[논문]Chlorella fusca를 전처리한 오이 잎에서 오이탄저병균의 초미세 감염구조 관찰

이윤주; 김수정; 전용철

doi:10.5423/rpd.2017.23.1.42

Chlorella fusca를 전처리한 오이 잎에서 오이탄저병균의 초미세 감염구조 관찰
Ultra-structural Observations of Colletotrichum orbiculare on Cucumber Leaves Pre-treated with Chlorella fusca 원문보기

Research in plant disease = 식물병연구, v.23 no.1, 2017년, pp.42 - 48

이윤주 (제주대학교 생명자원과학대학, 친환경농업연구소) , 김수정 (포항공과대학교 생명공학연구센터) , 전용철 (제주대학교 생명자원과학대학, 친환경농업연구소)

초록
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Chlorella는 광합성을 통해 자가영양하는 미생물이다. 이전 연구를 통해 Chlorella fusca를 전처리한 오이 잎에서 오이 탄저병균의 부착기 형성률이 억제됨을 밝혔다. 본 연구에서는 SEM 및 TEM을 통해 C. fusca를 전처리한 잎에서 오이탄저병균의 초미세 감염구조를 관찰하였다. SEM 이미지에서는 대부분의 병원균 포자와 균사 주위에 많은 수의 C. fusca 세포가 관찰되었다. 또한 포자는 발아되었으나 식물조직에 침입하는 데 필요한 부착기는 형성되지 않았다. 이를 통하여 병원균 주위에 있는 C. fusca 세포가 병원균 부착기 형성을 억제하는 데 역할을 할 것으로 생각되었다. 한편, TEM 이미지를 통한 병원균 균사 내부의 초미세 구조에서는 C. fusca를 전처리한 잎과 무처리한 잎 간에 별다른 차이가 관찰되지 않았다. 이는 전처리한 식물에서 병원균은 무처리한 잎과 유사하게 성장하는 것으로 보인다. 이들 결과를 통하여 C. fusca에 의한 식물 표면에서의 병원균 부착기 형성 억제가 오이탄저병 감소의 원인인 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Chlorella is one of the microorganisms which can live autotrophically by their own photosynthesis. It was previously revealed that pre-treatment of Chlorella fusca caused a suppression of appressorium formation on the cucumber leaves after inoculation with Colletothrichum orbiculare. In this study, the ultrastructures of C. orbiculare on the cucumber leaves pretreated with C. fusca were observed using both scanning electron microscope (SEM) and transmission electron microscope (TEM). The SEM images revealed that most fungal conidia and hyphae were attached with lots of C. fusca cells. Also, the conidia could germinate but not form appressorium, which is necessary to penetrate into host tissue. These observations suggested that C. fusca adjoined to the fungus may play a role in suppression of the appressorium formation. On the other hand, the observations of TEM showed no remarkable cytological differences on the ultrastructures of the intracellular hyphae between in the pre-treated and untreated leaves. It seemed that the fungus could grow in the pre-treated plant tissues as in the untreated one. Based on these observations, it is suggested that the suppression of appressorium on the leaf surfaces by the C. fusca cells may be a main cause of the reduction of the anthracnose disease.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

fusca와 오이탄저병균과의 관계를 보다 정밀하게 관찰하였다. 또한 투과전자현미경을 이용하여 식물조직에 침입한 오이탄저병균의 세포 외 균사 및 세포 내 균사 내부를 관찰함으로써 무처리한 식물조직 내에서의 오이탄저병균 균사와 비교함으로써 C. fusca에 의한 병 억제 원인을 좀 더 자세히 밝히고자 하였다.

제안 방법

그러나 광학형광현미경을 통한 관찰만으로는 병 억제 기작에 대한 설명이 충분하지 않다. 따라서 본 연구에서는 전사전자현미경을 이용하여 C. fusca를 전처리한 오이 잎에 오이탄저병균을 접종한 후 식물 표면에서 C. fusca와 오이탄저병균과의 관계를 보다 정밀하게 관찰하였다. 또한 투과전자현미경을 이용하여 식물조직에 침입한 오이탄저병균의 세포 외 균사 및 세포 내 균사 내부를 관찰함으로써 무처리한 식물조직 내에서의 오이탄저병균 균사와 비교함으로써 C.

대상 데이터

Chlorella. Chlorella fusca CHK0059 균주를 국립농업과학원으로부터 분양 받아 Kim 등(2014)이 제시한 BG11 modified medium (BGMM) 배지를 사용하여 배양하였다. C.
식물병원균 접종원. 식물 병원균으로 탄저병에 감염된 오이 잎에서 분리한 오이탄저병균인 C. orbiculare를 이용하였다. 오이탄저병균을 감자한천배지(potato dextrose agar;Becton, Dickinson and Company, Le Pont-de-Claix, France)에접종하여 25°C가 유지되는 항온기(DA-MIL-2500; Dong-A, Siheung,Korea)에서 10일간 배양하였다.
식물체. 오이종자는 정선삼척(Cucumis sativus L., cv. Jeongseonsamcheok; FarmHannong, Seoul, Korea) 품종으로 시중에서 구입하여 사용하였다. 오이 종자를 원예용 상토(Tuksimi^®; Nongwoobio, Suwon, Korea)가 채워진 플라스틱 포트(직경 8 cm)에 파종하여 주간 25°C±1°C, 야간 18°C±1°C,광주기 12:12가 유지되는 식물 배양실에서 배양하였다.

성능/효과

오이탄저병균은 다른 탄저병균과 마찬가지로 기주식물에 침입한 후 활물영양단계와 사물영양단계 과정을 거처 기주식물을 감염시킨다(Perfect 등, 1999). 본 연구에서도 무처리 식물에 오이탄저병균이 침입한 후 활물영양단계의 제1차 균사가 관찰되었으며 주위의 식물 세포들은 대부분 원형을 유지함으로써 활물영양 관계가 이루어지고 있음을 알 수 있었다(Fig. 3C). 사물영양 단계에서는 오이탄저병균의 2차 균사(secondary hyphae)와 식물의 원형질막 사이에 기질(matrix)이 형성되었는데, 이를 통해 식물의 대사산물이 병원균으로 흡수되는 것으로 추측된다(Fig.
3, 4). 이를 통해 아마도 C. fusca를 전처리한 식물에서는 식물조직 내부에서보다는 부착기 형성 억제와 같은 감염 전에 병 발생 억제 기작을 통해 병 진전이 감소되는 것으로 판단된다.

후속연구

3D). 하지만 이러한 기질을 통한 영양분 교환이 일어나는지를 입증하려면 면역학적 라벨링을 통한 연구가 수행되어야 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Colletotrichum에 속 병원균이 작물에 감염 시 영양을 섭취하는 두 가지 방법은 무엇인가?	Colletotrichum에 속하는 병원균은 감염 시 두 가지의 영양섭취 방식을 취하는데(Perfect 등, 1999), 첫째, 볼록한 형태의 제1차 균사는 살아 있는 기주 식물의 표피 세포에서 활물영양단계를 거친다. 그 후 가느다란 제2차 균사는 비교적 빠르게 생장하며 엽육세포를 침입하여 사물영양단계로 접어들면서 기주 세포를 괴사시킨다(Bailey 등, 1996). 이러한 특이적 영양섭취방식을 취함으로 인하여 기주와 병원균과의 상호관계를 밝히는 많은 연구에 모델로 이용되어 왔다(Gan 등, 2013; Kubo 등, 2015; O’Connell 등 2012)
	오이탄저병의 원인균은 무엇인가?	오이탄저병의 원인균인 Colletotrichum orbiculare는 세계적으로 여러 종류의 작물에 감염하여 경제적 피해를 입힌다(Agrios, 2005). 벼 도열병균인 Magnaporthe oryzae와 마찬가지로 오이탄저병균은 식물에 침입하기 위하여 발아관상단이 부풀어져 부착기(Appressorium)라는 특별한 기관을 형성한다.
	Chlorella의 이용 가치는 무엇인가?	Chlorella는 광합성을 통해 자가영양이 가능한 녹조류로서 이용가치가 매우 높은 것으로 알려져 있다. 지금까지 대부분 영양 공급원으로 이용되었는데, 최근 농업에서 생산량 증대의 원인이며 비료로 사용 가능성도 제기되었다(Safi등, 2014; Shaaban, 2001). 그 외 식물 병해 감소에도 효과가 있는 것으로 보고되었는데 과채류의 저장성 병해에 대해 방제 효과가 있으며(Kim 등, 2014), 특히 오이 식물 잎에 전처리하였더니 오이탄저병의 발생이 억제되었다고 보고되었다(Lee 등, 2016).

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Shaaban, M. M. 2001. Green microalgae water extract as foliar feeding to wheat plants. Pak. J. Biol. Sci. 4: 628-632.

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저자의 다른 논문 :

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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