형태 특징 및 분자 분석에 의한 산철쭉 흰가루병균 Erysiphe izuensis 동정 Identification of Erysiphe izuensis on Rhododendron yedoense f. poukhanense in Korea Based on Morphological and Molecular Characteristics원문보기
진달래속의 흰가루병균인 Erysiphe izuensis는 중국, 일본, 한국, 러시아 등 아시아에서만 기록되어있다. 한국에서는 무성세대의 형태적 특징에 의해, 도입된 진달래속 식물에서 E. izuensis가 기록되었다. 최근에 저자들은 산철쭉에서 흰가루병균을 국내에서 처음으로 채집하였다. 본 연구를 통하여 국내에서 E. izuensis의 유성세대의 형태적 특징과 internal transcribed spacer 염기서열을 처음으로 제공하였다. 게다가, 이 종에서 그 동안 알려지지 않았던 1차 분생포자와 분생포자의 표면구조 등 무성세대의 형태적 특징을 처음으로 기재하였다.
진달래속의 흰가루병균인 Erysiphe izuensis는 중국, 일본, 한국, 러시아 등 아시아에서만 기록되어있다. 한국에서는 무성세대의 형태적 특징에 의해, 도입된 진달래속 식물에서 E. izuensis가 기록되었다. 최근에 저자들은 산철쭉에서 흰가루병균을 국내에서 처음으로 채집하였다. 본 연구를 통하여 국내에서 E. izuensis의 유성세대의 형태적 특징과 internal transcribed spacer 염기서열을 처음으로 제공하였다. 게다가, 이 종에서 그 동안 알려지지 않았던 1차 분생포자와 분생포자의 표면구조 등 무성세대의 형태적 특징을 처음으로 기재하였다.
The Rhododendron powdery mildew fungus Erysiphe izuensis has been recorded throughout Asia, including China, Japan, Korea, and Russia. In Korea, E. izuensis has been identified based on morphological characteristics of the anamorph found on introduced Rhododendron spp. We here describe the first ide...
The Rhododendron powdery mildew fungus Erysiphe izuensis has been recorded throughout Asia, including China, Japan, Korea, and Russia. In Korea, E. izuensis has been identified based on morphological characteristics of the anamorph found on introduced Rhododendron spp. We here describe the first identification of E. izuensis collected from Rhododendron yedoense f. poukhanense in Korea. Morphological characteristics of the teleomorph as well as internal transcribed spacer sequences of the species are provided. Moreover, we describe the characteristics of the primary conidia and conidial surface pattern of E. izuensis for the first time.
The Rhododendron powdery mildew fungus Erysiphe izuensis has been recorded throughout Asia, including China, Japan, Korea, and Russia. In Korea, E. izuensis has been identified based on morphological characteristics of the anamorph found on introduced Rhododendron spp. We here describe the first identification of E. izuensis collected from Rhododendron yedoense f. poukhanense in Korea. Morphological characteristics of the teleomorph as well as internal transcribed spacer sequences of the species are provided. Moreover, we describe the characteristics of the primary conidia and conidial surface pattern of E. izuensis for the first time.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
이 두 지역의 흰가루병균은 형태적인 특징에 따르면 Erysiphe속에 속하며, 동일한 종으로 추측되었다. 따라서 본 연구에서 한국의 산철쭉 흰가루병균의 형태적 특징과 분자분석 결과를 통해 정확한 종 동정을 하고자 한다.
제안 방법
Genomic DNA를 추출하기 위해서 Chelex 100 (Bio-Rad, Hercules, CA, USA)을 사용하였고, ITS5 (5'-GGA AGT AAA AGT CGT AAC AAG G-3' )와 P3 (5'-GCC GCT TCA CTC GCC GTT AC-3' ) 프라이머를 이용하여 ITS 영역을 polymerase chain reaction (PCR)으로 증폭시켰다[9].
고려대학교 표본실에 보존되어 있는 산철쭉 흰가루병균 시료 중에서 2점(KUS-F28719, F29641)을 선정하여 internal transcribed spacer (ITS) 영역의 염기서열을 분석하였다. Genomic DNA를 추출하기 위해서 Chelex 100 (Bio-Rad, Hercules, CA, USA)을 사용하였고, ITS5 (5'-GGA AGT AAA AGT CGT AAC AAG G-3' )와 P3 (5'-GCC GCT TCA CTC GCC GTT AC-3' ) 프라이머를 이용하여 ITS 영역을 polymerase chain reaction (PCR)으로 증폭시켰다[9].
산철쭉 흰가루병균의 무성세대와 유성세대를 검경하였다. 분류학적 특성을 파악하고 크기를 측정하기 위해서 명시야광학현미경(BX51; Olympus, Tokyo, Japan)을 사용하였으며, 현미경 사진은 미분간섭현미경(Axio Imager; Carl Zeiss, Oberkochen, Germany)을 이용하여 촬영하였다.
Genomic DNA를 추출하기 위해서 Chelex 100 (Bio-Rad, Hercules, CA, USA)을 사용하였고, ITS5 (5'-GGA AGT AAA AGT CGT AAC AAG G-3' )와 P3 (5'-GCC GCT TCA CTC GCC GTT AC-3' ) 프라이머를 이용하여 ITS 영역을 polymerase chain reaction (PCR)으로 증폭시켰다[9]. 전기영동을 통하여 PCR 산물을 확인한 후에 염기서열 분석을 마크로젠(Macrogen, Seoul, Korea)에 의뢰하였다. 그 이후, 2점의 시료에서 얻은 염기서열을 확인하였고, 이들을 GenBank에 기탁하였다(MG905322, MG905323).
진달래속의 흰가루병균인 E. izuensis는 지금까지 한국에서 무성세대의 형태적 특징만 알려져 있었으나, 본 연구를 통하여 유성세대를 처음으로 기록하였고, 해당 시료의 ITS 염기서열도 제공하였다. 뿐만 아니라, E.
대상 데이터
Yamaz.)에 발생한 흰가루병균을 처음으로 채집하였고, 2016년에 부산에서도 산철쭉에 발생한 흰가루병균을 추가적으로 채집하였다. 특히, 부산에서는 유성세대를 채집하였으며 성숙한 자낭구의 형성을 확인하였다.
2015년과 2016년에 춘천과 부산에서 채집한 총 3점의 산철쭉 흰가루병균의 시료는 고려대학교 진균표본실(Korea University Herbarium)에 보존되어 있다. 소장된 시료의 내역은 다음과 같다.
1A). 부산에서 채집한 시료의 경우에는 11월 초순까지 무성세대가 지속되었으며, 유성세대도 함께 형성되었다(Fig. 1B). 특히 자낭구가 잎자루에서 많이 형성되어 있음을 확인하였다.
이론/모형
산철쭉 흰가루병균의 무성세대와 유성세대를 검경하였다. 분류학적 특성을 파악하고 크기를 측정하기 위해서 명시야광학현미경(BX51; Olympus, Tokyo, Japan)을 사용하였으며, 현미경 사진은 미분간섭현미경(Axio Imager; Carl Zeiss, Oberkochen, Germany)을 이용하여 촬영하였다. 무성세대와 유성세대의 현미경 사진은 기본적으로 신선시료를 사용하여 이루어졌으며, 봉입제로는 물을 이용하였다.
izuensis (LC009975, LC010076)와 99%의 상동성을 나타냈다. 이들의 분자계통학적인 관계를 더 정확히 확인하기 위하여 계통수를 작성하였으며, MEGA7 프로그램[10]을 이용하여 maximum likelihood 방법으로 분석하였다. 그 결과, 한국의 산철쭉 흰가루병균 시료 2점과 일본 시료 2점은 단계통군에 속하였으며, 99%의 높은 신뢰도 지수를 나타냈다(Fig.
성능/효과
이들의 분자계통학적인 관계를 더 정확히 확인하기 위하여 계통수를 작성하였으며, MEGA7 프로그램[10]을 이용하여 maximum likelihood 방법으로 분석하였다. 그 결과, 한국의 산철쭉 흰가루병균 시료 2점과 일본 시료 2점은 단계통군에 속하였으며, 99%의 높은 신뢰도 지수를 나타냈다(Fig. 2). 또한, 독일과 스위스의 Rhododendron spp.
이 종은 분생포자경의 기부세포가 뒤틀린(kinking or twisting) 형태적 특유성을 가지고 있다[3]. 둘째, E. digitata는 자낭구 부속사의 끝부분이 손가락 모양인 형태적 특징을 가지며, 2000년에 벨기에에서 처음으로 기록된 후에 아직까지 다른 나라에서 알려진 바 없으므로 벨기에에서만 분포하는 고유종으로 여겨진다[1]. 셋째, E.
azaleae (LC010061와 LC009984)와는 계통학적으로 멀리 떨어져 있음을 확인하였다. 따라서 E. izuensis는 분자계통학적으로 독립적인 계통군을 형성하며, 한국의 시료 2점도 E. izuensis에 속함을 확인하였다.
azaleae와 같은 계통군에 속함을 알 수 있다. 따라서, 그 동안 북미와 유럽에서만 알려졌던 E. azaleae가 동아시아로 유입되었다고 판단된다.
digitata는 자낭구 부속사의 끝부분이 손가락 모양인 형태적 특징을 가지며, 2000년에 벨기에에서 처음으로 기록된 후에 아직까지 다른 나라에서 알려진 바 없으므로 벨기에에서만 분포하는 고유종으로 여겨진다[1]. 셋째, E. izuensis는 1984년 일본에서 처음 기록되었으며[4] 일본, 한국, 중국, 러시아 등에서만 알려진 동아시아 특산종이다[2]. 또한, 이 종은 동양이 원산인 진달래속 식물뿐 아니라[2] 서양이 원산인 진달래속의 원예종에서도 기록되어 있다[5].
또한, 독일과 스위스의 Rhododendron spp.에서 채집된 흰가루병균 E. azaleae (LC010061와 LC009984)와는 계통학적으로 멀리 떨어져 있음을 확인하였다. 따라서 E.
특히, 부산에서는 유성세대를 채집하였으며 성숙한 자낭구의 형성을 확인하였다. 이 두 지역의 흰가루병균은 형태적인 특징에 따르면 Erysiphe속에 속하며, 동일한 종으로 추측되었다. 따라서 본 연구에서 한국의 산철쭉 흰가루병균의 형태적 특징과 분자분석 결과를 통해 정확한 종 동정을 하고자 한다.
그 이후, 2점의 시료에서 얻은 염기서열을 확인하였고, 이들을 GenBank에 기탁하였다(MG905322, MG905323). 이들의 염기서열을 비교한 결과, GenBank에 등록되어 있는 일본의 E. izuensis (LC009975, LC010076)와 99%의 상동성을 나타냈다. 이들의 분자계통학적인 관계를 더 정확히 확인하기 위하여 계통수를 작성하였으며, MEGA7 프로그램[10]을 이용하여 maximum likelihood 방법으로 분석하였다.
izuensis의 무성세대의 형태적 특징 중에서 1차 분생포자와 분생포자의 표면구조는 지금까지 알려진 바가 없었으므로, 한국 시료를 가지고 처음으로 기재하였다. 이로써 한국에서 E. izuensis의 존재를 확인하게 되었으며, 특히 유성세대의 형성은 대응하는 교배형의 존재를 의미하며 이는 곧 유전적 다양성의 확보를 의미한다.
Microsphaera에서 알려진 흰가루병균을 살펴보면 다음과 같다. 첫째, E. azaleae는 1982년 북미에서 처음 기록되었고, 그 후에 유럽으로 퍼져 무성세대뿐만 아니라 유성세대의 형성도 확인되었다. 이 종은 분생포자경의 기부세포가 뒤틀린(kinking or twisting) 형태적 특유성을 가지고 있다[3].
1B). 특히 자낭구가 잎자루에서 많이 형성되어 있음을 확인하였다.
후속연구
izuensis로 동정되었으나, 진달래속 식물의 흰가루병균에 대한 지속적인 모니터링을 통해 한국에 새로운 흰가루병균이 도입되었는지 주목할 필요가 있다. 또한, 앞서 한국에서 보고된 E. izuensis의 기주인 서양의 진달래속 원예종(cv. Cecile, Cock too, Daviesii, Golden oriole, Irene koster, Rozame western, Scarlet, Sherbet 등)에 대한 기록[5]도 재확인이 필요하며, 한국에서 진달래속 흰가루병균을 감염하는 기주에 대한 종합적인 연구가 이루어져야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
흰 가루 병균 Erysiphe속은 자낭구 부속사의 형태적 특징에 따라 무엇으로 구분되는가?
진달래속(Rhododendron) 식물을 감염하는 흰가루병균은 3가지 속(genus)인 Erysiphe, Phyllactinia, Podosphaera에서 기록되어 있다[1, 2]. 이 중에서 Erysiphe속에서 가장 많은 종이 기록되어 있으며, 이 속은 2000년대 이후에 자낭구 부속사(chasmothecial appendages)의 형태적 특징에 의해 5가지 절(section)로 구분되며, 다음과 같다[1]: Erysiphe sect. Erysiphe, E. sect. Microsphaera, E. sect. Uncinula, E. sect. Californiomyces, E. sect. Typhulochaeta.진달래속의 흰가루병균은 E.
한국에서 진달래속 식물을 감염하는 흰가루병균 2종은 무엇인가?
한편, 한국에서 진달래속 식물을 감염하는 흰가루병균으로는 2종이 있는데, Phyllactinia rhododendri H.D. Shin & Y.J. La와 Microsphaera izuensis Y. Nomura가 있다[6, 7]. 이 중에서 M.
E. sect. Microsphaera에서 알려진 흰가루병균의 특징은 무엇인가?
Microsphaera에서 알려진 흰가루병균을 살펴보면 다음과 같다. 첫째, E. azaleae는 1982년 북미에서 처음 기록되었고, 그 후에 유럽으로 퍼져 무성세대뿐만 아니라 유성세대의 형성도 확인되었다. 이 종은 분생포자경의 기부세포가 뒤틀린(kinking or twisting) 형태적 특유성을 가지고 있다[3]. 둘째, E. digitata는 자낭구 부속사의 끝부분이 손가락 모양인 형태적 특징을 가지며, 2000년에 벨기에에서 처음으로 기록된 후에 아직까지 다른 나라에서 알려진 바 없으므로 벨기에에서만 분포하는 고유종으로 여겨진다[1]. 셋째, E. izuensis는 1984년 일본에서 처음 기록되었으며[4] 일본, 한국, 중국, 러시아 등에서만 알려진 동아시아 특산종이다[2]. 또한, 이 종은 동양이 원산인 진달래속 식물뿐 아니라[2] 서양이 원산인 진달래속의 원예종에서도 기록되어 있다[5]. 마지막으로 E. vaccinii는 북미 원산종으로 여러 진달래과(Ericaceae) 식물에서 기록되어 있다. 무성세대의 특징은 알려지지 않았으나, 자낭구 부속사가 위의 3종보다 긴 특징을 가지고 있다.
참고문헌 (12)
Braun U, Cook RTA. Taxonomic manual of the Erysiphales (powdery mildews). Utrecht: CBS-KNAW Fungal Biodiversity Centre; 2012.
Farr DF, Rossman AY. Fungal databases, U.S. National Fungus Collections, ARS, USDA [Internet]. Beltsville: Systematic Mycology and Microbiology Laboratory; 2018 [cited 2018 Feb 5]. Available from: https://nt.ars-grin.gov/fungaldatabases/.
Shin HD, Mulenko W. The record of Erysiphe azaleae (Erysiphales) from Poland and its anamorph. Mycobiology 2004;32:105-9.
Nomura Y. Two new powdery mildew fungi on Euonymous sieboldianus and Rhododendron macrosepalum. Trans Mycol Soc Japan 1984;25:475-83.
Shin HD. Erysiphaceae of Korea. Suwon: National Institute of Agricultural Science and Technology; 2000.
The Korean Society of Plant Pathology. List of plant diseases in Korea. 5th ed. Seoul: Korean Society of Plant Pathology; 2009.
Takamatsu S, Inagaki M, Niinomi S, Khodaparast SA, Shin HD, Grigaliunaite B, Havrylenko M. Comprehensive molecular phylogenetic analysis and evolution of the genus Phyllactinia (Ascomycota: Erysiphales) and its allied genera. Mycol Res 2008;112:299-315.
Shin HD, La YJ. Addition to the new records of host plants of powdery mildews in Korea. Kor J Plant Pathol 1992;8:57-60.
Takamatsu S, Heluta V, Havrylenko M, Divarangkoon R. Four powdery mildew species with catenate conidia infect Galium: molecular and morphological evidence. Mycol Res 2009;113:117-29.
Takamatsu S, Ito Arakawa H, Shiroya Y, Kiss L, Heluta V. First comprehensive phylogenetic analysis of the genus Erysiphe (Erysiphales, Erysiphaceae) I. The Microsphaera lineage. Mycologia 2015;107:475-89.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.