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국내 멜론 흰가루병균의 race 동정 및 시판품종의 흰가루병 저항성 판별
Identification of fungal races that cause powdery mildew in melon (Cucumis melo L.) and selection of resistant commercial melon cultivars against the identified races in Korea 원문보기

Journal of plant biotechnology = 식물생명공학회지, v.43 no.1, 2016년, pp.58 - 65  

김회택 (순천대학교 원예학과) ,  박종인 (순천대학교 원예학과) ,  노일섭 (순천대학교 원예학과)

초록
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국내 멜론 및 박과채소 재배농가(안성, 이천, 영암, 창녕, 순천)에서 발병하고 있는 멜론 흰가루병균을 채집한 후 흰가루병균의 형태학적 특성을 이용한 종류 구분 및 멜론 race 판별계통을 이용한 국내에서 발병하고 있는 흰가루병균의 race를 확인하였다. 그 결과 국내 멜론 흰가루병균의 종류는 Podosphaera xanthii (syn. Sphaerotheca fuliginea)였으며, 기존에 보고된 race 1, N2, A와 판별결과가 일치하는 3 종류의 균주가 분리되었다. 또한 기존에 보고된 race (1, N1, N2, A, S, 5)와 검정 결과가 다른 새로운 race의 흰가루병균 2종이 동정되었다. 그리고 5개의 분리 및 동정된 흰가루병균을 이용하여 국내 시판중인 멜론 15품종에 대한 저항성을 조사한 결과, race1에 대해서는 15품종 중 9품종이 저항성을 보였다. Race N2와 A대해서는 소수의 품종에서 저항성을 보였으며, 새로운 race BN968에서는 15품종 모두가 이병성을 나타내었다. 또한 멜론 흰가루병 race 1 저항성 DNA 마커 KPMR1M-1과 KPMR1M-2에 의한 이병성 및 저항성 판별 결과와 race 1 접종 결과는 일치하였다. 따라서 국내 멜론 품종 육종에 있어서 다양한 race 특이적 마커 개발 및 이를 활용한 복합 race 저항성 품종 개발이 요구된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Powdery mildew is an important disease of the melon (Cucumis melo L.). Seven isolates of powdery mildew fungi were collected from five locations in Korea; Anseong (DH487), Icheon (BN103, BN625, BN968), Yeongam (YA141), Changnyeong (CN582), and Suncheon (SN102). All 7 fungi had a similar trend of con...

주제어

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제안 방법

  • 살균한 엽은 약 1 cm2의 엽절편으로 작성하여 페트리디쉬에 분주된 배지(10 g/ℓ sucrose, 20 g/ℓ D-mannitol, 6 g/ℓ agar)에 치상한 후 이쑤시개를 이용하여 수집한 흰가루병균을 하나의 엽절편 2곳에 접종한 후 페트리디쉬를 덮고 25°C (16/8 hr, 주/야) 조건으로 배양하였다. 감수성과 저항성은 접종 후 7 ~ 14일에 육안으로 관찰하였으며, 이병성 계통(SCNU-M-1154)과 같은 발병의 양상을 나타내면 감수성(Susceptible: S표기), 발병이 전혀 보이지 않으면 저항성(Resistant: R표기), 그리고 발병이 확인되었지만 병징이 경미하거나 발병의 지연, 반복 실험결과의 불안정일 때는 중간형(Intermediate: I 표기)으로 평가하였다. 이들 실험은 3반복 수행하였다.
  • 국내 멜론 및 박과채소 재배농가(안성, 이천, 영암, 창녕, 순천)에서 발병하고 있는 멜론 흰가루병균을 채집한 후 흰가루병균의 형태학적 특성을 이용한 종류 구분 및 멜론 race 판별계통을 이용한 국내에서 발병하고 있는 흰가루병균의 race를 확인하였다. 그 결과 국내 멜론 흰가루병균의 종류는 Podosphaera xanthii (syn.
  • 국내 시판 15품종에 대하여 흰가루병 race 1 저항성 관련 DNA 마커 KPMR1M-1 및 KPMR1M-2를 이용하여 접종 결과와 일치하는 지를 확인하였다. DNA 마커 KPMR1M-1는 흰가루병 race 1에 이병성 계통인 SCNU-M-1154에서 100 bp의 단편이 검출되었으며, 저항성 계통인 SCNU-M-1159에서는 102 bp의 단편이 검출되었다.
  • 국내에 시판되고 있는 멜론 15 품종과 race 1에 대한 이병성 계통 SCNU-M-1154, 저항성 계통 SCNU-M-1159의 어린엽 조직으로부터 DNeasy Plant Mini Kit (Qiagen, Tokyo, Japan)를 이용하여 게놈DNA를 추출하였다. 분자마커는 Fukino 등(2008)이 발표한 멜론 흰가루병 race 1저항성에 관련된 마커 정보를 바탕으로 DNA 마커 KPMR1M-1, KPMR1M-2 를 제작하였다.
  • 국내에서 채집하여 분리 및 새롭게 동정된 총 5개의 흰가루병균에 대하여 현재 국내에서 시판되고 있는 멜론 품종들의 저항성 정도를 확인하기 위하여 A회사에서 판매되고 있는 8품종, B회사에서 판매되고 있는 7품종 총 15품종에 대하여 3반복의 저항성 검정을 수행하였고, 그 결과를 Table 2 및 Figure 2, 3에 나타내었다.
  • 이에 본 연구는 국내에서 발병하고 있는 흰가루병균을 안성, 이천, 영암, 창녕, 순천 등의 멜론 및 박과채소 재배지역에서 채집하여 사상균의 종류 및 판별계통을 이용하여 이들 지역에서 발병하고 있는 흰가루병균 race들의 분리 및 새로운 race들을 동정하였다. 또한 새롭게 동정 및 분리된 흰가루병균 race들을 이용하여 국내 시판 멜론 품종에 대한 흰가루병 저항성 정도를 검정하였으며, race 1 저항성관련 분자마커를 이용하여 유전자형과 저항성의 표현형 관계를 확인하였다.
  • 멜론 흰가루병균 race 판별을 위하여 6개의 판별계통 (SCNU-M-1151, SCNU-M-1154, SCNU-M-1158, SCNU-M-1159, SCNU-M-1160, SCNU-M-1163)을 이용하였다. 또한 국내에서 시판되고 있는 멜론 품종들의 흰가루병 저항성 정도를 확인하기 위하여 A회사에서 판매되고 있는 8품종 및 B회사에서 판매되고 있는 7품종을 본 연구의 공시재료로 이용하였다.
  • 분리된 포자를 SCNU-M-1154계통의 자엽에 증식한 후 멜론 흰가루병균 분생포자를 멸균수로 희석하였으며, 분생 포자 현탁액은 멸균한 hole slide glass에 각각 50μl씩 분주 하여 광학현미경(Eclipse-80i; Nicon, Tokyo, Japan)으로 관찰하였다.
  • 분리된 포자를 SCNU-M-1154계통의 자엽에 증식한 후 멜론 흰가루병균 분생포자를 멸균수로 희석하였으며, 분생 포자 현탁액은 멸균한 hole slide glass에 각각 50μl씩 분주 하여 광학현미경(Eclipse-80i; Nicon, Tokyo, Japan)으로 관찰하였다. 분리한 흰가루병균의 종을 구분하기 위하여 문헌에 작성된 분생포자의 구조와 비교하였다(Shin and La, 1993; Vakalounakis et al. 1994).
  • 국내에 시판되고 있는 멜론 15 품종과 race 1에 대한 이병성 계통 SCNU-M-1154, 저항성 계통 SCNU-M-1159의 어린엽 조직으로부터 DNeasy Plant Mini Kit (Qiagen, Tokyo, Japan)를 이용하여 게놈DNA를 추출하였다. 분자마커는 Fukino 등(2008)이 발표한 멜론 흰가루병 race 1저항성에 관련된 마커 정보를 바탕으로 DNA 마커 KPMR1M-1, KPMR1M-2 를 제작하였다. PCR 증폭 및 단편분석은 Fukino 등(2008) 이 사용한 방법으로 수행하였다.
  • 생장상에서 재배한 멜론 흰가루병 race 판별계통 및 국내 15품종의 본엽을 채취하여 70% 에탄올을 이용하여 잎 표면을 살균하였다. 살균한 엽은 약 1 cm2의 엽절편으로 작성하여 페트리디쉬에 분주된 배지(10 g/ℓ sucrose, 20 g/ℓ D-mannitol, 6 g/ℓ agar)에 치상한 후 이쑤시개를 이용하여 수집한 흰가루병균을 하나의 엽절편 2곳에 접종한 후 페트리디쉬를 덮고 25°C (16/8 hr, 주/야) 조건으로 배양하였다.
  • 감수성과 저항성은 접종 후 7 ~ 14일에 육안으로 관찰하였으며, 이병성 계통(SCNU-M-1154)과 같은 발병의 양상을 나타내면 감수성(Susceptible: S표기), 발병이 전혀 보이지 않으면 저항성(Resistant: R표기), 그리고 발병이 확인되었지만 병징이 경미하거나 발병의 지연, 반복 실험결과의 불안정일 때는 중간형(Intermediate: I 표기)으로 평가하였다. 이들 실험은 3반복 수행하였다.
  • 그러나, 국내의 경우 race 1이 광범위하게 발병하고 있다는 것 이외에 국내에서 발병하고 있는 멜론 흰가루병균에 대한 체계적인 연구가 아직 미비한 실정이다. 이에 본 연구는 국내에서 발병하고 있는 흰가루병균을 안성, 이천, 영암, 창녕, 순천 등의 멜론 및 박과채소 재배지역에서 채집하여 사상균의 종류 및 판별계통을 이용하여 이들 지역에서 발병하고 있는 흰가루병균 race들의 분리 및 새로운 race들을 동정하였다. 또한 새롭게 동정 및 분리된 흰가루병균 race들을 이용하여 국내 시판 멜론 품종에 대한 흰가루병 저항성 정도를 검정하였으며, race 1 저항성관련 분자마커를 이용하여 유전자형과 저항성의 표현형 관계를 확인하였다.

대상 데이터

  • 멜론 흰가루병균 race 판별을 위하여 6개의 판별계통 (SCNU-M-1151, SCNU-M-1154, SCNU-M-1158, SCNU-M-1159, SCNU-M-1160, SCNU-M-1163)을 이용하였다. 또한 국내에서 시판되고 있는 멜론 품종들의 흰가루병 저항성 정도를 확인하기 위하여 A회사에서 판매되고 있는 8품종 및 B회사에서 판매되고 있는 7품종을 본 연구의 공시재료로 이용하였다. 멜론 종자는 멸균된 배양토에 파종하고 30°C의 항온 암실에서 발아시킨 후 자엽이 충분히 전개된 식물체는 12 cm포토에 옮겨 심고 25°C (16/8 hr, 주/야) 조건으로 생장상 안에서 재배하였다.
  • 멜론 흰가루병 race를 동정하기 위하여 2013년 6월 및 8 월경에 안성(DH487), 이천(BN103, BN625, BN968), 영암 (YA141), 창녕(CN582), 순천(SN102) 지역의 멜론 및 박과 채소 재배농가를 방문하여 7개의 흰가루병 균주을 채집하였다. 채집한 흰가루병균은 모든 race에 이병성인 SCNUM-1154계통의 자엽 및 본엽에 증식 시킨 후 7번의 계대 배양을 수행하여 포자를 분리한 후 실험에 이용하였다.
  • 본 연구는 농림축산식품부의 수출전략기술개발사업(312065-05-4-HD030) 및 Golden Seed 프로젝트(213003-04-4-SB110) 지원에 의해 이루어졌다.
  • 멜론 흰가루병 race를 동정하기 위하여 2013년 6월 및 8 월경에 안성(DH487), 이천(BN103, BN625, BN968), 영암 (YA141), 창녕(CN582), 순천(SN102) 지역의 멜론 및 박과 채소 재배농가를 방문하여 7개의 흰가루병 균주을 채집하였다. 채집한 흰가루병균은 모든 race에 이병성인 SCNUM-1154계통의 자엽 및 본엽에 증식 시킨 후 7번의 계대 배양을 수행하여 포자를 분리한 후 실험에 이용하였다.

이론/모형

  • 분자마커는 Fukino 등(2008)이 발표한 멜론 흰가루병 race 1저항성에 관련된 마커 정보를 바탕으로 DNA 마커 KPMR1M-1, KPMR1M-2 를 제작하였다. PCR 증폭 및 단편분석은 Fukino 등(2008) 이 사용한 방법으로 수행하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
멜론 재배에 있어서 흰가루병은 어떤 병해이며, 발생 특징은 무엇인가? 멜론 재배에 있어서 흰가루병은 매우 중요한 병해로 멜론의 생장이나 수량 감소에 크게 영향을 끼쳐 농가 소득에 큰 피해를 주는 병해 중의 하나이며, 현재 시판 품종의 대부분이 저항성 또는 내병성이라고 하지만 실제로 재배하는 동안 다양한 시기에 흰가루병 발생이 확인되고 있다. 이러한 이유는 시판 품종이 특정 race에는 저항성을 나타내지만 또 다른 race들에는 이병성을 나타내므로 인하여 기인하는 것으로 판단된다.
멜론 흰가루병균이란 무엇인가? 따라서 여러 개의 멜론 흰가루병 race들에 대한 저항성 품종육성이 요구되고 있다. 멜론 흰가루병균은 절대 기생균으로 Golovinomyces cichoracearum (syn. Erysiphe cichoracearum)가 프랑스(Molot and Lecoq 1986; Epinat et al. 1993) 및 수단 (Mohammed et al. 1995)에서 처음으로 보고되었으며, 최근에는 Podosphaera xanthii (syn. Sphaerotheca fuliginea)가 프랑스(Epinat et al. 1993)를 포함한 미국(McCright et al. 1987), 이스라엘(Cohen et al. 1984), 일본(Hosoya et al. 1999; Kuzuya et al. 2003) 등 세계 각국에서 흰가루병의 주요한 병원균으로 보고 되고 있다.
저항성, 내병성이 있는 시판 품종이 다양한 시기에 흰가루병 발생이 일어나는 이유는 무엇인가? 멜론 재배에 있어서 흰가루병은 매우 중요한 병해로 멜론의 생장이나 수량 감소에 크게 영향을 끼쳐 농가 소득에 큰 피해를 주는 병해 중의 하나이며, 현재 시판 품종의 대부분이 저항성 또는 내병성이라고 하지만 실제로 재배하는 동안 다양한 시기에 흰가루병 발생이 확인되고 있다. 이러한 이유는 시판 품종이 특정 race에는 저항성을 나타내지만 또 다른 race들에는 이병성을 나타내므로 인하여 기인하는 것으로 판단된다. 따라서 여러 개의 멜론 흰가루병 race들에 대한 저항성 품종육성이 요구되고 있다.
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참고문헌 (23)

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  22. Vakalounakis DJ, Klironomou E, Papadakis A (1994) Species spectrum, host range and distribution of powdery mildews on Cucurbitaceae in Crete. Plant Pathol. 43:813-818 

  23. Yuste-Lisbona FJ, Capel C, Sarria E, Torreblanca R, Gomez-Guillamon ML, Capel J, Lozano R, Lopez-Sese AI (2011) Genetic linkage map of melon (Cucumis melo L.) and localization of a major QTL for powdery mildew resistance. Mol Breed 27: 181-192 

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