[논문]진딧물 전반 딸기 바이러스 발생조사 및 딸기모틀바이러스의 계통분석

권선정; 윤정범; 조인숙; 윤주연; 권태룡

doi:10.5423/rpd.2019.25.4.226

진딧물 전반 딸기 바이러스 발생조사 및 딸기모틀바이러스의 계통분석
Incidence of Aphid-Transmitted Strawberry Viruses in Korea and Phylogenetic Analysis of Korean Isolates of Strawberry Mottle Virus 원문보기

Research in plant disease = 식물병연구, v.25 no.4, 2019년, pp.226 - 232

권선정 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 원예특작환경과) , 윤정범 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 원예특작환경과) , 조인숙 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 원예특작환경과) , 윤주연 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 원예특작환경과) , 권태룡 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 원예특작환경과)

초록
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딸기를 감염하는 30여 종의 바이러스 중 전 세계적으로 가장 많이 발생하는 4종의 바이러스는 Strawberry mild yellow edge virus (SMYEV), Strawberry mottle virus (SMoV), Strawberry crinkle virus (SCV), Strawberry vein banding virus (SVBV)로 이들은 모두 진딧물이 전반되며 경제적으로 가장 중요한 바이러스들이다. 2018-2019년까지 국내 주요 딸기 생산지에서 국내 딸기 품종을 대상으로 이들 4종 진딧물 전반 바이러스의 발생조사를 실시하였다. 그 결과, 일부 국내 딸기 품종에서 SMYEV와 SMoV가 각각 0.7%와 1.3%의 낮은 감염률로 검출되었으며 SCV와 SVBV는 전혀 검출되지 않았다. 한편, 바이러스 감염 식물에서 병징은 관찰되지 않았다. 국내에서 SMoV에 대한 염기서열은 보고된 바 없어 SMoV 국내분리주에 대한 3' untranslated region의 염기서열을 결정하고 분석하였다. 기존에 보고된 SMoV 분리주들과의 분자계통학적 유연관계 분석 결과, 대부분의 국내 분리주는 캐나다 분리주와 근연관계가 높은 것으로 나타났으며 염기서열의 진화적 측면에서 분화가 거의 일어나지 않은 분리주임을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Among more than 30 viruses infecting strawberry, aphid-transmitted viruses including Strawberry mild yellow edge virus (SMYEV), Strawberry mottle virus (SMoV), Strawberry crinkle virus (SCV), and Strawberry vein banding virus (SVBV) have been considered as the most economically important viruses of strawberry in the world. To determine the incidence of these four viruses in major Korean strawberry cultivars, field surveys were conducted in major production areas during 2018-2019. In our surveys, SMYEV and SMoV were detected with low infection rates of 0.7% and 1.3%, respectively, whereas SCV and SVBV were not detected. No obvious symptoms were observed in the strawberry plants infected by SMYEV or SMoV. Since no sequences of SMoV Korean isolates have been reported, we initially determined nucleotide sequence of the 3' untranslated region (UTR) of seven SMoV isolates obtained during the surveys. The 3' UTR sequences (782 nt) of seven Korean isolates were phylogenetically compared with those of the previously reported SMoV isolates. Phylogenetic analysis revealed that most Korean isolates are closely related to Canadian isolates and only little evolutionary differentiation occurred among the Koreans isolates. This might be due to the low incidence of SMoV in strawberry in Korea.

주제어

표/그림 (5)

표 Table 1. List of primers used to detect four aphid-transmitted strawberry viruses
표 Table 2. Incidence of four aphid-transmitted strawberry viruses in major Korean cultivars during 2018–2019
표 Table 3. Information of SMoV isolates analyzed in this study
그림 Fig. 1. An alignment of nucleotide sequences of the 3′ untranslated region of 7 Korean isolates of Strawberry mottle virus and RNA1 and RNA2 of the isolate 1134.
그림 Fig. 2. Phylogenetic analysis of the 3′ untranslated region sequences of Strawberry mottle virus isolates.

AI 본문요약
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제안 방법

4종의 진딧물 전반 딸기 바이러스를 진단하기 위해 먼저 각 바이러스의 특이 프라이머를 제작하였다. 정확한 진단을 위해 GenBank database를 이용하여 각 바이러스의 다양한 분리주(isolate)의 염기서열을 비교하여 가장 보존이 잘 되어있는 각 바이러스별 유전자 염기서열을 바탕으로 프라이머를 제작하였다(Table 1).
7개의 국내 분리주와 기존에 보고된 분리주 1134 RNA1과 RNA2의 3′ UTR 782 nt 서열을 ClustalX 프로그램을 이용해 비교 분석했다(Table 3).
SMoV 국내 분리주의 3′ untranslated region (UTR) 염기서열의 유전학적 특성 및 계통 분석.
국내 딸기의 SMoV 감염과 진딧물 전염 관계를 파악하기 위해 국내 딸기 농가의 주요 발생 진딧물 종을 동정하였다. 순창과 진주, 함양 딸기농가 에서 농가별로 20마리씩 진딧물을 채집하여 DNA barcoding 방법(Lee 등, 2011)에 따라 cytochrome c oxidase subunit I의 염기서열을 분석한 결과, 84%가 목화진딧물로 나타났고 16%는 Aphis cf.
국내 분리주의 분자계통학적 위치를 분석하기 위해 GenBank에 등록된 다양한 SMoV 분리주(Table 3)의 3′ UTR 염기서열을 수집하여 maximum likelihood 분석 방식을 이용한 계통분석을 실시하였다.
한편, 바이러스가 검출된 시료에서 뚜렷한 바이러스 증상은 발견되지 않았고 한 시료에서 2종이 함께 검출된 복합감염 시료는 없었다(data not shown). 국내 육성 딸기에서 SMYEV에 대한 특성 및 국내 분리주의 유전자 분석은 최근에 보고된 반면(Cho 등, 2011; Kwon 등, 2018), SMoV에 대한 국내 분리주에 유전적 분석은 다뤄진 바 없어 증폭산물에 대한 염기 서열 분석을 추가로 진행하였다.
국내에서 SMoV에 대한 염기서열은 보고된 바 없어 SMoV 국내분리주에 대한 3′ untranslated region의 염기서열을 결정하고 분석하였다.
4종의 진딧물 전반 딸기 바이러스를 진단하기 위해 먼저 각 바이러스의 특이 프라이머를 제작하였다. 정확한 진단을 위해 GenBank database를 이용하여 각 바이러스의 다양한 분리주(isolate)의 염기서열을 비교하여 가장 보존이 잘 되어있는 각 바이러스별 유전자 염기서열을 바탕으로 프라이머를 제작하였다(Table 1). 2018년–2019년까지 딸기 재배 농가 및 원묘장에서 이상 증상을 보이는 잎 시료와 무병징 시료를 무작위로 채집하여 총 918점(매향 322점, 설향 183점, 금실 169점, 싼타 42점, 무하88점, 장하 51점, 기타[고하, 죽향] 63점)에 대해 기존 방법과 동일하게 핵산을 추출하고 유전자 진단을 실시하였다(Kwon 등, 2018).

대상 데이터

2018–2019년까지 국내 주요 딸기 생산지에서 국내 딸기 품종을 대상으로 이들 4종 진딧물 전반 바이러스의 발생조사를 실시하였다.
2018년–2019년까지 딸기 재배 농가 및 원묘장에서 이상 증상을 보이는 잎 시료와 무병징 시료를 무작위로 채집하여 총 918점(매향 322점, 설향 183점, 금실 169점, 싼타 42점, 무하88점, 장하 51점, 기타[고하, 죽향] 63점)에 대해 기존 방법과 동일하게 핵산을 추출하고 유전자 진단을 실시하였다(Kwon 등, 2018).
매향, 설향, 금실, 싼타에서 분리된 총 6개의 SMoV 3′ UTR 증폭산물은 Kwon 등(2018)의 방법과 동일하게 염기서열을 분석하고 GenBank 에 등록하였다: MaeH (MN520311), SH-P (MN520312), SH-S (MN520313), GS-G (MN520309), GS-S (MN520310), ST (MN520314). 6개의 국내 분리주와 함께 SMoV 감염주로 확보하고 있는 미홍 품종(MH)도 분석에 함께 포함시켰다(Table 3). 7개의 국내 분리주와 기존에 보고된 분리주 1134 RNA1과 RNA2의 3′ UTR 782 nt 서열을 ClustalX 프로그램을 이용해 비교 분석했다(Table 3).
매향, 설향, 금실, 싼타에서 분리된 총 6개의 SMoV 3′ UTR 증폭산물은 Kwon 등(2018)의 방법과 동일하게 염기서열을 분석하고 GenBank 에 등록하였다: MaeH (MN520311), SH-P (MN520312), SH-S (MN520313), GS-G (MN520309), GS-S (MN520310), ST (MN520314).

성능/효과

The numbers on the branches indicate bootstrap percentages based on 1,000 replications (only values >60% are shown). Description and accession numbers of the isolates are shown in Table 3. The Black raspberry necrosis virus (BRNV, GenBank accession No. NC008183) was included as an outgroup control.
Phylogenetic tree 작성 결과, 국내 분리주 대부분은 캐나다 분리주와 근연관계가 가장 가까운 반면 SH-P의 경우 유럽 및 이란 분리주와 근연관계를 형성하는 것을 알 수 있었다.
3%)로 조사되었고, 바이러스 감염에 따른 생육 저하나 뚜렷한 병징은 관찰되지 않았다. SMoV 국내 분리주 7개에 대한 염기서열 및 유전학적 계통분석을 통해 국내 SMoV 분리주는 진화적으로 분화가 많지 않음을 확인하였다. 진딧물 종 분석결과 주요 딸기 진딧물(Chaetosiphon spp.
그 결과, 7개의 국내 분리주 모두 공통적으로 분리주 1134에 비해 염기가 3개(TCT, at position 672–675) 더 많았으며 ST-P 분리주는 하나의 염기(C, at position 312)가 더 있는 것을 알 수 있었다.
2018–2019년까지 국내 주요 딸기 생산지에서 국내 딸기 품종을 대상으로 이들 4종 진딧물 전반 바이러스의 발생조사를 실시하였다. 그 결과, 일부 국내 딸기 품종에서 SMYEV와 SMoV가 각각 0.7%와 1.3%의 낮은 감염률로 검출되었으며 SCV와 SVBV는 전혀 검출되지 않았다. 한편, 바이러스 감염 식물에서 병징은 관찰되지 않았다.
국내에서 SMoV에 대한 염기서열은 보고된 바 없어 SMoV 국내분리주에 대한 3′ untranslated region의 염기서열을 결정하고 분석하였다. 기존에 보고된 SMoV 분리주들과의 분자계통학적 유연관계 분석 결과, 대부분의 국내 분리주는 캐나다 분리주와 근연관계가 높은 것으로 나타났으며 염기서열의 진화적 측면에서 분화가 거의 일어나지 않은 분리주임을 확인하였다.
Phylogenetic tree 작성 결과, 국내 분리주 대부분은 캐나다 분리주와 근연관계가 가장 가까운 반면 SH-P의 경우 유럽 및 이란 분리주와 근연관계를 형성하는 것을 알 수 있었다. 또한 염기서열의 진화적 측면에서 SMoV의 발생이 많은 유럽과 캐나다 분리주의 경우에는 국내 분리주와 비교했을 때 염기서열진화의 분화가 더 많이 진행된 것에 비해 국내 분리주는 모두 진화적으로 분화가 되지 않았음을 확인할 수 있었다(Fig. 2). 이러한 결과로 미루어 볼 때 국내에서는 SMoV 발생이 많지 않아 바이러스의 변이가 일어날 확률이 적고 감염된 모주로부터 영양번식에 의해 검출되고 있는 것으로 추측된다.
본 연구를 통해, 국내에서 재배되는 주요 딸기 품종의 진딧물 전반 바이러스 감염률은 1% 내외(SMYEV, 0.7%; SMoV, 1.3%)로 조사되었고, 바이러스 감염에 따른 생육 저하나 뚜렷한 병징은 관찰되지 않았다. SMoV 국내 분리주 7개에 대한 염기서열 및 유전학적 계통분석을 통해 국내 SMoV 분리주는 진화적으로 분화가 많지 않음을 확인하였다.
분리주 1134의 RNA1과 2의 비교에서 SMoV의 3′ UTR은 RNA1과 RNA2 간에 큰 차이가 없는 것을 확인하였다.
2018년–2019년까지 딸기 재배 농가 및 원묘장에서 이상 증상을 보이는 잎 시료와 무병징 시료를 무작위로 채집하여 총 918점(매향 322점, 설향 183점, 금실 169점, 싼타 42점, 무하88점, 장하 51점, 기타[고하, 죽향] 63점)에 대해 기존 방법과 동일하게 핵산을 추출하고 유전자 진단을 실시하였다(Kwon 등, 2018). 진단 결과 채집 지역에 따른 유의성은 없었으며 SMYEV가 매향, 설향, 금실에서 각각 0.9%, 0.5%, 0.6%, SMoV가 매향, 설향, 금실, 싼타에서 각각 0.3%, 1.0%, 1.1%, 2.4%의 발생률로 검출되었고 SCV와 SVBV는 어떤 품종에서도 검출되지 않았다(Table 2). 한편, 바이러스가 검출된 시료에서 뚜렷한 바이러스 증상은 발견되지 않았고 한 시료에서 2종이 함께 검출된 복합감염 시료는 없었다(data not shown).
SMoV 국내 분리주 7개에 대한 염기서열 및 유전학적 계통분석을 통해 국내 SMoV 분리주는 진화적으로 분화가 많지 않음을 확인하였다. 진딧물 종 분석결과 주요 딸기 진딧물(Chaetosiphon spp.)의 발생도 없는 것으로 조사되어 진딧물 전반에 의한 감염보다는 영양번식에 의해 전반되어 발생되고 있을 확률이 높을 것으로 추측된다. 국내의 경우, 딸기 품종 육종에 있어서 바이러스 무병묘 생산 체계가 효율적으로 진행되고 있다고 여겨지며, 농가에 보급 후에도 재배관리가 잘 되고 있는 것으로 보여진다.

후속연구

국내의 경우, 딸기 품종 육종에 있어서 바이러스 무병묘 생산 체계가 효율적으로 진행되고 있다고 여겨지며, 농가에 보급 후에도 재배관리가 잘 되고 있는 것으로 보여진다. 더 나아가 새로운 딸기 바이러스 및 매개충 종 유입에 대비하고 기존에 보고된 바이러스에 대해서는 딸기 품종별로 병원성 분석에 대한 연구가 더 진행되어야 할 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	국내 딸기 바이러스의 SMoV 분리주들과의 분자계통학적 유연관계 분석 결과는 무엇을 나타내는가?	국내에서 SMoV에 대한 염기서열은 보고된 바 없어 SMoV 국내분리주에 대한 3' untranslated region의 염기서열을 결정하고 분석하였다. 기존에 보고된 SMoV 분리주들과의 분자계통학적 유연관계 분석 결과, 대부분의 국내 분리주는 캐나다 분리주와 근연관계가 높은 것으로 나타났으며 염기서열의 진화적 측면에서 분화가 거의 일어나지 않은 분리주임을 확인하였다.
	딸기를 정의하시오	딸기(Fragaria spp.)는 장미과에 속하는 다년생 식물로 전 세계적으로 20여 종(species)과 수많은 교배종(hybrids) 및 품종(cultivars)이 존재한다. 재배종 딸기인 Fragaria × ananassa는 F.
	딸기를 감염하는 대표적인 바이러스는 무엇인가?	딸기를 감염하는 30여 종의 바이러스 중 전 세계적으로 가장 많이 발생하는 4종의 바이러스는 Strawberry mild yellow edge virus (SMYEV), Strawberry mottle virus (SMoV), Strawberry crinkle virus (SCV), Strawberry vein banding virus (SVBV)로 이들은 모두 진딧물이 전반되며 경제적으로 가장 중요한 바이러스들이다. 2018–2019년까지 국내 주요 딸기 생산지에서 국내 딸기 품종을 대상으로 이들 4종 진딧물 전반 바이러스의 발생조사를 실시하였다.

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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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