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문제 정의
- Pyraclostrobion은 세균병뿐만 아니라 바이러스병에 대해서 PR 단백질과 MAPKs 등 식물의 스트레스 반응에 관련된 유전자들을 발현시켜 저항성을 유도하였다(Herms 등, 2002; Skandalis 등, 2016; Udayashankar 등, 2012). 따라서 본 연구에서는 고추 세균점무늬병 방제의 효율적인 방제를 위해 병 저항성을 유도한다고 알려진 pyraclostrobin의 고추 세균점무늬병에 대한 예방 효과와 살세균 살균제와의 혼용 및 사용 가능성을 검토하고 효율적인 체계처리 방법을 제공하고자 수행하였다.
- tabaci 등 세균성 병원균과 바이러스병 대해서 strobilurin 계통의 살균제들이 발병을 감소시킨 보고와 일치한다(Herms 등, 2002; Skandalis 등, 2016). 본 연구는 지금까지 곰팡이병에 대한 효과로 만 알려져 있는 pyraclostrobin이 식물에 병 저항성을 유도하여 고 추 세균점무늬병을 방제할 수 있는 방법과 가능성을 처음으로 제시하는 것이다.
제안 방법
- 1% 치아염소산나트륨(NaOCl) 용액에서 1분간 표면 살균 한 고추 종자는 포트(9.5 cm×7 cm×9 cm, Greenday)에 파종 후 6주 후 pyraclostrobin을 각각 1, 3, 5, 7일 간격으로 4,000 배 농도로 1회 처리하고 최종 약제 살포 24시간 후에 병원균 현탁액(OD600nm=1.0)을 접종한 후 온실에서 30o C, 95% 이상의 습도를 48시간 유지하면서 발병을 유도하였다.
- 고추 세균 점무늬병에 대한 pyraclostrobin의 병 저항성 유도는 유리온실에서 공시품종으로 ‘청양(Hungnong Seed, Seoul, Korea)’을 사용하여 검정하였다.
- 병발생율(%)은 {(발병엽수×발병지수)×100}/(조사엽수×4)으로 나타냈고, 방제가(%)는 (1-살균제 처리구 병발생율/무처리구 병발생율)×100으로 계산하였다. 또한 약제처리 후 3, 5, 7일 후 경엽의 위조, 고사, 낙엽 및 기타 생육상태를 육안으로 확인하여 달관조사하면서 약해 여부를 판단하였다.
- Paul, MN, USA)로 측정하였다. 모든 실험은 독립적인 3반복을 수행하였다.
- 접종한 유묘는 30°C, 95% 이상의 습도를 48시간 유지하면서 발병을 유도하였다. 병원균 접종 14일 후 병징 정도에 따라 발병지수로 표기하고 방제효과를 산출하였다. 발병지수는 0; 건전 식물, 1; 1개 반점 또는 소형 돌기 형성, 2; 2-5개 반점 또는 소형 돌기 형성, 3; 6-10개 반점 형성, 4; 11개 이상 반점 또는 잎 가장자리가 타는 듯 고사되거나 기형되는 발병도로 나타냈다.
- 0)을 접종한 후 온실에서 30o C, 95% 이상의 습도를 48시간 유지하면서 발병을 유도하였다. 병원균 접종 후 14일부터 고추잎에 발생한 병징을 관찰하면서 세균점무늬병의 발병도에 따라 발병지수로 표기하여 방제효과를 산출하였다. 처리당 10주 씩 3반복으로 처리하였다.
- 병원균은 NB agar 배지에서 28°C, 48시간동안 배양한 후 멸균수로 세균을 회수한 후 104 colony forming units(cfu)/ml 농도로 희석 후 0.7% agar가 함유된 NB 배지에 첨가하였다.
- 병원균은 NB 배지에서 28°C, 3일 동안 배양한 균주를 회수한 후 OD600nm=1.0(1×109 CFU/ml) 농도로 희석한 현탁액을 잎 전체에 분무 접종하였고, 24시간 후에 각 살균제들을 Table 1의 처리농도로 살포하였다.
- 5 cm×7 cm×9 cm, Greenday, Bucheon, Korea)에 파종한 후 전남대학교 유리온실(30°C, 45% 습도)에서 재배하면서 6-8엽기의 유묘를 사용하였다. 살균제는 pyraclostrobin, streptomycin, copper hydroxide 등을 사용하였고(Table 1), 처리 당 10주씩 3반복으로 처리하였다.
- 살균제의 항균활성 능력을 검정하기 위하여 병원균이 첨가된 NB agar 배지 위의 paper disc (8 mm, Tokyo filter Co., Utsunomiya-shi, Japan)에 살균제를 처리 농도별로 (pyraclostrobin, 0.25 ml/l; streptomycin, 1.25 g/l; copper hydroxide, 2 g/l; pyraclostrobin/streptomycin, (0.2 ml+0.5 g)/l; pyraclostrobin/copper hydroxide (0.2 ml+1 g)/l) 접종한 후 28°C, 48시간 후에 형성된 저지원의 직경을 APS assess 2.0 imaging software (APS Press, St. Paul, MN, USA)로 측정하였다.
- 접종한 유묘는 30°C, 95% 이상의 습도를 48시간 유지하면서 발병을 유도하였다.
- 5 cm×7 cm×9 cm, Greenday, Bucheon, Korea)에 파종한 후 전남대학교 유리온실(30°C, 45% 습도)에서 재배하면서 6-8엽기의 유묘를 사용하였다. 살균제는 pyraclostrobin, streptomycin, copper hydroxide 등을 사용하였고(Table 1), 처리 당 10주씩 3반복으로 처리하였다.
대상 데이터
- 고추 세균점무늬병에 대한 살균제의 유묘검정에서 사용된 고추의 공시품종은 ‘1박2일(Yuan Seed, Seoul, Korea)’을 사용하였다.
- Pyraclostrobin의 세균점무늬병원균에 대한 항균활성 검정. 고추 세균점무늬병원균(X. euvesicatoria 173-1)은 충북대학교 응용생명공학부 식물세균병실험실 실험실에서 분양받아 사용하였다. 세균은 NB (nutrient broth; Becton Dickinson GmbH, Heidelberg, Germany) 배지에서 48시간 배양한 후(28°C, 120 rpm) 15% glycerol 농도로 혼합하고 -80°C에 보관하면서 사용하였다.
- 7% agar가 함유된 NB 배지에 첨가하였다. 살균제는 pyraclostrobin, streptomycin, copper hydroxide 등을 사용하였다(Table 1). 살균제의 항균활성 능력을 검정하기 위하여 병원균이 첨가된 NB agar 배지 위의 paper disc (8 mm, Tokyo filter Co.
- 소독한 종자는 멸균시킨 상토(Farm Hannong, Jeongup, Korea)가 담겨 있는 포트(9.5 cm×7 cm×9 cm, Greenday, Bucheon, Korea)에 파종한 후 전남대학교 유리온실(30°C, 45% 습도)에서 재배하면서 6-8엽기의 유묘를 사용하였다.
데이터처리
- 통계분석. 각 처리 평균 간의 차이에 의한 유의성 검정은 통계분석은 IBM SPSS Statistics 23.0 software (IBM Co., Armonk, NY, USA)를 사용하여 일원배치 분산분석(ANOVA)을 수행하였다. 만약 F값이 유의한 경우에만 Duncan의 다중검정방법(Duncan’s multiple range test)으로 유의수준 0.
- 만약 F값이 유의한 경우에만 Duncan의 다중검정방법(Duncan’s multiple range test)으로 유의수준 0.05에서 통계적 유의성을 검정하였다.
이론/모형
- 세균은 NB (nutrient broth; Becton Dickinson GmbH, Heidelberg, Germany) 배지에서 48시간 배양한 후(28°C, 120 rpm) 15% glycerol 농도로 혼합하고 -80°C에 보관하면서 사용하였다. 살균제의 병원균 생장억제효과는 paper disc 확산법을 이용하여 조사하였다. 병원균은 NB agar 배지에서 28°C, 48시간동안 배양한 후 멸균수로 세균을 회수한 후 104 colony forming units(cfu)/ml 농도로 희석 후 0.
성능/효과
- 또 한 copper hydroxide는 병원균에 대한 in vitro 살균력이 streptomycin 보다 통계적으로 유의하게 낮았다. Pyraclostrobin을 다른 살균제들과 혼합하였을 경우, streptomycin 혼용 처리구에서 가장 우수한 억제 효과를 보였다.
- 각 살균제들의 고추에 처리된 후 병진전은 무처리구에서 세균점무늬병의 전형적인 병징인 잎 표면에 소형 돌기와 함께 반점 형태의 병반이 접종 후 12일째부터 나타난 반면에 pyraclostrobin 및 다른 살균제와 혼용 한 처리구의 고추에서는 무처리구 대비 병반 형성이 통계적으로 유의하게 감소하였다(Table 3). Pyraclostrobin을 단독 처리구에서는 병발생율이 21%(방제가 69%)이었고, streptomycin 단독 처리구에서는 발병율 15%(방제가 78%)로 대조구에 비해 통계적으로 유의하게 병방제 효능을 보였다. Streptomycin와 pyraclostrobin 혼합 처리구 병발생율은 6.
- Pyraclostrobin을 단독 처리구에서는 병발생율이 21%(방제가 69%)이었고, streptomycin 단독 처리구에서는 발병율 15%(방제가 78%)로 대조구에 비해 통계적으로 유의하게 병방제 효능을 보였다. Streptomycin와 pyraclostrobin 혼합 처리구 병발생율은 6.5%(방제가 90%)로 가장 높은 방제효 과를 나타냈다(Table 3). 이러한 결과들은 살균제의 단독처리에 의 한 방제효과보다 pyraclostrobin과 혼용 살포할 경우 방제가가 증가하였고, 이는 아마도 streptomycin의 직접살균효과와 pyraclostrobin에 식물체의 병 저항성을 유도에 의한 결과라고 추정된다.
- Pyraclostrobin 단독과 혼용에 의한 In vitro 항균활성효과. 각 살균제들 중 streptomycin은 400배 농도에서 X. euvesicatoria 에 대해 다른 살균제에 비하여 상대적으로 가장 높은 항균활성을 나타냈지만, pyraclostrobin은 항세균활성이 없었다(Table 2). 또 한 copper hydroxide는 병원균에 대한 in vitro 살균력이 streptomycin 보다 통계적으로 유의하게 낮았다.
- 9%로 시험구의 살균제 약효를 평가하기에는 충분하였다(Table 2). 각 살균제들의 고추에 처리된 후 병진전은 무처리구에서 세균점무늬병의 전형적인 병징인 잎 표면에 소형 돌기와 함께 반점 형태의 병반이 접종 후 12일째부터 나타난 반면에 pyraclostrobin 및 다른 살균제와 혼용 한 처리구의 고추에서는 무처리구 대비 병반 형성이 통계적으로 유의하게 감소하였다(Table 3). Pyraclostrobin을 단독 처리구에서는 병발생율이 21%(방제가 69%)이었고, streptomycin 단독 처리구에서는 발병율 15%(방제가 78%)로 대조구에 비해 통계적으로 유의하게 병방제 효능을 보였다.
- 또한 pyraclostrobin을 온실에서 세균점무늬병에 대한 방제효 과가 streptomycin 등 다른 살균제와 혼용하여 살포할 경우 각각 단독으로 살포하는 경우와 다르게 나타났다. 고추 세균점무늬병 원균에 대해서 강한 살균효과가 있는 streptomycin은 단독으로 살포할 경우 약 78%의 방제효과를 나타낸 반면 pyraclostrobin과 혼용할 경우 90%의 우수한 방제효과를 나타냈다. 이러한 결과는 in vitro에서 X.
- 이러한 결과에서 pyraclostrobin은 병 발생하기 3일전에 고추에 살포할 경우 병저항성을 효과적으로 유도하고 작물에 따라 작용기작이 다른 살균제 등과 혼용하여 살포할 경우 방제효과도 효율적으로 높일 수 있다. 따라서 본 연구결과들은 고추 세균점무늬병을 방제하기 위해 pyraclostrobin의 살포방법과 예방적 살포시기를 제시하는 자료로 충분할 것으로 생각된다.
- 또한 pyraclostrobin을 온실에서 세균점무늬병에 대한 방제효 과가 streptomycin 등 다른 살균제와 혼용하여 살포할 경우 각각 단독으로 살포하는 경우와 다르게 나타났다. 고추 세균점무늬병 원균에 대해서 강한 살균효과가 있는 streptomycin은 단독으로 살포할 경우 약 78%의 방제효과를 나타낸 반면 pyraclostrobin과 혼용할 경우 90%의 우수한 방제효과를 나타냈다.
- 온실에서 살균제를 처리하지 않은 무처리구는 반점들이 융합되어 대형 병반을 형성할 정도의 병징을 나타냈고 병발생율이 평균 86%로 높 았으며, pyraclostrobin의 병저항성 유도에 의한 약효를 평가하기에 충분하였다. 병원균 접종 7일전부터 살포하기 시작할 경우 1일 전에 살포한 처리구에서 병발생율이 29%로 가장 낮았고, 3일전까 지 pyraclostrobin을 살포한 처리구의 고추 잎은 1개 정도의 소형 돌기 또는 반점만이 형성되는 병 억제 능력을 보였다. 하지만 병원균 접종 5일전과 7일전에 살포한 처리구의 고추 세균성반점병 병 억제율은 현저히 낮았다(Fig.
- 특히, 곰팡이 포자 발아 및 균사 성장 억제를 위해서는 병원균 접종 전·후 24시간에 살포할 경우 효과가 가장 크다(Karadimos 등, 2005; Turechek 등, 2006). 본 연구에서도 pyraclostrobin의 고추 세균점무늬병에 대한 살포시기에 따른 방제효과면에서도 24 시간전에 살포할 경우에 66%의 방제효과를 나타냈고, 살포시기가 병원균 접종시기보다 늦어질수록 방제효과가 낮아졌다.
- Pyraclostrobin의 고추 세균점무늬병에 예방효과. 살균제를 처리하지 않은 무처구의 발병엽율은 평균 68.9%로 시험구의 살균제 약효를 평가하기에는 충분하였다(Table 2). 각 살균제들의 고추에 처리된 후 병진전은 무처리구에서 세균점무늬병의 전형적인 병징인 잎 표면에 소형 돌기와 함께 반점 형태의 병반이 접종 후 12일째부터 나타난 반면에 pyraclostrobin 및 다른 살균제와 혼용 한 처리구의 고추에서는 무처리구 대비 병반 형성이 통계적으로 유의하게 감소하였다(Table 3).
- Pyraclostrobin 살포시기에 따른 병 예방 효과. 온실에서 살균제를 처리하지 않은 무처리구는 반점들이 융합되어 대형 병반을 형성할 정도의 병징을 나타냈고 병발생율이 평균 86%로 높 았으며, pyraclostrobin의 병저항성 유도에 의한 약효를 평가하기에 충분하였다. 병원균 접종 7일전부터 살포하기 시작할 경우 1일 전에 살포한 처리구에서 병발생율이 29%로 가장 낮았고, 3일전까 지 pyraclostrobin을 살포한 처리구의 고추 잎은 1개 정도의 소형 돌기 또는 반점만이 형성되는 병 억제 능력을 보였다.
- 고추 세균점무늬병 원균에 대해서 강한 살균효과가 있는 streptomycin은 단독으로 살포할 경우 약 78%의 방제효과를 나타낸 반면 pyraclostrobin과 혼용할 경우 90%의 우수한 방제효과를 나타냈다. 이러한 결과는 in vitro에서 X. euvesicatoria에 대한 항균활성이 전혀 없는 pyraclostronbin이 식물체에 살포될 경우 세균점무늬병에 대해 68%의 방제효과를 나타냈고, 특히 엽면살포 후 병원균을 접종시킨 감염된 잎(local) 보다 새로 형성된 잎(systemic)에서 병징이 감소되는 효과가 무처리에 비해 높게 나타났다(data not shown). 이러한 결과는 pyraclostron에 고추세균성반점병 억제는 유도 저항성에 의한 결과이고 그리고 streptomycin과 혼용시 두 살균제의 서로 다 른 작용기작의 혼용 효과에 의한 병방제효과가 증가한 결과로 추정된다.
- 5%(방제가 90%)로 가장 높은 방제효 과를 나타냈다(Table 3). 이러한 결과들은 살균제의 단독처리에 의 한 방제효과보다 pyraclostrobin과 혼용 살포할 경우 방제가가 증가하였고, 이는 아마도 streptomycin의 직접살균효과와 pyraclostrobin에 식물체의 병 저항성을 유도에 의한 결과라고 추정된다.
- 추후 고추 세균점무늬병에 대한 병저항성 유도 능력과 기작에 대한 연구도 흥미로운 연구 주제로 생각된다. 이러한 결과에서 pyraclostrobin은 병 발생하기 3일전에 고추에 살포할 경우 병저항성을 효과적으로 유도하고 작물에 따라 작용기작이 다른 살균제 등과 혼용하여 살포할 경우 방제효과도 효율적으로 높일 수 있다. 따라서 본 연구결과들은 고추 세균점무늬병을 방제하기 위해 pyraclostrobin의 살포방법과 예방적 살포시기를 제시하는 자료로 충분할 것으로 생각된다.
- 병원균 접종 7일전부터 살포하기 시작할 경우 1일 전에 살포한 처리구에서 병발생율이 29%로 가장 낮았고, 3일전까 지 pyraclostrobin을 살포한 처리구의 고추 잎은 1개 정도의 소형 돌기 또는 반점만이 형성되는 병 억제 능력을 보였다. 하지만 병원균 접종 5일전과 7일전에 살포한 처리구의 고추 세균성반점병 병 억제율은 현저히 낮았다(Fig. 1). 이러한 결과는pyraclostrobin의 고추 세균성반점병 억제가 유도 저항성에 기인하고, 유도 저항성 기한이 단기간임을 나타내는 결과로 판단된다.
후속연구
- 추후 고추 세균점무늬병에 대한 병저항성 유도 능력과 기작에 대한 연구도 흥미로운 연구 주제로 생각된다. 이러한 결과에서 pyraclostrobin은 병 발생하기 3일전에 고추에 살포할 경우 병저항성을 효과적으로 유도하고 작물에 따라 작용기작이 다른 살균제 등과 혼용하여 살포할 경우 방제효과도 효율적으로 높일 수 있다.
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