태백의 토양 샘플에서 국내에서 분리한 15개의 다른 무름병균을 기주로 파지를 분리한 결과 태백의 토양은 다양한 병원균을 기주로 증폭하는 반면 평창의 파지는 두 종류의 균에서만 증폭이 되어 매우 좁은 기주 범위를 가졌다. 무름병균 P. carotovorum subsp. carotovorum Pcc3의 균주는 거의 모든 토양 샘플에서 파지를 증폭할 수 있어 앞으로 파지를 이용한 무름병균 예찰 균주로 사용될 수 있는 가능성을 보여 주었다. 국내 무름병균을 용균할 수 있는 파지는 Myoviridae, Podoviridae, Siphoviridae 세 종류로 밝혀 졌으며 국내 거의 전 지역에서 Siphoviridae가 분리되었다.
국내 주요 배추재배단지 6곳을 정하여 토양 샘플에서 무름병균을 용균할 수 있는 bacteriophage를 분리하였다. 여름배추를 재배하는 평창과 태백의 토양 샘플에서 국내에서 분리한 15개의 다른 무름병균을 기주로 파지를 분리한 결과 태백의 토양은 다양한 병원균을 기주로 증폭하는 반면 평창의 파지는 두 종류의 균에서만 증폭이 되어 매우 좁은 기주 범위를 가졌다. 무름병균 P. carotovorum subsp. carotovorum Pcc3의 균주는 거의 모든 토양 샘플에서 파지를 증폭할 수 있어 앞으로 파지를 이용한 무름병균 예찰 균주로 사용될 수 있는 가능성을 보여 주었다. 국내 무름병균을 용균할 수 있는 파지는 Myoviridae, Podoviridae, Siphoviridae 세 종류로 밝혀 졌으며 국내 거의 전 지역에서 Siphoviridae가 분리되었다.
Bacteriophages of Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum which causes soft rot on diverse vegetables had been isolated from 6 major Chinese cabbage cultivation areas in Korea. In order to isolate bacteriophages, total 15 different strains of P. carotovorum subsp. carotovorum isolated from nat...
Bacteriophages of Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum which causes soft rot on diverse vegetables had been isolated from 6 major Chinese cabbage cultivation areas in Korea. In order to isolate bacteriophages, total 15 different strains of P. carotovorum subsp. carotovorum isolated from nation-wide of Korea had been used as a host. When we tested 30 different soil samples individually from Pyeongchang and Taebaek with 15 different strains as a host, Taebek soil samples showed bacteriophage plaques with almost all different indicator strains but Pyeongchang soil samples showed plaques only with P. carotovorum subsp. carotovorum Pcc2 and Pcc3 strains. Especially, P. carotovorum subsp. carotovorum Pcc3 strain was able to produce plaques with almost all soil samples. Thus, this strain can be used as an indicator strain for P. carotovorum subsp. carotovorum bacteriophage screening. Electron microscope observation revealed P. carotovorum subsp. carotovorum bacteriophages isolated in Korea were belonged to three different families, Myoviridae, Siphoviridae and Podoviridae in order Caudovirales.
Bacteriophages of Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum which causes soft rot on diverse vegetables had been isolated from 6 major Chinese cabbage cultivation areas in Korea. In order to isolate bacteriophages, total 15 different strains of P. carotovorum subsp. carotovorum isolated from nation-wide of Korea had been used as a host. When we tested 30 different soil samples individually from Pyeongchang and Taebaek with 15 different strains as a host, Taebek soil samples showed bacteriophage plaques with almost all different indicator strains but Pyeongchang soil samples showed plaques only with P. carotovorum subsp. carotovorum Pcc2 and Pcc3 strains. Especially, P. carotovorum subsp. carotovorum Pcc3 strain was able to produce plaques with almost all soil samples. Thus, this strain can be used as an indicator strain for P. carotovorum subsp. carotovorum bacteriophage screening. Electron microscope observation revealed P. carotovorum subsp. carotovorum bacteriophages isolated in Korea were belonged to three different families, Myoviridae, Siphoviridae and Podoviridae in order Caudovirales.
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문제 정의
이와 같이 본 논문에 신선 농산물의 무름병 및 수확 후 부패에 의한 병해를 최소화 하기 위한 기초연구를 위하여 국내 무름병균을 용균할 수 있는 박테리오파지를 분리하고 분석하여 3종의 박테리오파지를 밝히고 전국적 분포를 발표한다.
제안 방법
carotovorum subsp. carotovorum에 접종하여 용균 여부를 검사하여 기주 spectrum을 조사하였다.
carotovorum subsp. carotovorum을 용균할 수 있는 박테리오파지 탐색 및 분포를 조사하기 위하여 채소 무름병이 발생하는 토양(감자밭, 배추밭, 무우밭 등등)과 병든 식물과 그 잔재 등을 채취하여 시료를 분리하였다. 전국에서 분리한 무름병균 15종을 파지 증식용 기주로 이용하였다.
박테리오파지의 지역적 분포. 국내 박테리오파지의 분포 정도를 알아보기 위하여 전국 배추 주요 재배단지 여섯 곳에서 토양 시료를 수집하여 파지를 분리하고 전자현미경으로 그 형태를 관찰하였다. 해남, 태백 지역에서는 10곳에서 채취한 토양 시료를 사용하였고 평창은 13지역, 무안, 고창은 9지역, 그리고 제주도에서는 7지역의 토양시료를 채취하여 파지를 분리한 후 전자현미경으로 관찰하여 그 형태를 알아 보았다(Table 2).
carotovorum을 이용하여야 하는데 국내 무름병균 파지에 대한 정확한 정보가 없어 전국에서 수집한 무름병균 15종을 모두 기주로 하여 실험을 하였다(Table 1). 먼저 평창과 태백에서 수집한 토양 시료 30점씩을 대상으로 15개 균에 모두 접종하여 plaque 형성 유무를 관찰한 뒤 기주 여부를 조사하였다. 지역적으로 큰 차이가 없으며 모두 배추 재배단지에서 수집한 토양 시료임에도 불구하고 평창의 토양 시료와 태백에서 수집한 토양 시료의 무름병균에 대한 반응이 크게 차이가 있었다.
기주 특이적 plaque를 형성하는 파지들은 따로 분류 보존하였다. 순수분리를 위하여 plaque를 형성하는 파지들은 기주에 처리하여 파지를 증식하고 그 용균 lysate를 확보하였다. 이 lysate들은 10% PEG를 이용하여 농축하고 SM 완충액으로 녹이고 CsCl 밀도구배 고속 원심분리법(28,000 rpm, 2시간, 4℃)을 통해 분리하였다.
박테리오파지들의 순수분리 및 형태적 분석. 용균 파지를 분리하기 위해 각 plaque들을 서로 다른 병원균에 처리하여 plaque 형성 유무를 관찰하였다. 기주 특이적 plaque를 형성하는 파지들은 따로 분류 보존하였다.
하나의 단 plaque를 분리하여 다시 증폭한 다음 순수분리하기 위하여 PEG로 침전하고 CsCl gradient 원심분리를 한 후 전자현미경으로 촬영하였다(Fig. 3). 완전히 순수 분리한 시료가 아닌 경우에 2종류의 다른 형태의 파지가 관찰되었으며 심지어 3종류의 파지가 관찰되기도 하였다(Fig.
국내 박테리오파지의 분포 정도를 알아보기 위하여 전국 배추 주요 재배단지 여섯 곳에서 토양 시료를 수집하여 파지를 분리하고 전자현미경으로 그 형태를 관찰하였다. 해남, 태백 지역에서는 10곳에서 채취한 토양 시료를 사용하였고 평창은 13지역, 무안, 고창은 9지역, 그리고 제주도에서는 7지역의 토양시료를 채취하여 파지를 분리한 후 전자현미경으로 관찰하여 그 형태를 알아 보았다(Table 2). 우리나라의 경우 전국의 모든 배추 재배 토양에서 파지가 나왔다.
대상 데이터
carotovorum subsp. carotovorum Pcc2 균주에서 10개의 시료가, Pcc11 균주에서 12개의 시료가 plaque를 형성하였다. P.
carotovorum subsp. carotovorum 의 피해를 한 번은 경험하였을 것으로 추정하여 먼저 평창, 태백, 고창, 무안, 해남, 제주도 대규모 배추 재배단지를 주요 시료 수집 대상으로 정하였다(Fig. 1). 국내 주요 배추 재배 단지를 겨울배추 재배단지 및 여름배추 재배단지 등 2종류로 나누어 평창, 태백 등 여름배추 재배단지의 시료채취는 8월에 하였으며 해남, 고창, 무안은 10월에 그리고 제주도의 시료는 12월에 준비하였다.
carotovorum subsp. carotovorum을 이용하여야 하는데 국내 무름병균 파지에 대한 정확한 정보가 없어 전국에서 수집한 무름병균 15종을 모두 기주로 하여 실험을 하였다(Table 1). 먼저 평창과 태백에서 수집한 토양 시료 30점씩을 대상으로 15개 균에 모두 접종하여 plaque 형성 유무를 관찰한 뒤 기주 여부를 조사하였다.
1). 국내 주요 배추 재배 단지를 겨울배추 재배단지 및 여름배추 재배단지 등 2종류로 나누어 평창, 태백 등 여름배추 재배단지의 시료채취는 8월에 하였으며 해남, 고창, 무안은 10월에 그리고 제주도의 시료는 12월에 준비하였다. 시료는 토양, 병든 식물, 또는 식물잔재 등으로 분리하여 준비하였다.
국내 주요 배추재배단지 6곳을 정하여 토양 샘플에서 무름병균을 용균할 수 있는 bacteriophage를 분리하였다. 여름배추를 재배하는 평창과 태백의 토양 샘플에서 국내에서 분리한 15개의 다른 무름병균을 기주로 파지를 분리한 결과 태백의 토양은 다양한 병원균을 기주로 증폭하는 반면 평창의 파지는 두 종류의 균에서만 증폭이 되어 매우 좁은 기주 범위를 가졌다.
국내 주요 배추 재배 단지를 겨울배추 재배단지 및 여름배추 재배단지 등 2종류로 나누어 평창, 태백 등 여름배추 재배단지의 시료채취는 8월에 하였으며 해남, 고창, 무안은 10월에 그리고 제주도의 시료는 12월에 준비하였다. 시료는 토양, 병든 식물, 또는 식물잔재 등으로 분리하여 준비하였다.
carotovorum Pcc3 균주는 평창에서 채칩한 28개 시료와 태백에서 채집한 30개 시료에서 모두 plaque를 형성하여 매우 넓은 기주 범위를 보여 주었다. 이 균주는 앞으로의 실험에서 파지의 screening에 기주로 사용이 가능한 균주로 선발하였다(Table 1).
carotovorum을 용균할 수 있는 박테리오파지 탐색 및 분포를 조사하기 위하여 채소 무름병이 발생하는 토양(감자밭, 배추밭, 무우밭 등등)과 병든 식물과 그 잔재 등을 채취하여 시료를 분리하였다. 전국에서 분리한 무름병균 15종을 파지 증식용 기주로 이용하였다. 각 토양 및 수계 시료에서 파지의 증식을 위해 토양은 적정량을 인산 완충용액에 현탁하고 수계시료는 그대로 0.
이론/모형
분리된 파지입자를 SM 완충액으로 투석하여 순수분리하고 4℃에 보존하며 이용하였다. 순수분리된 파지의 형태는 TEM을 이용하여 phage head의 크기, tail 유무와 길이 등을 분석하며 International Committee of Taxonomy of Viruses에서 제시한 형태적 분류방법에 따라 분류하였다(Aekerman 등, 1997).
성능/효과
Plaque의 크기가 4−6 mm 정도의 매우 크고 깨끗한 plaque, 1−3 mm 정도의 중간 크기의 plaque 그리고 약 0.5 mm 정도의 매우 작은 크기의 plaque를 관찰할 수 있었다(Fig. 2).
carotovorum subsp. carotovorum Pcc3 균주는 평창에서 채칩한 28개 시료와 태백에서 채집한 30개 시료에서 모두 plaque를 형성하여 매우 넓은 기주 범위를 보여 주었다. 이 균주는 앞으로의 실험에서 파지의 screening에 기주로 사용이 가능한 균주로 선발하였다(Table 1).
carotovorum Pcc3의 균주는 거의 모든 토양 샘플에서 파지를 증폭할 수 있어 앞으로 파지를 이용한 무름 병균 예찰 균주로 사용될 수 있는 가능성을 보여 주었다. 국내 무름병균을 용균할 수 있는 파지는 Myoviridae, Podoviridae, Siphoviridae 세 종류로 밝혀 졌으며 국내 거의 전 지역에서 Siphoviridae가 분리되었다.
그 뒤를 이어 Podoviridae가 78%로 매우 높게 나왔으며 Myoviridae의 경우 60지역의 시료 중 해남과 무안의 2지역, 4곳에서만 관찰되어 매우 낮게 존재함을 알 수 있었다.
본 실험에서 토양, 병든 식물, 그리고 식물 잔재 등에서 파지의 분리를 시도하였으나 토양시료에서만 plaque 형성이 가능하였다. 거의 대부분의 토양 시료는 육안으로 어떠한 병징도 관찰할 수 없는 매우 양호한 배추밭 토양이었음에도 많은 수의 plaque가 형성됨을 관찰할 수 있었다.
국내 주요 배추재배단지 6곳을 정하여 토양 샘플에서 무름병균을 용균할 수 있는 bacteriophage를 분리하였다. 여름배추를 재배하는 평창과 태백의 토양 샘플에서 국내에서 분리한 15개의 다른 무름병균을 기주로 파지를 분리한 결과 태백의 토양은 다양한 병원균을 기주로 증폭하는 반면 평창의 파지는 두 종류의 균에서만 증폭이 되어 매우 좁은 기주 범위를 가졌다. 무름병균 P.
후속연구
carotovorum subsp. carotovorum Pcc3과 같은 다양한 파지에 공통으로 기주가 될 수 있는 균주를 사용하여 채소 재배 단지의 토양에 잔존하는 무름병균의 진단 및 발병 예측도 가능할 수 있을 것이다.
여과된 수용액 시료를 기주 세균과 함께 LB 배지에 섞어서 배양하여 박테리오파지를 증식하고 고체배지에 도말하여 plaque를 분리하였다. 각 기주 세균에 따라 plaque를 재 증식하여 순수한 single plaque를 분리하고 증식하여 냉동보관하며 차후 연구에 이용하였다. 각각의 분리 파지를 다시 각종 채소에서 분리한 P.
Gill 등이 캐나다에서 50 샘플의 파지를 분리한 결과 Myoviridae와 Podoviridae만 관찰되었고 Siphoviridae는 관찰되지 않았다고 보고하였다(Gill 등, 2003). 현재 Pectobacterium을 대상으로 대규모의 파지 분포를 조사한 결과가 세계적으로 보고가 없어 P. carotovorum 종에만 Siphoviridae가 존재하는 것인지 아니면 Erwinia amylovora와 매우 유사한 우리나라의 Erwinia pyrifoliae도 Siphoviridae가 관찰되지 않을 것인지 앞으로 연구가 더 필요할 것이다(Schnabel 등, 2001; Toth 등, 1993).
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
Pectobacterium carotovorum subsp. carotovoum이 무름병을 일으키는 기작은 무엇인가?
carotovoum은 그램음성 세균으로 배추, 무, 양파 등 100여종의 거의 모든 채소과 식물에 무름병(soft rot)을 일으킨다. 병원균이 20여개의 펙틴 및 cellulose 분해 효소를 가지고 있어 거의 모든 식물의 조직을 분해시키며 무름병을 일으킨다. 증상은 잎의 밑둥에 처음엔 반점으로 나타나고 진전되면 담갈색 내지 회갈색의 부정형 병반으로 변하며 썩기 시작한다.
Pectobacterium carotovorum subsp. carotovoum은 어떤 세균인가?
병원세균 Pectobacterium carotovorum subsp. carotovoum은 그램음성 세균으로 배추, 무, 양파 등 100여종의 거의 모든 채소과 식물에 무름병(soft rot)을 일으킨다. 병원균이 20여개의 펙틴 및 cellulose 분해 효소를 가지고 있어 거의 모든 식물의 조직을 분해시키며 무름병을 일으킨다.
Pectobacterium carotovorum subsp. carotovoum이 일으키는 무름병의 증상은 무엇인가?
병원균이 20여개의 펙틴 및 cellulose 분해 효소를 가지고 있어 거의 모든 식물의 조직을 분해시키며 무름병을 일으킨다. 증상은 잎의 밑둥에 처음엔 반점으로 나타나고 진전되면 담갈색 내지 회갈색의 부정형 병반으로 변하며 썩기 시작한다. 배추 등이 결구가 되기 전에 나타나면 완전히 물러 썩어 거의 모든 식물체가 물러 식물체의 잔해조차 보기 힘들게 된다.
참고문헌 (9)
Ackerman, H. W., DuBow, M. S., Gershman, M., Karska- Wysocki, B., Kasatiya, S. S., Loessner, M. J., Mamet-Bratley, M. D. and Regue, M. 1997. Taxonomic changes in tailed of enterobacteria. Arch. Virol. 142: 1381-1390.
Eayre, C. G., Bartz, J. A. and Concelmo, D. E. 1995. Bacteriophages of Erwinia carotovora and Erwinia ananas isolated from freshwater lakes. Plant Dis. 79: 801-804.
Erskine, J. M. 1973. Characteristics of Erwinia amylovora bacteriophages and its possible role in the epidemiology of fire blight. Can. J. Microbiol. 19: 837-845.
Gross, D. C., Powelson, K. M. L., Regner, K. M. and Radamaker, G. K. 1991. A bacteriophage-typing system for surveying the diversity and distribution of strains of Erwinia carotovora in potato fields. Phytopathology 81: 220-226.
Ravensdale, M., Blom, T. J., Gracia-Garza, J. A., Svircev, A. M. and Smith, R. J. 2007. Bacteriophages and the control of Erwinia carotovora subsp. carotovora. Can. J. Plant Pathol. 29: 121-130.
Schnabel, E. L. and Jones, A. L. 2001. Isolation and characterization of five Erwinia amylovora bacteriophages and assessment of phage resistance in strains of Erwinia amylovora. Appl. Environ. Microbiol. 67: 59-64.
Toth, I., Perombelon, M. and Salmond, G. 1993. Bacteriophage $\Phi$ KP mediated generalized transduction in Erwinia carotovora subsp. carotovora. J. General Microbiology 139: 2705-2709.
Whitehead, N. A., Byers, J. T., Commander, P., Corbett, M. J., Coulthurst, S. J., Everson, L., Harris, A. K., Pemberton, C. L., Simpson, N. J., Slater, H., Smith, D. S., Welch, M., Williamson, N. and Salmond, G. P. 2002. The regulation of virulence in phytopathogenic Erwinia species: quorum sensing, antibiotics and ecological considerations. Antonie Van Leeuwenhoek 81: 223-231.
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