Brassica olerace의 주요 병해인 뿌리혹병과 시들음병에 대한 저항성 유전자원을 발굴하기 위하여, 농업유전자원정보센터로부터 제공받은 양배추(B. oleracea var capitata) 유전자원 60개와 브로콜리(B. oleracea var italica) 유전자원 6개의 뿌리혹병과 시들음병에 대한 저항성을 검정하였다. 유전자원의 뿌리혹병에 대한 저항성 검정을 위해서, 분양 받은 유전자원들의 유묘에 뿌리혹병균 Plasmodiophora brassicae의 포자현탁액을 접종하였다. 실험한 유전자원 중 양배추 유전자원 4개는 중도저항성을 보였으며, 이들 중 양배추 유전자원 'K166220'는 가장 높은 저항성을 나타냈다. 나머지 유전자원들은 감수성을 보였다. 한편, 유전자원의 시들음병에 대한 저항성을 검정하기 위하여 분양 받은 유전자원 유묘의 뿌리를 Fusarium oxysporum f. sp. conglutinans 포자 현탁액에 침지하여 접종하였다. 실험한 유전자원 중 양배추 유전자원 17개와 브로콜리 유전자원 5개는 저항성, 양배추 유전자원 16개는 중도저항성 그리고 나머지 유전자원은 감수성이었다. 특히 양배추 유전자원 3종('IT227115', 'K161791', 'K173350')과 브로콜리 유전자원 2종('IT227100', 'IT227099')은 시들음병에 대하여 높은 저항성을 보였다. 본 연구에서 확인된 뿌리혹병과 시들음병 저항성 유전자원들은 뿌리혹병과 시들음병 저항성 육종에 이용될 수 있을 것이다.
Brassica olerace의 주요 병해인 뿌리혹병과 시들음병에 대한 저항성 유전자원을 발굴하기 위하여, 농업유전자원정보센터로부터 제공받은 양배추(B. oleracea var capitata) 유전자원 60개와 브로콜리(B. oleracea var italica) 유전자원 6개의 뿌리혹병과 시들음병에 대한 저항성을 검정하였다. 유전자원의 뿌리혹병에 대한 저항성 검정을 위해서, 분양 받은 유전자원들의 유묘에 뿌리혹병균 Plasmodiophora brassicae의 포자현탁액을 접종하였다. 실험한 유전자원 중 양배추 유전자원 4개는 중도저항성을 보였으며, 이들 중 양배추 유전자원 'K166220'는 가장 높은 저항성을 나타냈다. 나머지 유전자원들은 감수성을 보였다. 한편, 유전자원의 시들음병에 대한 저항성을 검정하기 위하여 분양 받은 유전자원 유묘의 뿌리를 Fusarium oxysporum f. sp. conglutinans 포자 현탁액에 침지하여 접종하였다. 실험한 유전자원 중 양배추 유전자원 17개와 브로콜리 유전자원 5개는 저항성, 양배추 유전자원 16개는 중도저항성 그리고 나머지 유전자원은 감수성이었다. 특히 양배추 유전자원 3종('IT227115', 'K161791', 'K173350')과 브로콜리 유전자원 2종('IT227100', 'IT227099')은 시들음병에 대하여 높은 저항성을 보였다. 본 연구에서 확인된 뿌리혹병과 시들음병 저항성 유전자원들은 뿌리혹병과 시들음병 저항성 육종에 이용될 수 있을 것이다.
Clubroot and Fusarium wilt of cole crops (Brassica oleracea L.) are destructive diseases which for many years has brought a decline in quality and large losses in yields all over the world. The breeding of resistant cultivars is an effective approach to reduce the use of chemical fungicides and mini...
Clubroot and Fusarium wilt of cole crops (Brassica oleracea L.) are destructive diseases which for many years has brought a decline in quality and large losses in yields all over the world. The breeding of resistant cultivars is an effective approach to reduce the use of chemical fungicides and minimize crop losses. This study was conducted to evaluate the resistance of 60 cabbage (B. oleracea var. capitata) and 6 broccoli (B. oleracea var. italica) lines provided by The RDA-Genebank Information Center to clubroot and Fusarium wilt. To investigate resistance to clubroot, seedlings of the genetic resources were inoculated with Plasmodiophora brassicae by drenching the roots with a mixed spore suspension (1 : 1) of two isolates. Of the tested genetic resources, four cabbage lines were moderately resistant and 'K166220' represented the highest resistance to P. brassicae. The others were susceptible to clubroot. On the other hand, to select resistant plants to Fusarium wilt, the genetic resources were inoculated with Fusarium oxysporum f. sp. conglutinans by dipping the roots in spore suspension of the fungus. Among them, 17 cabbage and 5 broccoli lines were resistant, 16 cabbage lines were moderately resistant, and the others were susceptible to Fusarium wilt. Especially, three cabbage ('IT227115', 'K161791', 'K173350') and two broccoli ('IT227100', 'IT227099') lines were highly resistant to the fungus. We suggest that the resistant genetic resources can be used as a basic material for resistant B. oleracea breeding system against clubroot and Fusarium wilt.
Clubroot and Fusarium wilt of cole crops (Brassica oleracea L.) are destructive diseases which for many years has brought a decline in quality and large losses in yields all over the world. The breeding of resistant cultivars is an effective approach to reduce the use of chemical fungicides and minimize crop losses. This study was conducted to evaluate the resistance of 60 cabbage (B. oleracea var. capitata) and 6 broccoli (B. oleracea var. italica) lines provided by The RDA-Genebank Information Center to clubroot and Fusarium wilt. To investigate resistance to clubroot, seedlings of the genetic resources were inoculated with Plasmodiophora brassicae by drenching the roots with a mixed spore suspension (1 : 1) of two isolates. Of the tested genetic resources, four cabbage lines were moderately resistant and 'K166220' represented the highest resistance to P. brassicae. The others were susceptible to clubroot. On the other hand, to select resistant plants to Fusarium wilt, the genetic resources were inoculated with Fusarium oxysporum f. sp. conglutinans by dipping the roots in spore suspension of the fungus. Among them, 17 cabbage and 5 broccoli lines were resistant, 16 cabbage lines were moderately resistant, and the others were susceptible to Fusarium wilt. Especially, three cabbage ('IT227115', 'K161791', 'K173350') and two broccoli ('IT227100', 'IT227099') lines were highly resistant to the fungus. We suggest that the resistant genetic resources can be used as a basic material for resistant B. oleracea breeding system against clubroot and Fusarium wilt.
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문제 정의
본 연구는 양배추와 브로콜리의 뿌리혹병과 시들음병 저항성 품종 육성을 위한 유전자원을 발굴하기 위하여 2012년과 2013년에 농촌진흥청 농업유전자원정보센터로부터 분양 받은 양배추 유전자원 60개와 브로콜리 유전자원 6개에 대한 저항성을 검정하였다.
제안 방법
Brassica olerace의 주요 병해인 뿌리혹병과 시들음병에 대한 저항성 유전자원을 발굴하기 위하여, 농업유전자원정보센터로부터 제공받은 양배추(B. oleracea var capitata) 유전자원 60개와 브로콜리(B. oleracea var italica) 유전자원 6개의 뿌리혹병과 시들음병에 대한 저항성을 검정하였다. 유전자원의 뿌리혹병에 대한 저항성 검정을 위해서, 분양 받은 유전자원들의 유묘에 뿌리혹병균 Plasmodiophora brassicae의 포자현탁액을 접종하였다.
sp. conglutinans 포자 현탁액에 침지하여 접종하였다. 실험한 유전자원 중 양배추 유전자원 17개와 브로콜리 유전자원 5개는 저항성, 양배추 유전자원 16개는 중도저항성 그리고 나머지 유전자원은 감수성이었다.
6 이상은 감수성으로 판정하였다. 모든 실험은 10반복으로 2회 실시하였다.
뿌리혹병균을 접종한 유묘는 20℃ 항온항습실에서 하루에 14시간씩 광을 조사하면서 1주일 동안 배양한 후에 온실(20 ± 5℃)로 옮겨 재배하였다.
수확한 포자는 멸균수로 희석하고 광학현미경 하에서 hemocytometer로 측정하고 물로 희석하여 접종원의 포자 농도를 1.0 × 107 spores/ml로 조정하였다.
시들음병균을 접종한 유묘는 25℃ 습실상에서 24시간 동안 배양한 후에 25℃ 항온항습실로 이동하여 하루에 12시간씩 광을 처리하며 재배하였다. 접종 3주일 후에 물관의 갈변 유무와 식물체의 생육 정도에 따른 발병도(disease index)를 조사하였다(Baik 등, 2011).
시들음병에 대한 저항성 검정을 위해서는 원예용상토 5호(부농사)를 넣은 8 × 16 연결 포트(20 ml/pot, 범농사)에 종자를 포트 당 1립씩 파종하고 온실(25 ± 5℃)에서 14일간 재배한 유묘를 실험에 사용하였다.
온실에서 재배한 유묘의 뿌리를 수돗물로 세척하여 흙을 제거하고 준비된 포자현탁액에 30분 동안 침지하여 접종한 후에 5 × 8 육묘용 연결 포트(68 ml/pot, 범농사)에 원예용상토 5호(부농사)를 넣고 접종한 유묘를 이식하여 시들음병균을 접종하였다.
oleracea var italica) 유전자원 6개의 뿌리혹병과 시들음병에 대한 저항성을 검정하였다. 유전자원의 뿌리혹병에 대한 저항성 검정을 위해서, 분양 받은 유전자원들의 유묘에 뿌리혹병균 Plasmodiophora brassicae의 포자현탁액을 접종하였다. 실험한 유전자원 중 양배추 유전자원 4개는 중도저항성을 보였으며, 이들 중 양배추 유전자원 ‘K166220’는 가장 높은 저항성을 나타냈다.
이들의 뿌리혹병에 대한 저항성을 검정하기 위하여, 5 × 8 육묘용 연결 포트(80 ml/pot, 범농사)에 원예용상토 5호(부농사)를 넣고 각 유전자원의 종자를 10포트씩 그리고 포트 당 2립씩 파종하고 온실(25 ± 5℃)에서 재배하였다.
뿌리혹병균 접종을 위해서는 보관 중인 GN과 PC 균주를 꺼내어 흐르는 수돗물에 수 차례 세척하여 이물질을 제거하고 각각의 균주를 동량씩 혼합하여 Waring blender에 넣고 멸균수를 첨가한 후에 마쇄하였다. 이를 2겹의 거즈로 걸러 식물조직을 제거한 포자현탁액을 광학현미경 하(300배)에서 hemocytometer를 이용하여 포자농도를 측정하였다. 2012년에 분양 받은 유전자원은 온실에서 재배한 유묘에 1.
강원도 강릉시 왕산면 대기리에 위치한 배추 포장에서 채집한 뿌리혹병 이병조직 1 g을 취해 휴면포자를 수확한 후에 온실에서 재배한 본엽 2엽기 배추(‘노랑김장’, 몬산토코리아사)에 접종하고 20℃ 항온항습실에서 1주일 동안 재배하였다. 이를 뿌리혹병이 발생한 적이 없는 한국화학연구원 포장에 정식하고 60일 동안 통상적인 방법으로 관리하면서 재배한 후에 뿌리(이병조직)를 수확하였다. 이뿌리혹병균을 GN 균주(race 9)로 명명하였다(Jo 등, 2010).
뿌리혹병균을 접종한 유묘는 20℃ 항온항습실에서 하루에 14시간씩 광을 조사하면서 1주일 동안 배양한 후에 온실(20 ± 5℃)로 옮겨 재배하였다. 접종 6주일 후에 뿌리를 수확하여 뿌리혹의 발생 정도(disease severity)에 따라 발병도(disease index)를 조사하였다. 뿌리혹병의 병조사 기준은 0 = 뿌리혹병 발생이 없음, 1 = 측근에 작은 혹이 착생되어 서로 독립하여 존재, 2 = 측근에 비교적 큰 혹이 착생됨, 3 = 주근에 큰 혹이 착생되어 서로 접합됨, 4 = 주근에 매우 큰 혹이 착생됨 등의 5단계로 하였다(Kuginuki 등, 1999; Suwabe 등, 2003).
접종한 유묘는 20℃ 항온항습실에서 1주일 동안 배양한 후에 큰 포트로 이식하고 온실(20 ± 5℃)에서 60일 동안 재배한 후에 배추 뿌리를 수확하였다.
이들의 뿌리혹병에 대한 저항성을 검정하기 위하여, 5 × 8 육묘용 연결 포트(80 ml/pot, 범농사)에 원예용상토 5호(부농사)를 넣고 각 유전자원의 종자를 10포트씩 그리고 포트 당 2립씩 파종하고 온실(25 ± 5℃)에서 재배하였다. 종자가 발아한 후 생장이 고른 개체로 포트 당 1주씩 남기고 솎아 주었으며, 파종 후 14일 동안 재배한 유묘를 실험에 사용하였다. 모든 실험에는 양배추와 브로콜리 각각의 감수성 대조 품종으로 ‘오조라’(사카타코리아)와 ‘베리돔’(한국다끼이)을 그리고 양배추 저항성 대조 품종으로는 ‘Badger Shipper’와 ‘Jersey Queen’을 사용하여 함께 실험하였다(Jo 등, 2012).
대상 데이터
2012년에 분양 받은 유전자원은 온실에서 재배한 유묘에 1.7 × 108 spores/ml 농도의 포자현탁액을 포트 당 5 ml씩 관주하여 접종하였다.
강원도 강릉시 왕산면 대기리에 위치한 배추 포장에서 채집한 뿌리혹병 이병조직 1 g을 취해 휴면포자를 수확한 후에 온실에서 재배한 본엽 2엽기 배추(‘노랑김장’, 몬산토코리아사)에 접종하고 20℃ 항온항습실에서 1주일 동안 재배하였다.
그리고 강원도 평창군 안흥면 상안리의 배추 포장에서 채집한 뿌리혹병 이병조직 1 g에서 휴면포자를 수확하고 2엽기의 배추유묘(‘노랑김장’, 몬산토코리아사)에 접종하였다.
모든 실험에는 양배추와 브로콜리 각각의 감수성 대조 품종으로 ‘오조라’(사카타코리아)와 ‘베리돔’(한국다끼이)을 그리고 양배추 저항성 대조 품종으로는 ‘Badger Shipper’와 ‘Jersey Queen’을 사용하여 함께 실험하였다(Jo 등, 2012).
뿌리혹병과 시들음병에 대한 저항성 유전자원을 탐색하고자 농촌진흥청 국립농업과학원 농업유전자원 정보센터(RDA-Genebank Information Center)로부터 2012년에 브로콜리 유전자원 6개와 양배추 유전자원 8개를, 그리고 2013년에 양배추 유전자원 52개를 분양 받았다. 이들의 뿌리혹병에 대한 저항성을 검정하기 위하여, 5 × 8 육묘용 연결 포트(80 ml/pot, 범농사)에 원예용상토 5호(부농사)를 넣고 각 유전자원의 종자를 10포트씩 그리고 포트 당 2립씩 파종하고 온실(25 ± 5℃)에서 재배하였다.
시들음병 저항성 검정에는 저항성과 감수성 대조 품종으로 각각 ‘YR 호남’(아시아 종묘)과 ‘레드마트’(아시아종묘) 양배추 품종을 실험에 사용하였다(Baik 등, 2011).
시들음병에 대한 저항성 검정을 위해서는 원예용상토 5호(부농사)를 넣은 8 × 16 연결 포트(20 ml/pot, 범농사)에 종자를 포트 당 1립씩 파종하고 온실(25 ± 5℃)에서 14일간 재배한 유묘를 실험에 사용하였다. 유전자원 당 15포트를 파종하여 그 중 생장이 고른 10개체를 실험에 사용하였다. 시들음병 저항성 검정에는 저항성과 감수성 대조 품종으로 각각 ‘YR 호남’(아시아 종묘)과 ‘레드마트’(아시아종묘) 양배추 품종을 실험에 사용하였다(Baik 등, 2011).
성능/효과
그리고 2013년에 분양 받은 양배추 유전자원 52개의 저항성 검정 결과, 저항성 유전자원은 13개, 중도저항성은 13개 그리고 나머지 26개 유전자원은 감수성으로 확인되었고, 이들 중 특히 ‘K161791’와 ‘K173350’은 각각 0.2와 0.4의 낮은 발병도를 나타내어 시들음병에 대한 고도의 저항성 유전자원임을 알 수 있었다(Table 4, Fig. 2).
본 연구에서도 뿌리혹병에 대하여 고도의 저항성을 보이는 양배추와 브로콜리 유전자원은 없었다. 하지만 중도저항성을 보인 4개 유전자원(‘IT227118’, ‘IT227113’, ‘IT223342’, ‘K166220’)을 선발할 수 있었으며, 특히 ‘K166220’은 향후에 양배추 뿌리혹병 저항성 육종에서 이용될 수 있을 것으로 생각되었다.
conglutinans 포자 현탁액에 침지하여 접종하였다. 실험한 유전자원 중 양배추 유전자원 17개와 브로콜리 유전자원 5개는 저항성, 양배추 유전자원 16개는 중도저항성 그리고 나머지 유전자원은 감수성이었다. 특히 양배추 유전자원 3종(‘IT227115’, ‘K161791’, ‘K173350’)과 브로콜리 유전자원 2종(‘IT227100’, ‘IT227099’)은 시들음병에 대하여 높은 저항성을 보였다.
실험한 유전자원 중 양배추 유전자원 4개는 중도저항성을 보였으며, 이들 중 양배추 유전자원 ‘K166220’는 가장 높은 저항성을 나타냈다.
특히 양배추 유전자원 3종(‘IT227115’, ‘K161791’, ‘K173350’)과 브로콜리 유전자원 2종(‘IT227100’, ‘IT227099’)은 시들음병에 대하여 높은 저항성을 보였다.
후속연구
conglutinans KR3(race 1)에 의한 시들음병에 고도의 저항성을 보인 양배추 유전자원 3종(‘IT227115’, ‘K161791’, ‘K173350’)과 브로콜리 2종(‘IT227100’, ‘IT227099’)은 앞으로 race 2에도 저항성을 나타내는 지를 확인할 필요가 있으며, race 2에도 저항성을 나타낸다면 시들음병 저항성 육종에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 생각된다.
특히 양배추 유전자원 3종(‘IT227115’, ‘K161791’, ‘K173350’)과 브로콜리 유전자원 2종(‘IT227100’, ‘IT227099’)은 시들음병에 대하여 높은 저항성을 보였다. 본 연구에서 확인된 뿌리혹병과 시들음병 저항성 유전자원들은뿌리혹병과시들음병저항성육종에이용될수있을것이다.
conglutinans는 A type 양배추 품종에 비병원성을 나타내는 race 1과 병원성을 나타내는 race 2가 있다(Bosland와 Williams, 1984). 우리나라에서는 아직 race 2가 보고되지 않았지만, 이에 대한 새로운 저항성 유전자원의 탐색은 필요할 것이다.
하지만 중도저항성을 보인 4개 유전자원(‘IT227118’, ‘IT227113’, ‘IT223342’, ‘K166220’)을 선발할 수 있었으며, 특히 ‘K166220’은 향후에 양배추 뿌리혹병 저항성 육종에서 이용될 수 있을 것으로 생각되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
뿌리혹병의 토양전염성 활물 기생체는 무엇인가?
토양전염성 활물 기생체인 Plasmodiophora brassicae Woron. 에 의해 발생하는 뿌리혹병은 Brassica 작물인 배추, 양배추, 꽃양배추, 브로콜리, 무 등에 발생한다(Kim 등, 2003; Yoon 등, 2010; Zhang 등, 2005).
양배추에 발생하는 병해 중, 국내에서는 어떤 병들이 보고되었는가?
양배추에 발생하는 병해로 국내에서는 뿌리혹병(clubroot), 시들음병(Fusarium wilt) 및 검은썩음병(black rot) 등 14종이 보고되었다(KSPP, 2009). 이들 중 뿌리혹병과 시들음병은 양배추뿐 아니라 다양한 배추과 작물에 전 세계적으로 발생하여 막대한 피해를 일으키고 있는 매우 중요한 병해이다.
뿌리혹병을 방제하기 어려운 이유는 무엇인가?
뿌리혹병의 방제 방법으로는 합성 살균제를 이용한 화학적 방제와 비기주 작물과의 윤작, pH 조절, 그리고 청결한 환경관리 등의 재배적 방법이 있다. 하지만 병원균이 토양 속에서 휴면포자로 오랜 기간 생존이 가능하고 배추과에 속하는 많은 식물에 병원성을 가지므로 이 병을 방제하기 어려운 실정이다(Dobson 등, 1983; Niwa 등, 2008; Voorrips, 1995). 따라서 농약을 사용하지 않고 친환경적으로 재배가 가능한 저항성 품종에 대한 요구가 증가하고 있다.
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