감자 역병균(Phytophthora infestans)의 교배형과 metalaxyl 및 dimethomorph에 대한 반응 Mating Types of Phytophthora infestans Isolates and Their Responses to Metalaxyl and Dimethomorph in Korea원문보기
2009년부터 2011년까지 주요 감자 재배지에서 채집한 잎으로부터 감자 역병균을 분리하여 교배형, metalaxyl과 dimethomorph에 대한 반응을 조사하였다. 2009년에 분리한 99개 균주는 모두 A1 교배형이었다. 2010년의 64개 균주 중 2개 균주와 2011년의 78개 균주 중 2개 균주만 A2 교배형이었으며, 이들은 밀양 지역에서만 분리되었다. Metalaxyl 저항성 조사 결과 2009년에 조사된 균주 중 13.1%가 저항성, 3.1%가 중도 저항성, 83.8%가 감수성이었으며, 2010년 균주 중에서는 19.4%가 저항성, 4.8%가 중도 저항성, 75.8%가 감수성으로 나타났고 2011년에는 저항성이 23.1%, 중도 저항성이 9.0%, 감수성이 67.9%로 나타났다. Metalaxyl에 대한 저항성은 약제 살포횟수가 많은 시설하우스 재배지와 씨감자 재배지에서 주로 증가하는 것으로 나타났다. 2009년에 분리된 균주 중 dimethomorph에 대한 MIC 값이 $1.0-5.0{\mu}g/ml$인 균주는 17.2%였고 2010년과 2011년에는 각각 19.0%와 15.4%로 나타났다. 그러나 $5.0{\mu}g/ml$에서 자라는 균주는 없어 dimethomorph에 저항성인 균주는 출현하지 않은 것으로 판단하였다.
2009년부터 2011년까지 주요 감자 재배지에서 채집한 잎으로부터 감자 역병균을 분리하여 교배형, metalaxyl과 dimethomorph에 대한 반응을 조사하였다. 2009년에 분리한 99개 균주는 모두 A1 교배형이었다. 2010년의 64개 균주 중 2개 균주와 2011년의 78개 균주 중 2개 균주만 A2 교배형이었으며, 이들은 밀양 지역에서만 분리되었다. Metalaxyl 저항성 조사 결과 2009년에 조사된 균주 중 13.1%가 저항성, 3.1%가 중도 저항성, 83.8%가 감수성이었으며, 2010년 균주 중에서는 19.4%가 저항성, 4.8%가 중도 저항성, 75.8%가 감수성으로 나타났고 2011년에는 저항성이 23.1%, 중도 저항성이 9.0%, 감수성이 67.9%로 나타났다. Metalaxyl에 대한 저항성은 약제 살포횟수가 많은 시설하우스 재배지와 씨감자 재배지에서 주로 증가하는 것으로 나타났다. 2009년에 분리된 균주 중 dimethomorph에 대한 MIC 값이 $1.0-5.0{\mu}g/ml$인 균주는 17.2%였고 2010년과 2011년에는 각각 19.0%와 15.4%로 나타났다. 그러나 $5.0{\mu}g/ml$에서 자라는 균주는 없어 dimethomorph에 저항성인 균주는 출현하지 않은 것으로 판단하였다.
Phytophthora infestans was isolated from potato leaves collected from main potato producing areas in Korea during 2009-2011. In 2009, 99 isolates tested were all A1 mating type. Two of 64 isolates in 2010 and two of 78 isolates in 2011 were A2 mating type and they were found only in Miryang area. Am...
Phytophthora infestans was isolated from potato leaves collected from main potato producing areas in Korea during 2009-2011. In 2009, 99 isolates tested were all A1 mating type. Two of 64 isolates in 2010 and two of 78 isolates in 2011 were A2 mating type and they were found only in Miryang area. Among 99 isolates examined in 2009, 13.1% was resistant to metalaxyl, 3.1% was intermediate resistant and 83.8% was sensitive. In 2010, 19.4% of 62 isolates was resistant, 4.8% was intermediate and 75.8% was sensitive. Metalaxyl resistant, intermediate and sensitive isolates collected in 2011 were 23.1%, 9.0% and 67.9%, respectively. Metalaxyl resistant isolates increased mainly in winter cropping areas and seed potato producing areas where fungicides were sprayed more often. Frequencies of isolates showing minimum inhibition concentration of dimethomorph at $1.0-5.0{\mu}g/ml$ were 17.2% in 2009, 19.0% in 2010 and 15.4% in 2011. However, there was no evidence for occurrence of resistant isolate to dimethomorph because no isolate was able to grow at $5.0{\mu}g/ml$.
Phytophthora infestans was isolated from potato leaves collected from main potato producing areas in Korea during 2009-2011. In 2009, 99 isolates tested were all A1 mating type. Two of 64 isolates in 2010 and two of 78 isolates in 2011 were A2 mating type and they were found only in Miryang area. Among 99 isolates examined in 2009, 13.1% was resistant to metalaxyl, 3.1% was intermediate resistant and 83.8% was sensitive. In 2010, 19.4% of 62 isolates was resistant, 4.8% was intermediate and 75.8% was sensitive. Metalaxyl resistant, intermediate and sensitive isolates collected in 2011 were 23.1%, 9.0% and 67.9%, respectively. Metalaxyl resistant isolates increased mainly in winter cropping areas and seed potato producing areas where fungicides were sprayed more often. Frequencies of isolates showing minimum inhibition concentration of dimethomorph at $1.0-5.0{\mu}g/ml$ were 17.2% in 2009, 19.0% in 2010 and 15.4% in 2011. However, there was no evidence for occurrence of resistant isolate to dimethomorph because no isolate was able to grow at $5.0{\mu}g/ml$.
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문제 정의
우리나라에서도 dimethomorph가 1993년 감자 역병에 등록된 이후 방제 효과가 탁월하여 가장 널리 사용되는 약제 중 하나로 이 약제에 대한 저항성균의 출현은 감자 역병 방제에 큰 위협이 될 수 있다. 따라서 본 연구는 우리나라 감자 주산지에서 분리한 역병균의 교배형, metalaxyl과 dimethomorph에 대한 반응을 조사하여 역병균 집단의 변동을 살펴보고 약제 저항성을 모니터링하여 효과적인 방제대책을 수립하기 위하여 수행하였다.
제안 방법
10% V8-juice agar 배지에서 7-10일 동안 키운 지역별 분리균주의 균총 선단부를 직경 7mm의 cork borer로 떼어내 약제 배지의 중앙에 올려놓고 18ºC에서 7일 동안 배양하였다.
2009년부터 2011년까지 주요 감자 재배지에서 채집한 잎으로부터 감자 역병균을 분리하여 교배형, metalaxyl과 dimethomorph에 대한 반응을 조사하였다. 2009년에 분리한 99개 균주는 모두 A1 교배형이었다.
반응 결과는 무처리와 대비하여 5 mg/ml과 100 mg/ml 농도에서 40% 이상의 균사생장을 했을 경우는 저항성, 5 mg/ml 농도에서만 무처리 대비 40% 이상의 균사생장을 했을 경우는 중도 저항성, 5 mg/ml 농도에서 무처리 대비 40% 미만의 균사생장을 했을 경우는 감수성으로 구분하였다. Dimethomorph에 대한 반응 실험을 위해서는 원제(97%)를 acetone에 용해하여 0, 0.5, 1, 5mg/ml 농도가 되도록 10% V8-juice agar 배지에 첨가하였다. 10% V8-juice agar 배지에서 7-10일 동안 자란 지역별 균주의 균총 선단부를 직경 7 mm의 corkborer로 떼어내 약제배지의 중앙에 올려놓고18ºC에서 7일 동안 배양하였다.
지역별로 분리한 감자 역병균의 약제에 대한 반응은 metalaxyl과 dimethomorph에 대해 in vitro실험을 통해 수행하였으며, 약제는 각각 신젠타코리아(주)와 한국BASF(주)로부터 원제를 분양받아 사용하였다. Metalaxyl에 대한 저항성 실험을 위해 원제(98%)를 dimethyl sulfoxide(DMSO)에 용해하여 0, 5, 100 mg/ml 농도가 되도록 10% V8-juice agar 배지에 첨가하였다. 10% V8-juice agar 배지에서 7-10일 동안 키운 지역별 분리균주의 균총 선단부를 직경 7mm의 cork borer로 떼어내 약제 배지의 중앙에 올려놓고 18ºC에서 7일 동안 배양하였다.
감염된 감자 잎에서 병원균을 분리하기 위해 병든 조직을 0.5 × 0.5 cm 정도로 잘라내어 잎 뒷면이 위로 가도록 water agar 배지가 담긴 Petri dish의 뚜껑에 올려 두었다.
10% V8-juice agar 배지에서 7-10일 동안 자란 지역별 균주의 균총 선단부를 직경 7 mm의 corkborer로 떼어내 약제배지의 중앙에 올려놓고18ºC에서 7일 동안 배양하였다. 균총의 직경을 측정하여 역병균의 균사생장을 완전히 억제하는 농도(MIC, minimum inhibitory concentration) 범위를 구하였다.
10% V8-juice agar 배지에 7-10일 동안 키운 지역별 분리균주와 교배형 표준 균주의 균총 선단부를 직경 7 mm의 cork borer로 떼어내 10% 맑은 V8-juice agar 배지 위에 대칭되게 올려놓은 다음 18°C에서 10일 동안 배양하였다. 분리 균주와 대조 균주의 균사가 만나는 부위를 광학현미경으로 관찰하여 A1형과 대치 배양하였을 때 난포자가 형성되면 A2, A2형과 대치 배양하였을 때 난포자가 형성되면 A1형으로 결정하였다.
대상 데이터
균주 수집. 여름감자 재배지인 강원도 강릉시 왕산면, 홍천군 내면, 정선군 임계면, 평창군 대관령면, 양구군 해안면 등과 겨울 시설재배지인 경상남도 밀양시 하남읍과 전라북도 남원시 금지면, 봄감자 재배지인 제주특별자치도 서귀포시 대정읍 일대의 포장에서 2009-2011년에 병든 잎을 채집하였다. 감염된 감자 잎에서 병원균을 분리하기 위해 병든 조직을 0.
균주 수집. 전국의 주요 감자 재배지로부터 2009년에 99개 균주, 2010년에 64개 균주 그리고 2011년에 78개 균주를 분리하였다. 2010년의 경우 이상 고온으로 준고랭지인 강원도 평창군 용평면에서 분리된 균주가 없었으며, 고랭지인 왕산면 대기리에서 분리한 균주수가 적었다.
약제에 대한 반응 조사. 지역별로 분리한 감자 역병균의 약제에 대한 반응은 metalaxyl과 dimethomorph에 대해 in vitro실험을 통해 수행하였으며, 약제는 각각 신젠타코리아(주)와 한국BASF(주)로부터 원제를 분양받아 사용하였다. Metalaxyl에 대한 저항성 실험을 위해 원제(98%)를 dimethyl sulfoxide(DMSO)에 용해하여 0, 5, 100 mg/ml 농도가 되도록 10% V8-juice agar 배지에 첨가하였다.
교배형 결정. 지역별로 분리한 균주의 교배형을 결정하기 위하여 A1형(KA-2)과 A2형(BC-3) 표준균주를 강릉원주대학교 식물생명과학과로부터 분양받아 사용하였다. 10% V8-juice agar 배지에 7-10일 동안 키운 지역별 분리균주와 교배형 표준 균주의 균총 선단부를 직경 7 mm의 cork borer로 떼어내 10% 맑은 V8-juice agar 배지 위에 대칭되게 올려놓은 다음 18°C에서 10일 동안 배양하였다.
성능/효과
2010년의 64개 균주 중 2개 균주와 2011년의 78개 균주 중 2개 균주만 A2 교배형이었으며, 이들은 밀양 지역에서만 분리되었다. Metalaxyl 저항성 조사 결과 2009년에 조사된 균주 중 13.1%가 저항성, 3.1%가 중도 저항성, 83.8%가 감수성이었으며, 2010년 균주 중에서는 19.4%가 저항성, 4.8%가 중도 저항성, 75.8%가 감수성으로 나타났고 2011년에는 저항성이 23.1%, 중도 저항성이 9.0%, 감수성이 67.9%로 나타났다. Metalaxyl에 대한 저항성은 약제 살포횟수가 많은 시설하우스 재배지와 씨감자 재배지에서 주로 증가하는 것으로 나타났다.
9%로 나타났다. Metalaxyl에 대한 저항성은 약제 살포횟수가 많은 시설하우스 재배지와 씨감자 재배지에서 주로 증가하는 것으로 나타났다. 2009년에 분리된 균주 중 dimethomorph에 대한 MIC 값이 1.
본 연구에서 유일하게 A2 교배형이 분리된 밀양시 하남읍 명례리의 겨울 시설하우스 재배지는 보온을 위하여 환기를 충분히 하지 않기 때문에 하우스 내부가 포화습도로 유지되는 시간이 길었다. 따라서 역병 발생이 많았는데 하우스 내에서 약제를 살포하는 것이 어렵기 때문에 일부 농가에서는 파종 전 경운을 할 때 감자에 등록되지 않은 metalaxyl 입제를 관행적으로 살포하는 것이 확인되었다. 그 결과 다른 지역에서는 발견되지 않았던 A2 교배형이 발생한 것으로 판단되었다.
4%이었다. 반면 정선군 임계면, 평창군 대관령면, 양구군 해안면, 강릉시 왕산면의 씨감자 재배지에서 분리한 57개 균주에서는 19.3%가 저항성, 1.8%가 중도 저항성, 78.9%가 감수성으로 나타나 씨감자 재배지의 저항성 균주 비율이 일반감자 재배지보다 높은 것으로 나타났다. 2010년에는 시설재배지인 밀양시 하남읍의 4균주, 남원시 금지면의 3개 균주 그리고 씨감자 재배 지인 평창군 대관령면의 5개 균주가 저항성으로 조사되어 그 비율이 2009년의 13.
10% V8-juice agar 배지에서 7-10일 동안 키운 지역별 분리균주의 균총 선단부를 직경 7mm의 cork borer로 떼어내 약제 배지의 중앙에 올려놓고 18ºC에서 7일 동안 배양하였다. 반응 결과는 무처리와 대비하여 5 mg/ml과 100 mg/ml 농도에서 40% 이상의 균사생장을 했을 경우는 저항성, 5 mg/ml 농도에서만 무처리 대비 40% 이상의 균사생장을 했을 경우는 중도 저항성, 5 mg/ml 농도에서 무처리 대비 40% 미만의 균사생장을 했을 경우는 감수성으로 구분하였다. Dimethomorph에 대한 반응 실험을 위해서는 원제(97%)를 acetone에 용해하여 0, 0.
4%라고 하였다. 본 연구에서 2009-2011년의 저항성 균주와 중도 저항성 균주의 비율은 각각 18.0%와 5.4%로 이전 연구에 비해 현저히 감소하였음을 알 수 있었다. 조사기간 동안 감자 역병에 등록된 metalaxyl이 포함된 약제로는 metalaxyl-M과 chlorothalonil, dimethomorph, famoxadone 각각의 혼합제가 생산, 출하되고(농약연보, 2013) 있었으나 그 양은 감소하는 경향이었으며, 최근 작용 기작이 다른 원제들 간의 혼합제가 많이 사용되면서 저항성 균주의 발생이 감소하는 것으로 판단된다.
이러한 결과는 1990년대 중반부터 감자 역병 방제제인 metalaxyl 의 사용이 감소되면서 metalaxyl에 저항성을 갖는 A2 교배형의 감소가 일어났기 때문으로 판단되며 이는 90년대 후반 유럽과 북아메리카에서의 경향과 유사한 결과이다(Shattock, 2002). 본 연구에서 유일하게 A2 교배형이 분리된 밀양시 하남읍 명례리의 겨울 시설하우스 재배지는 보온을 위하여 환기를 충분히 하지 않기 때문에 하우스 내부가 포화습도로 유지되는 시간이 길었다. 따라서 역병 발생이 많았는데 하우스 내에서 약제를 살포하는 것이 어렵기 때문에 일부 농가에서는 파종 전 경운을 할 때 감자에 등록되지 않은 metalaxyl 입제를 관행적으로 살포하는 것이 확인되었다.
3%가 A1형으로 나타나한 지역을 제외하고 A2 교배형을 확인할 수 없었다. 본 연구에서는 전국의 주요 감자 재배지에서 3년간 분리한 241개 균주의 98.4%가 A1형으로 나타나, 겨울 하우스 재배지 한 곳을 제외한 모든 재배지에서 A1 교배형이 우점하고 있음을 알 수 있었다. 이러한 결과는 1990년대 중반부터 감자 역병 방제제인 metalaxyl 의 사용이 감소되면서 metalaxyl에 저항성을 갖는 A2 교배형의 감소가 일어났기 때문으로 판단되며 이는 90년대 후반 유럽과 북아메리카에서의 경향과 유사한 결과이다(Shattock, 2002).
후속연구
그러나 metalaxyl 저항성 균주의 발생이 증가한 지역들에 대해서는 metalaxyl 사용여부 등 자세한 약제살포 현황 조사 및 저항성 유발 원인의 분석이 필요한 것으로 생각된다. 또한 역병균 집단의 변동을 뒷받침할 수 있는 분자유전학적 방법의 활용이 필요한 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
시나믹산 유도체인 dimethomorph의 특징은?
Metalaxyl 저항성 균의 출현에 따라 작용 기작이 다른 약제가 요구되었고 그 중 하나로 시나믹산 유도체인 dimethomorph가 잎 표면에서의 잔류기간이 길고, metalaxyl 저항성 균에도 약효가 뛰어나 1990년대 초부터 전 세계에서 Peronosporaceae와 Phytophthora 속 병원균의 방제에 사용되고 있다(Albert 등, 1988; Cohen 등, 1995). 우리나라에서도 dimethomorph가 1993년 감자 역병에 등록된 이후 방제 효과가 탁월하여 가장 널리 사용되는 약제 중 하나로 이 약제에 대한 저항성균의 출현은 감자 역병 방제에 큰 위협이 될 수 있다.
감자 역병이란?
감자 역병은 Phytophthora infestans에 의해 발생하며 전파력이 매우 강해 감자에 큰 피해를 유발하는 병이다(Hooker, 1981). 감자 역병균은 주로 무성생식에 의하여 형성된 분생포 자가 공기전염을 통해 대량 확산되며 괴경 등에서 균사체로 월동하였다가 이듬해 1차 전염원이 된다.
우리나라에서 감자 역병에 대한 저항성 품종이 없는 상태에서 역병이 많이 발생하는 원인과 때는?
우리나라에는 ‘수미’ 품종이 전국 감자 재배면적의 약 70%, ‘대지’가 20%, ‘대서’가 5%를 차지하는데 모두 역병에 매우 약하다. 저항성 품종이 없는 상태에서 여름감자 재배지인 고랭지에는 장마기 전후 서늘하고 다습한 기상이 지속되어 역병 발생이 가장 많다. 봄감자 재배지에서도 5월 하순-6월 상순경 비가 잦은 해에는 역병이 많이 발생하며, 경상남도와 전라북도의 겨울 시설감자 재배지에서는 환기불량으로 인해 발생이 많다. 따라서 고랭지에서는 파종 후 30일부터 5-7일 간격으로 10회 이상 약제를 살포하며(Park 등, 2010), 봄감자 주산지에서는 생육후기에 1-3회를, 시설감자 재배지에서도 2-5회의 약제를 살포하고 있는 실정이다.
참고문헌 (24)
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