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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 딸기 수경재배에서 시들음병 발생을 줄일 수 있는 방법으로 배양액의 pH와 EC 수준에 따른 시들음병 억제효과를 검토하였다.
- 특히 딸기재배에서 시들음병 발생은 수경재배 면적이 증가하면서 증가하는 경향을 보이고 있다. 따라서 이 연구에서는 딸기 수경재배에서 시들음병 발생에 배양액의 pH와 EC의 영향을 in vitro와 재배포장에서 조사 하였다. pH는 5, 5.
제안 방법
- pH는 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5로 in vitro와 재배포장에서 검정하였고 EC는 0, 0.5, 0.8, 1, 1.5 dS·m-1 로 재배포장에서 조사하였다.
- pH에따른 딸기 시들음병균의 균사생장률은 pH 5.0, 5.5, 6.0, 6.5, 7.0, 7.5 수준으로 20, 25, 28°C의 온도에서 조사하였다.
- 2003년 논산지역의 ’사마베리’ 품종의 관부에서 분리한 딸기 시들음병균 Fo79 균주를(Nam 등, 2005) 질산과 수산화칼륨으로 pH를 조정한 potato dextrose agar (PDA, Difco, USA) 배지에서 배양하였다. 균사 생장률은 배지에 접종 3일 후 균사 반경을 측정하였다.
- 딸기 시들음병균 접종은 Fo79 균주를 MM배지 (Correll 등, 1987)에서 28°C, 200 rpm으로 진탕배양 7일 후 1×106 conidia/ml의 포자농도로 주당 50 ml씩 1차 시험은 5월 4일 건전 상토에, 2차 시험은 6월 30일 이병 상토에 접종하였다.
- 딸기 재배포장에서의 배양액 pH와 EC에따른 시들음병 이병률 조사는 논산딸기시험장 병 검정 비닐하우스에서 실시하였다. 시험품종은 ‘설향’으로 조직배양묘를 모주로 육묘한 3-4장의 잎을 가진 자묘를 시험에 이용하였다.
- , Aurora, IL, USA)로 측정하였고, EC는 EC meter (WT1000B, 미래센서(서울, 한국))로 측정하였다. 배액은 1일 동안 수집된 각 처리별 배양액을 측정하였다.
- 배양액 pH 수준은 5.0, 5.5, 6.0, 6.5, 7.0의 5처리로 1차시험은 4월 28일부터 6월 6일까지 2분/1회/일, 2차 시험은 6월 24일부터 7월 12일까지 4분/2회/일 동안 배양액을 공급 하였다. 딸기 시들음병균 접종은 Fo79 균주를 MM배지 (Correll 등, 1987)에서 28°C, 200 rpm으로 진탕배양 7일 후 1×106 conidia/ml의 포자농도로 주당 50 ml씩 1차 시험은 5월 4일 건전 상토에, 2차 시험은 6월 30일 이병 상토에 접종하였다.
- 배양액의 EC 수준은 0, 0.5, 0.8, 1.0, 1.5 dS·m-1 로 1차 시험은 7월 15일부터 8월 29일까지 4분/2회/일 공급하였고, 2차 시험은 10월 10일부터 12월 23일과 다음 해 4월 6일부터 5월 16일까지 4분/2회/일 동안 배양액을 공급하였다.
- 상토와 배액의 pH는 pH meter (FieldScout pH400, Spectrum Co., Aurora, IL, USA)로 측정하였고, EC는 EC meter (WT1000B, 미래센서(서울, 한국))로 측정하였다. 배액은 1일 동안 수집된 각 처리별 배양액을 측정하였다.
- 자묘는 딸기전용상토(코코피트:피트모스:펄라이트=65:17:10, 푸르미, 서울바이오)가 충진된 플라워 박스(쌍우3호, 57×18 cm) 에 박스당 3-5주씩 정식하였다. 시험구 배치는 완전임의배치 3반복으로 처리당 9-15주를 조사하였다. 시험에 사용한 배양액(Table 1)으로 pH 시험에는 추비용 관주비료(N-P-K: 30-10-10, 1000배, EC 0.
- 식물체 잎의 무기함량 분석은 식물체의 3번째 잎을 채취하여 건조 시킨 후 완전히 분쇄하여 농촌진흥청 농업과학기술원의 토양과 식물체 분석법에 준하여 분석하였다(National Institute of Agricultural Science and Technology, 2000). 식물체 무기 성분은 유도결합 플라즈마분광분석기(Inductively coupled Plasma Spectroscopy, GBC Integra, XL, Braeside, VIC, Australia)를 이용하여 분석하였다. 처리간 비교는 CoStat 통계 프로그램(CoHort software, Berkeley, CA, USA)을 이용해 Duncan multiple range test (P<0.
- 5 dS·m-1 로 1차 시험은 7월 15일부터 8월 29일까지 4분/2회/일 공급하였고, 2차 시험은 10월 10일부터 12월 23일과 다음 해 4월 6일부터 5월 16일까지 4분/2회/일 동안 배양액을 공급하였다. 위의 방법과 동일하게 딸기 시들음병균 포자현탁액을 조제 후 주당 50 ml씩 1차시험은 7월 21일, 2차 시험은 10월 16일에 건전 상토에 접종하였다. 처리 후 시기별 이병지수 조사는 위의 방법과 동일하게 실시하였다.
- 자묘는 딸기전용상토(코코피트:피트모스:펄라이트=65:17:10, 푸르미, 서울바이오)가 충진된 플라워 박스(쌍우3호, 57×18 cm) 에 박스당 3-5주씩 정식하였다.
- 위의 방법과 동일하게 딸기 시들음병균 포자현탁액을 조제 후 주당 50 ml씩 1차시험은 7월 21일, 2차 시험은 10월 16일에 건전 상토에 접종하였다. 처리 후 시기별 이병지수 조사는 위의 방법과 동일하게 실시하였다.
- 딸기 시들음병균 접종은 Fo79 균주를 MM배지 (Correll 등, 1987)에서 28°C, 200 rpm으로 진탕배양 7일 후 1×106 conidia/ml의 포자농도로 주당 50 ml씩 1차 시험은 5월 4일 건전 상토에, 2차 시험은 6월 30일 이병 상토에 접종하였다. 처리 후 시기별 이병지수를 조사하였다. 이병지수는 0은 무병징, 1은 1-2엽이 휘어지고 신엽이 황화하며 하엽의 엽병이 적색을 띰, 2는 모든 잎이 휘어지고 짝잎이 발생, 3은 잎이 황화되고 식물체의 반 이상이 시듦 증상, 4는 식물체 전체가 시듦, 5는 식물체 전체가 고사이다(Nam 등, 2005).
대상 데이터
- 2003년 논산지역의 ’사마베리’ 품종의 관부에서 분리한 딸기 시들음병균 Fo79 균주를(Nam 등, 2005) 질산과 수산화칼륨으로 pH를 조정한 potato dextrose agar (PDA, Difco, USA) 배지에서 배양하였다.
- 시험구 배치는 완전임의배치 3반복으로 처리당 9-15주를 조사하였다. 시험에 사용한 배양액(Table 1)으로 pH 시험에는 추비용 관주비료(N-P-K: 30-10-10, 1000배, EC 0.63, 퍼티케어, ㈜도프(평택, 한국))를 질산과 수산 화칼륨으로 pH를 조절하였으며, EC 시험은 일본원시조성액으로 EC를 조정하여 사용하였다. 시험기간 동안 시험포장의 기상 환경은 평균온도 20-29°C, 평균 상대습도 40-65%였다.
- 시험품종은 ‘설향’으로 조직배양묘를 모주로 육묘한 3-4장의 잎을 가진 자묘를 시험에 이용하였다.
데이터처리
- 처리간 비교는 CoStat 통계 프로그램(CoHort software, Berkeley, CA, USA)을 이용해 Duncan multiple range test (P<0.05) 분석으로 실시하였다.
이론/모형
- 식물체 잎의 무기함량 분석은 식물체의 3번째 잎을 채취하여 건조 시킨 후 완전히 분쇄하여 농촌진흥청 농업과학기술원의 토양과 식물체 분석법에 준하여 분석하였다(National Institute of Agricultural Science and Technology, 2000). 식물체 무기 성분은 유도결합 플라즈마분광분석기(Inductively coupled Plasma Spectroscopy, GBC Integra, XL, Braeside, VIC, Australia)를 이용하여 분석하였다.
성능/효과
- 배양액의 pH 는 높아질수록 배액의 EC는 감소하였고 딸기 잎의 칼륨함량은 증가되었다. EC 검정에서 배양액 EC가 상승함에 따라 딸기 시들음병 발생과 잎의 질소함량은 증가하였다. 이런 결과로 딸기 시들음병 발생은 수경재배에서 pH와 EC가 관련이 있다는 것을 알 수 있었다.
- 국내 딸기 시들음병균의 pH에 따른 균사생육은 pH가 낮을수록 감소하였으며 25°C가 20°C나 28°C 처리보다 높은 균사생장률을 보였다.
- 딸기 시들음병균의 균사생장은 in vitro 상에서 pH가 증가할수록 증가하였으며, 25°C에서 pH 7.0이 가장 높았고, 20°C에서 pH 5.0가 가장 낮았다(Fig. 1).
- 배양액의 pH가 상승함에 따라 상토의 pH는 떨어지는 경향을 보였으나 EC는처리간 유의성이 없었다(Table 2). 또한 배양액의 pH가 높아질 수록 배액의 EC는 감소하였으나 pH는 증가하는 경향을 보였다. 배양액 pH수준별 처리 후 식물체 분석 결과 배양액 pH증가에 따라 잎의 칼륨농도는 증가하는 경향을 보였으며 다른 무기원소는 처리간 뚜렷한 경향을 보이지 않았다(Table 3).
- 상토와 배액의 EC는 배양액 EC가 증가할수록 증가하였다(Table 5). 또한 식물체 분석 결과 질소는 EC 증가에 따라 증가하는 경향을 보였으나 다른 무기원소는 뚜렷한 차이를 볼 수 없었다(Table 6).
- 또한 배양액의 pH가 높아질 수록 배액의 EC는 감소하였으나 pH는 증가하는 경향을 보였다. 배양액 pH수준별 처리 후 식물체 분석 결과 배양액 pH증가에 따라 잎의 칼륨농도는 증가하는 경향을 보였으며 다른 무기원소는 처리간 뚜렷한 경향을 보이지 않았다(Table 3).
- 5에서 가장 낮았고 pH 5에서 가장 높은 경향을 보였다. 배양액의 pH 는 높아질수록 배액의 EC는 감소하였고 딸기 잎의 칼륨함량은 증가되었다. EC 검정에서 배양액 EC가 상승함에 따라 딸기 시들음병 발생과 잎의 질소함량은 증가하였다.
- 본 결과에서는 배양액 pH가 높아질수록 식물체의 칼륨농도는 증가하는 경향을 보였는데 토마토 시들음병의 경우에도 배지의 pH가 산성보다는 알칼리성에서 병 발생이 감소하였고 pH가 증가할수록 식물체의 칼륨 함량이 증가하여(Borrero 등, 2004) 본 결과와 비슷한 경향을 확인할 수 있었다. Table 3에서의 pH수준별 식물체 무기성분 함량을 분석한 시기는 딸기 육묘기(3-8월)이다.
- 대부분의 작물은 pH가 낮아지면 사이토카닌이나 옥신의 활성이 떨어져 뿌리 발근이나 신장이 나빠진다고 한다 (Yamazaki, 1982). 위의 결과에서 배양액 pH가 높을수록 시들음병 발생은 감소하고 배액의 pH는 증가하는 경향은 배액의 pH가 높은 것은 뿌리의 활성이 양호하나 pH가 낮은 것은 뿌리의 활성이 낮다는 결과(Jun 등, 2011)와 관련이 있을 것으로 사료된다.
- EC 검정에서 배양액 EC가 상승함에 따라 딸기 시들음병 발생과 잎의 질소함량은 증가하였다. 이런 결과로 딸기 시들음병 발생은 수경재배에서 pH와 EC가 관련이 있다는 것을 알 수 있었다.
- 재배포장 검정에서 시들음병 발생은 배양액의 pH 6.5가 다른 처리보다 가장 낮았으며 pH 5가 가장 높은 경향을 보였다(Fig. 2). 배양액의 pH가 상승함에 따라 상토의 pH는 떨어지는 경향을 보였으나 EC는처리간 유의성이 없었다(Table 2).
- 재배포장에서 배양액 EC가 증가할수록 시들음병 발생은 증가하는 경향을 보였으나 EC 0.0과 1.5 dS·m-1 를 제외한 처리간 유의성은 2차 시험에서는 보이지 않았다(Table 4).
후속연구
- sp. phaseoli의 chlamydospores는 높은 pH에서 carbon의 손실이 높으며 이런 토양조건은 미생물작용을 증진시키는 효과가 있으므로(Mondal과 Hyakumachi, 1998) 추후 pH와 chlamydospores의 생장에 대한 실험이 실시되어야할 것으로 사료된다.
- Lettuce (Chitarra 등, 2013)와 토마토(Borrero 등, 2004)의 시들음병은 EC에 따른 영향은 적다고 하여 본 연구와 다른 결과를 보였다. 그러나 본 결과에서는 배양액의 EC가 증가할수록 시들음병 발생은 증가하였고 질소농도도 증가하는 경향을 보여 질소가 시들음병 발생에 중요한 역할을 할 것으로 사료된다. 토마토 시들음병은 암모늄태 질소와 NaHPO4 ·H2O, Fe-EDDHA, MnSO4 , MoO3 , ZnSO4 ·7H2O 농도가 증가할수록 병 발생은 증가 하였으나 질산암모늄의 적정농도(N 100 mg/l)에서는 생체중도 증가하였고 시들음병 발생도 감소하는 경향을 보였다(Duffy 와 Défago, 1999).
- Spinach의 시들음병 발생은 NH4-N과 높은 상관관계를 보였으며(Gatch와 du Toit, 2015), 토마토 시들음병은 질산태질소와 CuSO4 ·5H2O 처리에서 발생이 감소하였고(Duffy와 Défago, 1999), 셀러리 시들음 병은 KNO3 가 다른 질소형태보다 병 발생이 감소한다고 하였다 (Schneider, 1985). 비록 in vitro 상에서 바나나 시들음병균의 균사생육은 암모늄농도 증가에 따라 생육은 억제되었고(Zhang 등, 2013), 수박의 시들음병 발생도 질소원에 따른 영향이 없다고(Hopkins와 Elmstrom, 1976) 하여 딸기 재배포장에서도 질산태질소와 암모늄태질소 시비에 따른 시들음병 발생경향이 추후 조사되어야 할 것이다.
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