오이 유묘와 과실을 활용한 검은별무늬병에 대한 저항성 품종 검정 방법 Screening Methods for Resistant Cucumber Cultivars against Cucumber Scab Caused by Cladosporium cucumerinum Using Cucumber Fruits and Seedlings원문보기
본 연구는 검은별무늬병균의 배양적 및 병원학 특성을 구명하고, 81개 시판 오이 품종의 저항성 여부를 검정하기 위해 수행되었다. 시험균은 2015년 3월 말 경기도 평택에 위치한 시설 오이 재배농가에서 채취한 병든 과실로부터 분리하였고 PDA상에서 배양하면서 형태적인 특성에 근거하여 검은별무늬병균(C. cucumerinum PT1)으로 동정되었다. 상처 유무와 과실 크기가 검은별무늬병의 발생에 미치는 영향을 규명하기 위해 과일 크기를 유과(10 cm 미만), 중과(10-20 cm), 대과(20 cm 초과)로 구분하고 과실 크기별로 상처와 무상처 조건으로 오이 과실표면에 $1{\times}10^5$ 포자/ml 농도의 병원균을 접종하였다. 작은 과실에서는 표면 상처 여부에 관계없이 심한 수침상의 병반과 빠른 병원균 생장을 보이면서 피해정도가 매우 컸던 반면, 중과와 대과에서는 상처 부위와 무상처 표면 모두에서 경미한 수침상의 병반이 나타났지만 식물체 안쪽 조직으로 병이 진전된 것은 상처 낸 과실에서 뿐이었다. 오이 유묘와 유과에 검은별무늬병균의 포자 현탁액을 접종하여 81개 시판 오이 품종의 병 저항성을 평가한 결과, 미니오이와 피클오이 품종군은 대부분 저항성이었다. 특히 '처음처럼' 품종은 아무런 병징이 나타나지 않았으며 나머지 품종들은 저항성-중도저항성으로 나타났다. 반면, 다른 품종군의 오이 품종은 대부분 감수성 품종으로 판명되었다. C. cucumerinum PT1에 대한 오이의 병 저항성은 품종 간 유의하게 차이를 보였으며 일부 품종에 있어서 유묘 검정과 유과 검정 간에 차이를 보였다. 따라서 검은별무늬병에 대한 저항성 품종을 선발하기 위해서 오이 유묘 검정과 유과 검정을 병행하여 사용할 필요가 있다고 생각한다. 이상의 결과를 토대로 선발된 저항성 품종을 농가에 적용한다면 오이 검은별무늬병 방제를 위한 실질적인 방법이 될 수 있을 것이라고 생각된다.
본 연구는 검은별무늬병균의 배양적 및 병원학 특성을 구명하고, 81개 시판 오이 품종의 저항성 여부를 검정하기 위해 수행되었다. 시험균은 2015년 3월 말 경기도 평택에 위치한 시설 오이 재배농가에서 채취한 병든 과실로부터 분리하였고 PDA상에서 배양하면서 형태적인 특성에 근거하여 검은별무늬병균(C. cucumerinum PT1)으로 동정되었다. 상처 유무와 과실 크기가 검은별무늬병의 발생에 미치는 영향을 규명하기 위해 과일 크기를 유과(10 cm 미만), 중과(10-20 cm), 대과(20 cm 초과)로 구분하고 과실 크기별로 상처와 무상처 조건으로 오이 과실표면에 $1{\times}10^5$ 포자/ml 농도의 병원균을 접종하였다. 작은 과실에서는 표면 상처 여부에 관계없이 심한 수침상의 병반과 빠른 병원균 생장을 보이면서 피해정도가 매우 컸던 반면, 중과와 대과에서는 상처 부위와 무상처 표면 모두에서 경미한 수침상의 병반이 나타났지만 식물체 안쪽 조직으로 병이 진전된 것은 상처 낸 과실에서 뿐이었다. 오이 유묘와 유과에 검은별무늬병균의 포자 현탁액을 접종하여 81개 시판 오이 품종의 병 저항성을 평가한 결과, 미니오이와 피클오이 품종군은 대부분 저항성이었다. 특히 '처음처럼' 품종은 아무런 병징이 나타나지 않았으며 나머지 품종들은 저항성-중도저항성으로 나타났다. 반면, 다른 품종군의 오이 품종은 대부분 감수성 품종으로 판명되었다. C. cucumerinum PT1에 대한 오이의 병 저항성은 품종 간 유의하게 차이를 보였으며 일부 품종에 있어서 유묘 검정과 유과 검정 간에 차이를 보였다. 따라서 검은별무늬병에 대한 저항성 품종을 선발하기 위해서 오이 유묘 검정과 유과 검정을 병행하여 사용할 필요가 있다고 생각한다. 이상의 결과를 토대로 선발된 저항성 품종을 농가에 적용한다면 오이 검은별무늬병 방제를 위한 실질적인 방법이 될 수 있을 것이라고 생각된다.
This study was conducted to elucidate the cultural and pathogenic characteristics of Cladosporium cucumerinum PT1 and resistance of 81 commercial cucumbers (Cucumis sativus). Cucumber leaves and fruits appeared as scab were collected from a plastic film house located in Pyeongtaek, Gyeonggi-province...
This study was conducted to elucidate the cultural and pathogenic characteristics of Cladosporium cucumerinum PT1 and resistance of 81 commercial cucumbers (Cucumis sativus). Cucumber leaves and fruits appeared as scab were collected from a plastic film house located in Pyeongtaek, Gyeonggi-province, Korea in late March, 2015. A casual fungus was isolated from the diseased fruits on potato dextrose agar and it was identified as C. cucumerinum PT1 based on the morphological characteristics. To find out the effect of wounding and fruit size on the development of cucumber scab, small (20 cm long, commercially mature fruit) size cucumber fruits were harvested, C. cucumerinum PT1 pathogens were inoculated with a single droplet of suspension ($1{\times}10^5$ spores/ml) on wounded or unwounded cucumber fruits. Small fruits were completely damaged with showing severe water-soaking symptoms and fast pathogen growth regardless of wounded or unwounded. Meanwhile slight water-soaking symptoms on medium and large size fruits occurred and disease development into plant tissues was observed only on wounded fruits. Disease resistance of 81 commercial cucumber cultivars was evaluated on third-stage seedlings and small fruits by inoculating suspension ($1{\times}10^5$ spores/ml) of C. cucumerinum PT1. As a result, mini and pickling cultivar groups were resistant, 'Cheoeumcheoreom' cultivar was symptomless and the other cultivars were resistant to medium resistant. On the other hand, most of cucumber cultivars belonging to the other groups were susceptible. Disease resistance of cucumber against cucumber scab was significantly different among cultivars and a few cucumber cultivars showed different disease resistant responses to two bioassay methods using seedlings and small fruits. Therefore, to screen scab resistance in cucumber, a test using both fruits and seedlings is advisable. We think that the selected resistant cultivars can be used to control cucumber scab effectively under the farmhouse condition.
This study was conducted to elucidate the cultural and pathogenic characteristics of Cladosporium cucumerinum PT1 and resistance of 81 commercial cucumbers (Cucumis sativus). Cucumber leaves and fruits appeared as scab were collected from a plastic film house located in Pyeongtaek, Gyeonggi-province, Korea in late March, 2015. A casual fungus was isolated from the diseased fruits on potato dextrose agar and it was identified as C. cucumerinum PT1 based on the morphological characteristics. To find out the effect of wounding and fruit size on the development of cucumber scab, small (20 cm long, commercially mature fruit) size cucumber fruits were harvested, C. cucumerinum PT1 pathogens were inoculated with a single droplet of suspension ($1{\times}10^5$ spores/ml) on wounded or unwounded cucumber fruits. Small fruits were completely damaged with showing severe water-soaking symptoms and fast pathogen growth regardless of wounded or unwounded. Meanwhile slight water-soaking symptoms on medium and large size fruits occurred and disease development into plant tissues was observed only on wounded fruits. Disease resistance of 81 commercial cucumber cultivars was evaluated on third-stage seedlings and small fruits by inoculating suspension ($1{\times}10^5$ spores/ml) of C. cucumerinum PT1. As a result, mini and pickling cultivar groups were resistant, 'Cheoeumcheoreom' cultivar was symptomless and the other cultivars were resistant to medium resistant. On the other hand, most of cucumber cultivars belonging to the other groups were susceptible. Disease resistance of cucumber against cucumber scab was significantly different among cultivars and a few cucumber cultivars showed different disease resistant responses to two bioassay methods using seedlings and small fruits. Therefore, to screen scab resistance in cucumber, a test using both fruits and seedlings is advisable. We think that the selected resistant cultivars can be used to control cucumber scab effectively under the farmhouse condition.
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문제 정의
하지만 오이 시설 재배지에서 검은별무늬병은 잎, 신초, 과실, 줄기 등에 발생하고, 오이에서는 유묘의 병 저항성 정도와 과실의 병 저항성 정도 간 상관관계가 있는지에 대해서는 보고된 바가 없기 때문에 정확한 저항성 품종 선발을 위해서는 과실검정을 병행하여 이용하는 것도 필요하다고 생각된다. 따라서본 연구에서는 검은별무늬병을 일으키는 C. cucumerinum의배양적 특징, 병원성, 과실에 상처 유무에 따른 감염 정도를 구명하고, 오이 유묘와 과실을 이용하여 검은별무늬병에 대한 저항성 품종을 선발하기 위해 수행하였다.
제안 방법
2% PDB에 C. cucumerinum PT1 1×105 포자/ml 농도의 포자현탁액을 제조하여 상처난 과실 표면과 상처가 없는 과실 표면 위에 각 10 μl씩 표면 접종한 뒤 20ºC 생육상에 넣고 10일 후 조사하였다.
20ºC 항온기에서 암조건으로 20일간 배양하였으며 조직으로부터 생성된 포자를 떼어 광학현미경으로 형태적 특성을 조사하고 순수분리하여 시험에 사용하였다.
검은별무늬병에 감염된 오이 과실로부터 순수 분리한 병원균을 PDA상에 14일간 배양하여 형태적 특징을 조사하였다. 균총은 회녹색-회흑색이고 가장자리로 갈수록 색이 옅어져 백색으로 보였다.
과실 조직의 병반 부위 조직을 5×5 mm의 크기로 잘라 1% 차아염소산나트륨(sodium hypochlorite) 용액에서 1분, 70% 에탄올에서 30초 담근 후 살균수로 씻은 다음, 수분을 제거하고 potato dextrose agar (PDA) 배지에 치상하였다.
cucumerinum PT1 1×105 포자/ml 농도의 포자현탁액을 제조하여 상처난 과실 표면과 상처가 없는 과실 표면 위에 각 10 μl씩 표면 접종한 뒤 20ºC 생육상에 넣고 10일 후 조사하였다. 또한 오이 과실의 품종별 저항성및 감수성을 조사하기 위해 10 cm 미만의 유과를 수집하여 표면 살균 후 앞과 같은 방법으로 접종하였으며, 9일 후 조사 하였다. 발병도는 과실에 나타난 발병 수준을 0-5로 나누어 0은 무발병, 1은 수침상 반점, 2는 넓게 진전된 수침상 병반, 3은 병반 가장자리 황갈색, 4는 병반에 균사 및 포자 생성, 5는오목하게 패인 병반에 균사 및 포자 다량 형성으로 하였다.
또한 오이 과실의 품종별 저항성및 감수성을 조사하기 위해 10 cm 미만의 유과를 수집하여 표면 살균 후 앞과 같은 방법으로 접종하였으며, 9일 후 조사 하였다. 발병도는 과실에 나타난 발병 수준을 0-5로 나누어 0은 무발병, 1은 수침상 반점, 2는 넓게 진전된 수침상 병반, 3은 병반 가장자리 황갈색, 4는 병반에 균사 및 포자 생성, 5는오목하게 패인 병반에 균사 및 포자 다량 형성으로 하였다. 유묘 검정과 마찬가지로 발병도 값이 0.
오이 과실의 크기 및 상처 유무에 따른 발병 정도를 조사하기 위해 길이가 20 cm 초과의 대과, 10-20 cm의 중과, 10 cm 미만의 유과를 채집하여 1% 차아염소산나트륨 용액에서 1분, 70% 에탄올에서 30초 담근 후 살균수로 씻어 표면 살균하였다. 각 크기별 반은 수술용 칼을 이용해 0.
오이 품종별 저항성 및 감수성을 검정하기 위하여 시판 중인 81개 오이 품종을 과실의 형태에 따라 6개의 품종군으로 나누어 검은별무늬병에 대한 반응을 조사하였다(Table 3). 미니오이와 피클오이 품종군의 유묘 검정에서는 발병도가 각각 0.
5 간격으로 조절한 다음 멸균 후 배양한 검은별무늬병균 균총을 배지 중앙에 3반복으로 이식하였다. 온도 및 pH별 균사 생장량은 각각 7일, 14일에 조사하였다.
온도 조건은 5ºC부터 35ºC까지 5ºC 간격으로 나누어 PDA 중앙에 이식하였고, pH 조건은 PDA에 HCl과 NaOH를 첨가하여 4.5부터 9.0까지 0.5 간격으로 조절한 다음 멸균 후 배양한 검은별무늬병균 균총을 배지 중앙에 3반복으로 이식하였다.
온도와 pH가 균사 생장에 미치는 영향을 조사하기 위해 20ºC에서 20일간 배양한 균사의 끝부분을 5 mm cork borer로잘라 사용하였다.
유과를 활용한 품종저항성 검정.
접종된 식물체는 온실 내에서 18ºC-20ºC, 상대습도 70%-99%, 오전 9시부터 오후 6시까지 9시간 동안은 광조건으로, 오후 6시부터 다음날 오전 9시까지 15시간 동안은 암 조건으로 하였으며, 11일 후 병 발생정 도를 조사하였다.
품종별 저항성 및 감수성을 조사하기 위해 유통 중인 오이 81개 품종을 공시하였고, 2% PDB에 C. cucumerinum PT1 포자현탁액(1×105 포자/ml)을 제조하여 품종별 3-4엽기 전개된 유묘에 4반복으로 분무 접종하였다.
대상 데이터
검은별무늬병균(C. cucumerinum PT1, KACC 48094)은 경기도 평택의 오이 하우스 재배지에서 2015년 3월 말에 병든 오이 과실을 채집하여 분리하였다. 과실 조직의 병반 부위 조직을 5×5 mm의 크기로 잘라 1% 차아염소산나트륨(sodium hypochlorite) 용액에서 1분, 70% 에탄올에서 30초 담근 후 살균수로 씻은 다음, 수분을 제거하고 potato dextrose agar (PDA) 배지에 치상하였다.
데이터처리
C. cucumerinum PT1에 대한 유묘 검정과 유과 검정 간에 상관이 있는지 알아보기 위해 SAS 프로그램 ver. 9.1 (SAS Institute, Cary, NC, USA)을 이용하여 Pearson 상관계수를 산출하였다.
병원성 검정방법 상관분석.
성능/효과
C. cucumerinum PT1에 대한 오이 품종의 저항성에 있어서 유묘 검정과 유과 검정 간의 상관관계를 분석한 결과 정의 상관이 있는 것으로 나타났으나 일부 품종에 있어서 유묘 검정과 유과 검정 간에 차이를 보였다(r=0.284, P=0.01). 따라서 오이 검은별무늬병은 잎, 줄기, 과실에 모두 피해를 주는 병이기 때문에 정확하게 저항성 품종을 선발하기 위해서는 유묘 검정과 유과 검정을 병행해서 수행할 필요가 있다고 판단된다.
C. cucumerinum PT1은 35ºC에서 균사 생장이 억제되었고, 5ºC에서는 생장속도가 느렸으며, 20ºC-25ºC에서 생장이 가장 우수하였다.
그리고 성숙단계에서는 생물 · 무생물적인 자극에 반응하는 스트레스와 관련된 전사요인 유전자 동족체가 관찰된 것으로 보아 오이의 성숙단계별로 물리 · 화학 · 유전적인 변화가 C. cucumerinum 병원균의 침입에 대한 방어 기작에 작용했을 것이라 판단된다.
따라서 오이의 생물검정 시 C. cucumerinum PT1의 포자현탁액을 1×105 포자/ml 농도로 하여 접종하면 처리별 발병도의 차이가 명확해 저항성 품종 선발 등의 생물검정 시 효과적일 것이라 판단되었다.
Lee 등(1997)도 이와 비슷한 결과를 보고하면서 검은별무늬병균이 30ºC에서는 생장이 안 되는 것으로 보고하였는데 본 실험에서는 30ºC에서도 균사 생장이 잘 되는 것으로 확인되었다. 따라서 일단 병이 발생하면 이른 봄철 시설 내 온화한 조건에서도 발병이 가능할 것으로 판단되었다. 한 예로 오이 검은별무늬병은 주로 반촉성 재배에서 발생하였으나 6월 이후의 고온기에도 발생했다는 보고가 있다(Choi, 2003).
3으로 접종 부분 주위에 약간의 수침상의 반점이 형성되었고, 무상처 대과에서는 아무런 증상이 나타나지 않았다. 반면에, 유과일수록 상처 여부에 상관 없이 발병확률과 발병 정도가 높게 나타났고, 과실이 커질수록 발병도는 감소했지만 무상처 접종에 비해 상처 접종한 부위에서 수침상 반점이 더욱 넓게 발달하는 경향을 나타내었다. 중과 및 대과에 접종한 경우에는 접종 부분을 기준으로 횡단면을 봤을 때 과실 내부로 병원균이 발달하여 황색 더뎅이처럼 생성된 것은 과실 표면에 상처 접종한 것뿐이었다(Table 2, Fig.
접종된 식물체는 온실 내에서 18ºC-20ºC, 상대습도 70%-99%, 오전 9시부터 오후 6시까지 9시간 동안은 광조건으로, 오후 6시부터 다음날 오전 9시까지 15시간 동안은 암 조건으로 하였으며, 11일 후 병 발생정 도를 조사하였다. 발병도는 발병 수준을 0-5로 나누어 0은무발병, 1은 생장점 갈변, 2는 생장점 고사, 3은 생장점 고사와 본엽에 갈색 병반, 4는 생장점 및 본엽 일부 고사, 5는 식물체 완전 고사로 하였고, 발병도 값이 0.50 이하를 저항성, 0.51-1.00을 중도저항성, 1.10-2.00을 중도감수성, 2.10-3.00 을 감수성, 그리고 3.00 초과를 고도감수성이라 판단하였다.
cucumerinum PT1은 35ºC에서 균사 생장이 억제되었고, 5ºC에서는 생장속도가 느렸으며, 20ºC-25ºC에서 생장이 가장 우수하였다. 배지의 pH가 병원균의 균사생장에 미치는 영향은 pH 4.0에서 9.0까지 대체적으로 양호하였으나 pH 6.0일때 가장 우수하였다(Fig. 1). Lee 등(1997)도 이와 비슷한 결과를 보고하면서 검은별무늬병균이 30ºC에서는 생장이 안 되는 것으로 보고하였는데 본 실험에서는 30ºC에서도 균사 생장이 잘 되는 것으로 확인되었다.
생물검정에 알맞은 병원균의 접종 농도를 결정하기 위해 다양한 농도의 포자현탁액을 제조하여 유묘에 분무 접종한 결과, 낮은 농도인 1×104 포자/ml에서는 병징이 나타나지 않았으나 5×104 포자/ml부터 균 농도가 높아질수록 발병 정도는 증가했고, 5×105 포자/ml와 1×106 포자/ml에서는 발병도가 4.7로서 식물체 전체가 고사하였다(Fig. 2).
오이 과실의 성숙도와 상처 유무에 따른 발병 정도를 조사한 결과, 병원균 접종 10일 후 모든 유과에서 발병도는 5로 과실이 황변하고 접종 부위가 움푹 패였으며 균사와 포자가 생성되었다. 상처를 낸 중과와 대과에서는 발병도가 각각 0.
이 중 ‘처음처럼’ 품종은 유묘와 유과 모두 병징이 나타나지 않았고, ‘마야’, ‘러스보이’ 품종도 발병도가 0.50 이하로 나타나 저항성을 보였다.
1 μm로 레몬모양-타원형이었다. 이러한 형태적인 특징은 기존에 기술된 C. cucumerinum의 범주에 속하기 때문에 본연구에 사용한 병원균은 C. cucumerinum PT1으로 동정하였다(Table 1; Ellis와 Holliday, 1972).
후속연구
그러므로 검은별 무늬병의 피해를 극복하기 위해서 병의 정확한 진단, 병원균의 생리 · 생태적 특성, 감염 경로, 발병 조건 등에 관한 연구가 필요하고 이에 대한 대응책을 마련할 수 있는 연구가 수행되어야 한다.
따라서 검은별무늬병이 심하게 발생되는 지역에서는 재배지의 기후, 재배방식, 재배목적 등을 고려하여 품종군 내저항성 있는 품종을 선택해야 할 것이며, 식물체의 생장점 및 어린 과실에서 발병이 잘되기 때문에 생육 초기부터 세심한 보호와 관리가 필요할 것이다.
특히 검은별무늬병 대한 피해를 줄이기 위해서는 저항성 품종 선발이 필요한데, 병 저항성 검정은 주로 유묘와 자엽을 이용해 수행하고 있다(Hijwegen, 1963; Lebeda, 1985; Vakalounakis와 Williams, 1989). 하지만 오이 시설 재배지에서 검은별무늬병은 잎, 신초, 과실, 줄기 등에 발생하고, 오이에서는 유묘의 병 저항성 정도와 과실의 병 저항성 정도 간 상관관계가 있는지에 대해서는 보고된 바가 없기 때문에 정확한 저항성 품종 선발을 위해서는 과실검정을 병행하여 이용하는 것도 필요하다고 생각된다. 따라서본 연구에서는 검은별무늬병을 일으키는 C.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
검은별 무늬병의 피해를 극복하기 위해서 해야할 연구는 무엇인가?
오이 검은별무늬병에 걸리게 되면 신초 부위의 생장이 정지되고, 과실에 검정 병반이 생기며, 병반 쪽으로 구부러지기 때문에 상품성이 떨어져 심각한 피해를 준다. 그러므로 검은별 무늬병의 피해를 극복하기 위해서 병의 정확한 진단, 병원균의 생리 · 생태적 특성, 감염 경로, 발병 조건 등에 관한 연구가 필요하고 이에 대한 대응책을 마련할 수 있는 연구가 수행되어야 한다. 특히 검은별무늬병 대한 피해를 줄이기 위해서는 저항성 품종 선발이 필요한데, 병 저항성 검정은 주로 유묘와 자엽을 이용해 수행하고 있다(Hijwegen, 1963; Lebeda, 1985; Vakalounakis와 Williams, 1989).
오이 검은별무늬병에 걸리면 어떻게 되는가?
Cladosporium cucumerinum에 의한 검은별무늬병은 박과 작물, 가지, 작두콩 등 넓은 기주 범위를 가지고 있다(Cho 등, 1997; Kwon 등, 1999, 2000). 오이 검은별무늬병에 걸리게 되면 신초 부위의 생장이 정지되고, 과실에 검정 병반이 생기며, 병반 쪽으로 구부러지기 때문에 상품성이 떨어져 심각한 피해를 준다. 그러므로 검은별 무늬병의 피해를 극복하기 위해서 병의 정확한 진단, 병원균의 생리 · 생태적 특성, 감염 경로, 발병 조건 등에 관한 연구가 필요하고 이에 대한 대응책을 마련할 수 있는 연구가 수행되어야 한다.
검은별무늬병에 감염된 오이 과실로부터 순수 분리한 병원균의 형태적 특징은 무엇인가?
검은별무늬병에 감염된 오이 과실로부터 순수 분리한 병원균을 PDA상에 14일간 배양하여 형태적 특징을 조사하였다. 균총은 회녹색-회흑색이고 가장자리로 갈수록 색이 옅어져 백색으로 보였다. 분생자경의 두께는 2.8-4.0 μm이며, ramo-conidia는 주로 격막이 없거나 1개였다. 크기는 11.0-17.8×3.8-4.9 μm로 나타났으며 양쪽이 잘린 독특한 모양을 하였다. 분생포자의 크기는 5.5-9.0×3.2-4.1 μm로 레몬모양-타원형이었다. 이러한 형태적인 특징은 기존에 기술된 C.
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