[논문]중부지방 시설재배지의 뿌리혹선충 감염현황 및 종 동정

고형래; 김은화; 김세종; 이재국

doi:10.5423/rpd.2017.23.4.348

중부지방 시설재배지의 뿌리혹선충 감염현황 및 종 동정
Incidence and Identification of Root-Knot Nematode in Plastic-House Fields of Central Area of Korea 원문보기

Research in plant disease = 식물병연구, v.23 no.4, 2017년, pp.348 - 354

고형래 (국립농업과학원 작물보호과) , 김은화 (국립농업과학원 작물보호과) , 김세종 (투엠바이오) , 이재국 (국립농업과학원 작물보호과)

초록
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2013년부터 2015년까지 국내 중부지방 시설재배지를 대상으로 지역별, 주요 작물별 뿌리혹선충의 감염 현황을 조사하였다. 총 132개 시설재배지 중에서 65개 포장(49%)에 뿌리혹선충이 감염되어 있었으며, 평균밀도는 토양 $100cm^3$ 당 뿌리혹선충 2기 유충 178마리로 나타났다(최저 1-최고 3,947마리). 시군별 감염률은 춘천이 80%로 가장 높았으며, 천안, 논산, 부여와 예산은 각각 68%, 36%, 33%와 30% 순으로 나타났다. 주요 작물별 뿌리혹선충 감염률은 토마토가 83%로 가장 높았으며, 오이(61%), 딸기(41%), 고추(30%), 수박(26%) 순으로 나타났다. 중부지방 시설재배지에서 검출된 뿌리혹선충 대표집단 15개체군의 분자생물학적 종 동정 결과, 고구마뿌리혹선충, 땅콩뿌리혹선충과 당근뿌리혹선충 3종이 각각 47%, 20%와 33%의 비율로 나타났다. 작물별로는 토마토에서 고구마뿌리혹선충, 땅콩뿌리혹선충과 당근뿌리혹선충 총 3종, 오이와 수박은 고구마뿌리혹선충과 땅콩뿌리혹선충 총 2종, 딸기와 상추에서는 당근뿌리혹선충 총 1종이 각각 검출되었다. 따라서, 뿌리혹선충 피해 확산 방지를 위해서는 작물별로 검출된 종을 고려한 방제대책 수립이 필요하다.

Abstract ▼ AI-Helper

To investigate occurrence of root-knot nematode (RKN) in plastic house of central area of Korea, 132 soil samples were collected in cucumber, water melon, tomato, red pepper and strawberry fields from 2013 to 2015. Among 132 soil samples, 65 soil samples (49%) were infested with RKN and mean density of RKN was 178 second-stage juveniles per $100cm^3$ soil (min. 1 ~ max. 3,947). The frequency of RKN by regional was the highest in Chuncheon with 80%, followed by Cheonan (68%), Nonsan (36%), Buyeo (33%) and Yesan (30%). The frequency of RKN by crops was the highest in tomato with 83%, followed by cucumber (61%), strawberry (41%), red pepper (30%), watermelon (26%). To identify the species of RKN, fifteen populations were selected for representative populations. As a phylogenetic analysis of 15 populations, southern root-knot nematode (Meloidogyne incognita), peanut root-knot nematode (M. arenaria) and northern root-knot nematode (M. hapla) were identified with 47%, 20% and 33% ratio, respectively. In crops, M. incognita, M. arenaria and M. hapla were detected in tomato, M. incognita and M. arenaria were detected in cucumber and watermelon, and M. hapla was detected in strawberry and lettuce. Thus, there should be a continuous management to major species of each crops to prevent dispersal of RKN damages.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

또한, 시설재배지에서 윤작 작물, 저항성품종 또는 선충 방제용 녹비작물을 이용하여 뿌리혹선충을 친환경적으로 방제하고자 할 때, 뿌리혹선충 종에 따라서 방제 효과가 상이하기 때문에 선충의 종 동정이 선행되어야 한다(Taylor와 Sasser, 1978). 이에 따라, 본 연구는 중부지방 5개 지역 시설재배지의 뿌리혹선충 감염 현황을 조사하고 작물별로 검출된 뿌리혹선충의 종을 동정함으로써, 뿌리혹선충의 친환경적 방제 기술 개발을 위한 기초자료로 활용하고자 수행하였다.

제안 방법

뿌리혹선충 2기 유충 한 마리에서 추출된 genomic DNA를 주형으로 mtCOII에서 16S rRNA 부위 유전자의 PCR을 수행하였다. 뿌리혹선충의 mtCOII에서 16S rRNA 부위 유전자의 증폭을 위해 Powers와 Harris(1993)에 의해 개발된 Forward primer C2F3 (5'-TAAATCAATCTGTTAGTGAA-3')와 Reverse primer 1108 (5'-ATAAACCAGTATTTCAAACT-3')을 이용하여 PCR을 수행하였다.
중부지방에서 검출된 뿌리혹선충 가운데 5개 지역의 15개체군에서 뿌리혹선충 2기 유충을 각 5마리씩 대표 집단(n=5)으로 선발하여 분자생물학적 종 동정을 수행하였다[Table 1]. 종 동정에는 국내 분포하고 있는 고구마뿌리혹선충(Meloidogyne incognita), 땅콩뿌리혹선충(M.

대상 데이터

중부지방 5개 시군(춘천, 천안, 예산, 부여와 논산) 132개 시설재배지를 대상으로 2013년부터 2015년에 걸쳐 박과류(오이, 수박), 가지과(고추, 토마토), 장미과(딸기)의 과채류 작물에서 뿌리혹선충 발병 의심 포장의 토양 시료를 채취하였다. 토양시료는 직경 2 cm의 T자형 오거를 이용하여 330 m² (100평) 당 10개 지점에서 각각 채취하여 모두 혼합하였다.

이론/모형

Iwahori 등(2000)의 방법을 이용하여 뿌리혹선충 2기 유충의 genomic DNA를 추출하였다. 뿌리혹선충 2기 유충 한 마리를 slide glass 위에 올려놓고, 고온고압으로 멸균시킨 필터페이퍼 조각(약 2×2mm²)으로 압력을 가하여 체벽을 파쇄시켰다.
뿌리혹선충 2기 유충 한 마리에서 추출된 genomic DNA를 주형으로 mtCOII에서 16S rRNA 부위 유전자의 PCR을 수행하였다. 뿌리혹선충의 mtCOII에서 16S rRNA 부위 유전자의 증폭을 위해 Powers와 Harris(1993)에 의해 개발된 Forward primer C2F3 (5'-TAAATCAATCTGTTAGTGAA-3')와 Reverse primer 1108 (5'-ATAAACCAGTATTTCAAACT-3')을 이용하여 PCR을 수행하였다. PCR 증폭은 PCR premix (Ready-2×-Go with Taqplus; Nanohelix^TM, Daejeon, Korea) 15 ml가 담긴 0.
토양으로부터 뿌리혹선충의 분리는 체법과 변형깔때기법(Baermann funnel method)을 이용하였다(Barker 등, 1985). ;채취한 토양시료를 골고루 잘 섞어 유기물과 굵은 자갈을 골라낸 다음, 토양 300 cm³를 정량하여 약 8 l의 물과 혼합하여 토양 현탁액을 만들었다. 토양 현탁액을 20 mesh와 400 mesh체(sieve)에 순서대로 거른 다음 변형깔때기법으로 48시간 후에 선충을 분리하였다.

성능/효과

중부지방 시설재배지 주요 작물인 오이, 수박, 토마토, 고추와 딸기의 재배 토양 내 뿌리혹선충의 감염현황은 Table 3과 같다. 작물별 뿌리혹선충 감염 현황은 토마토의 뿌리혹선충 감염률이 83%로 가장 높았으며, 오이(61%), 딸기(41%), 고추(30%), 수박(26%) 순으로 나타났다. 작물별 재배토양 내 뿌리혹선충 2기 유충의 평균 감염밀도는 토양 100 cm³ 당 오이 161마리, 수박 151마리, 토마토 180마리, 고추 155마리, 딸기 157마리로 나타났으며, 수박이 가장 낮았고 토마토가 가장 높았다.
작물별 뿌리혹선충 감염 현황은 토마토의 뿌리혹선충 감염률이 83%로 가장 높았으며, 오이(61%), 딸기(41%), 고추(30%), 수박(26%) 순으로 나타났다. 작물별 재배토양 내 뿌리혹선충 2기 유충의 평균 감염밀도는 토양 100 cm³ 당 오이 161마리, 수박 151마리, 토마토 180마리, 고추 155마리, 딸기 157마리로 나타났으며, 수박이 가장 낮았고 토마토가 가장 높았다. 이는 작물별 뿌리혹선충 감염률 정도와 동일한 경향을 보였다.
종 동정 결과, 중부지방의 5개 지역에는 뿌리혹선충 주요 3종인 고구마뿌리혹선충, 땅콩뿌리혹선충과 당근뿌리혹선충이 모두 감염되어 있는 것으로 나타났다. 하지만, 작물의 종류에 따라 검출된 뿌리혹선충 종(species)이 다르게 나타났다.
1과 같다. 중부지방에서 검출된 뿌리혹선충 가운데 춘천, 천안, 부여와 논산 4개 지역의 7개체군(Code: RK1, RK2, RK3, RK4, RK5, RK6과 RK7)은 고구마뿌리혹선충(M. incognita) 분류군(clade), 춘천과 천안 2개 지역의 3개체군(Code: RK8, RK9와 RK10)은 땅콩뿌리혹선충(M. arenaria) 분류군, 춘천, 예산과 논산 3개 지역의 5개체군(Code: RK11, RK12, RK13, RK14와 RK15)은 당근뿌리혹선충(M. hapla)분류군으로 나타났다. 뿌리혹선충 종별 우점정도는 고구마뿌리혹선충 47%, 땅콩뿌리혹선충 20%, 당근뿌리혹선충 33%로 나타났다.

후속연구

작물별로는 토마토에서 고구마뿌리혹선충, 땅콩뿌리혹선충과 당근뿌리혹선충 총 3종, 오이와 수박은 고구마뿌리혹선충과 땅콩뿌리혹선충 총 2종, 딸기와 상추에서는 당근뿌리혹선충 총 1종이 각각 검출되었다. 따라서, 뿌리혹선충 피해 확산 방지를 위해서는 작물별로 검출된 종을 고려한 방제대책 수립이 필요하다.
본 연구 결과에 따라, 중부지방 시설재배지에서는 각 작물별로 검출된 뿌리혹선충 주요 종을 대상으로 살선충제 개발, 비기주작물 또는 저항성품종 선발과 선충 방제용 녹비작물 선발 등의 방제 연구를 수행해야할 것으로 생각된다. 또한, 농업 현장에서는 중부지방의 시설재배 주요 작물별로 검출된 뿌리혹선충 종에 방제 효과가 있는 비기주작물, 저항성품종 또는 녹비작물 등을 선택하여 이용하는 것이 좋을 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	뿌리혹선충의 정의는?	뿌리혹선충(Meloidogyne spp.)은 살아있는 식물의 뿌리에 기생하면서 생존에 필요한 영양분을 얻는 절대기생체로써, 뿌리에 혹(gall)을 형성하는 특징이 있다(Moens 등, 2009). 뿌리에 형성된 혹 안쪽에는 사과모양으로 생긴 흰색 암컷(appleshaped female) 선충이 자리하고 있으며, 한 마리의 암컷이 수백 개의 알이 들어있는 1개의 난낭(egg mass)을 혹 표면에 형성한다(Dropkin, 1980).
	시설재배지에서 재배되는 작물은 무엇인가?	전국 시설재배 면적은 2014년 기준 93,511 ha이며, 수도권에 가까이 있는 중부지방(강원도, 경기도, 충청남도와 충청북도)은 전국 시설재배 면적의 1/2을 차지하고 있으며(Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs, 2015), 시설재배지에서는 배추와 상추 등 엽채류, 수박, 참외, 오이, 토마토, 딸기와 고추 등 과채류, 무 등 근채류, 배와 감귤 등의 과수와 같은 다양한 작물이 재배되고 있다. 그러나 국내 시설재배지에서는 동일한 작물을 수십 년간 연작하고 있어서 토양 속에 존재하는 뿌리혹선충(Meloidogyne spp.
	뿌리혹선충의 종 동정에는 어떤 방법들이 이용되고 있는가?	javanica) 총 4종으로 알려져 있다(Choi, 2000). 이들의 종 동정에는 암컷의 perineal pattern, excretory pore의 위치 및 수컷의 두부 형태 등을 이용한 형태적 종 동정(Eisenback 등, 1981), 효소표현형을 이용한 생화학적 동정법 등이 이용되어 왔으나(Cho 등, 2000), 최근에는 PCR 증폭산물의 제한효소절편길이다형성(PCR-RFLP), mitochondrial DNA와 ribosomal RNA 유전자 등의 염기서열 차이를 이용한 계통수(phylogenetic tree) 분석 등 분자생물학적 종 동정법이 많이 이용되고 있다(Han 등, 2004; Iwahori 등, 2000; Onkendi와 Moleleki, 2013; Powers 와 Harris, 1993).

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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