[논문]한국 선충 포식성곰팡이 분류검색표 및 Arthrobotrys flagrans 와 A. superba의 재기재

서종민; 강헌일; 권기윤; 박남숙; 배창환; 최인수

doi:10.4489/kjm.20190034

한국 선충 포식성곰팡이 분류검색표 및 Arthrobotrys flagrans 와 A. superba의 재기재
Key to the Korean Nematode-Trapping Fungi with Additional Descriptions of Arthrobotrys flagrans and A. superba 원문보기

한국균학회지 = The Korean journal of mycology, v.47 no.4, 2019년, pp.291 - 301

서종민 (부산대학교 생명자원과학대학 식물생명과학과) , 강헌일 (부산대학교 생명자원과학대학 식물생명과학과) , 권기윤 (부산대학교 생명자원과학대학 식물생명과학과) , 박남숙 (부산대학교 생명산업융합연구원 선충연구센터) , 배창환 (환경부 국립생물자원관 생물자원활용부) , 최인수 (부산대학교 생명자원과학대학 식물생명과학과)

초록
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선충 포식성곰팡이는 선충 포획 기관을 만들어 선충 포획 후 양분을 섭취하는 곰팡이다. 이들 중 Arthrobotrys flagrans와A. superba에 대한 특성들 중 보고될 때 생략된 것이 있어 두 종을 토양으로 부터 분리하고 순수배양하여 추가적으로 조사하였다. 선충 종류별 포식력, 포식기관의 형태·크기, 분생포자의 형태·크기, 분생포자병의 형태, 후막포자 등을 조사하였으며, ITS rDNA 염기서열의 분자계통학적 분석을 토대로 종 동정을 실시하였다. 또한 1981년 처음으로 선충 포식성곰팡이가 국내에서 보고된 이래로 현재까지 총 21종이 발견되었으나 이들에 대한 분류 체계와 주요 식별 형질이 없는 상황이었기에 제공하였다. 이를 바탕으로 아직 연구가 많이 진행되지 않은 국내 선충 포식성곰팡이 연구에 기초자료가 될 수 있기를 기대한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Nematophagous fungi can capture, kill, and digest nematodes using a specific capturing organ. Of the nematophagous fungi, while Arthrobotrys flagrans and A. superba have been described previously, certain characteristics have not been described. For a detailed description of the two nematophagous fungi, the fungi were isolated from soil samples and produced in a pure culture. Morphological characteristics, such as predatory ability (according to the nematode species), shape, and size of predatory organ, conidia, and chlamydospore were investigated and they were used for identification of the fungal isolates along with molecular phylogenetic analysis. Furthermore, this study provides the classification key for 21 nematophagous species.

주제어

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. Predacity of Arthrobotrys fagrans and A. superba for fve nematode species.
표 Table 1. Morphological characteristics of Arthrobotrys fagrans (All measurements are in µm)
그림 Fig. 2. Arthrobotrys fagrans.
그림 Fig. 3. Arthrobotrys superba.
그림 Fig. 4. Phylogenetic tree based on ITS rDNA sequences, showing the positions of Arthrobotrys flagrans and A. superba .
표 Table 2. Morphological characteristics of Arthrobotrys superba (All measurements are in µm)

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 이 논문에서는 국내에서 발표된 21종을 검토하여 불확실한 종은 제외하고, 전체 종에 대한 분류 key를 제시함으로써 앞으로의 이 분야 연구에 기초 자료를 제공하고자 한다. 덧붙여 국내 미기록종 A. flagrans [11]와 A. superba [12]의 발표 시 생략된 포식기관 및 몇몇 주요 특성을 추가하여 기재하고자 한다.
그러나 국내 포식성곰팡이 연구는 아직 초기단계로 이들 21종에 대한 분류 체계나 분류 key는 아직 없다. 따라서 이 논문에서는 국내에서 발표된 21종을 검토하여 불확실한 종은 제외하고, 전체 종에 대한 분류 key를 제시함으로써 앞으로의 이 분야 연구에 기초 자료를 제공하고자 한다. 덧붙여 국내 미기록종 A.

제안 방법

종 동정을 위한 internal transcribed spacer (ITS) rDNA 염기서열 분석을 위해 18S rDNA와 28S rDNA 영역 사이에 있는 ITS 영역을 ITS1 (5'-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3')과 ITS4 (5'-CCTCCGCTTATTGATATGC-3') primer를 사용하여 polymerase chain reaction (PCR)증폭하였다[14]. ITS 영역의 PCR 증폭은 94℃에서 2분간 반응한 다음 DNA의 열변성을 위해 94℃에서 40초, primer의 재결합을 위해 56℃에서 50초, DNA 가닥의 합성을 위해 72℃에서 2분의과정을 35회 반복하고, 72℃에서 10분간 최종신장을 실시하였다. PCR 증폭 산물은 전기영동을 통해서 증폭을 확인하였고, DokdoPrepTM Gel Extraction Kit (ELPIS Biotech, Korea)를 이용하여 재추출하여 염기서열 분석을 실시하였다(Macrogen, Seoul, Korea).
ITS 영역의 PCR 증폭은 94℃에서 2분간 반응한 다음 DNA의 열변성을 위해 94℃에서 40초, primer의 재결합을 위해 56℃에서 50초, DNA 가닥의 합성을 위해 72℃에서 2분의과정을 35회 반복하고, 72℃에서 10분간 최종신장을 실시하였다. PCR 증폭 산물은 전기영동을 통해서 증폭을 확인하였고, DokdoPrepTM Gel Extraction Kit (ELPIS Biotech, Korea)를 이용하여 재추출하여 염기서열 분석을 실시하였다(Macrogen, Seoul, Korea). 종 동정을 위하여 ITS 영역의 염기서열을 the National Center for Biotechnology Information (NCBI) database의 Blast program을 이용하여 종을 확인 하였으며, 각 염기서열의 정렬 및 계통도작성은 Mega X[15] 알고리즘을 이용하여 근린 결합법에 의거 계통분류학적 위치를 결정하였다.
flagrans와A. superba의 형태적 특성을 포함하여 형태적 특성 및 미세구조, 선충 포식기관 구조 등을 이용하여 쉽게 동정할 수 있는 색인표를 작성하기 위하여 선충 포식성곰팡이 기존 보고에 묘사되었던 형태적 특징을 기준으로 작성하였다.
선충과 포식성곰팡이가 접종된 Petri dish는 실온에 보관하면서 15일후 포식된 선충의 수를 조사하였다. 또한 포식기관의 형태 및 크기, 분생포자(Conidium)의 형태 및 크기, 분생포자병(Conidiophore) 의 형태, 후막포자(Chlamydospore) 등을 해부현미경(SZX16, Olympus, Tokyo, Japan) 및 광학현미경(BX51, Olympus, Tokyo, Japan)을 이용하여 조사하였다.
superba에 대한 특성들 중 보고될 때 생략된 것이 있어 두 종을 토양으로부터 분리하고 순수배양하여 추가적으로 조사하였다. 선충 종류별 포식력, 포식기관의 형태ㆍ크기, 분생포자의 형태ㆍ크기, 분생포자병의 형태, 후막포자 등을 조사하였으며, ITS rDNA 염기서열의 분자계통학적 분석을 토대로 종 동정을 실시하였다. 또한 1981년 처음으로 선충 포식성곰팡이가 국내에서 보고된 이래로 현재까지 총 21종이 발견되었으나 이들에 대한 분류 체계와 주요 식별 형질이 없는 상황이었기에 제공하였다.
5% water agar를 직경 d-60 mm Petri dish에 부어 굳힌 후, 미리 증식 시킨 포식성곰팡이를 Petridish 중앙에 접종하고, 포식성곰팡이 주위에 미리 배양시킨 선충 약 100마리를 접종하였다. 선충과 포식성곰팡이가 접종된 Petri dish는 실온에 보관하면서 15일후 포식된 선충의 수를 조사하였다. 또한 포식기관의 형태 및 크기, 분생포자(Conidium)의 형태 및 크기, 분생포자병(Conidiophore) 의 형태, 후막포자(Chlamydospore) 등을 해부현미경(SZX16, Olympus, Tokyo, Japan) 및 광학현미경(BX51, Olympus, Tokyo, Japan)을 이용하여 조사하였다.
선충 포식성곰팡이는 선충 포획 기관을 만들어 선충 포획 후 양분을 섭취하는 곰팡이다. 이들 중 Arthrobotrys flagrans와 A. superba에 대한 특성들 중 보고될 때 생략된 것이 있어 두 종을 토양으로부터 분리하고 순수배양하여 추가적으로 조사하였다. 선충 종류별 포식력, 포식기관의 형태ㆍ크기, 분생포자의 형태ㆍ크기, 분생포자병의 형태, 후막포자 등을 조사하였으며, ITS rDNA 염기서열의 분자계통학적 분석을 토대로 종 동정을 실시하였다.
PCR 증폭 산물은 전기영동을 통해서 증폭을 확인하였고, DokdoPrepTM Gel Extraction Kit (ELPIS Biotech, Korea)를 이용하여 재추출하여 염기서열 분석을 실시하였다(Macrogen, Seoul, Korea). 종 동정을 위하여 ITS 영역의 염기서열을 the National Center for Biotechnology Information (NCBI) database의 Blast program을 이용하여 종을 확인 하였으며, 각 염기서열의 정렬 및 계통도작성은 Mega X[15] 알고리즘을 이용하여 근린 결합법에 의거 계통분류학적 위치를 결정하였다.
종 동정을 위한 internal transcribed spacer (ITS) rDNA 염기서열 분석을 위해 18S rDNA와 28S rDNA 영역 사이에 있는 ITS 영역을 ITS1 (5'-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3')과 ITS4 (5'-CCTCCGCTTATTGATATGC-3') primer를 사용하여 polymerase chain reaction (PCR)증폭하였다[14].
, Panagrolaimus apicatus, Meloidogyne incognita을 이용하였다. 포식력 조사 방법은 1.5% water agar를 직경 d-60 mm Petri dish에 부어 굳힌 후, 미리 증식 시킨 포식성곰팡이를 Petridish 중앙에 접종하고, 포식성곰팡이 주위에 미리 배양시킨 선충 약 100마리를 접종하였다. 선충과 포식성곰팡이가 접종된 Petri dish는 실온에 보관하면서 15일후 포식된 선충의 수를 조사하였다.
superba는 Yoo(1984)가 퇴비로부터 분리하여 국내 처음으로 기재하였다[12]. 형태에 의하여 곰팡이를 동정하고 배양적 특성을 기록하였으며 포자를 전자현미경으로 관찰하였다. 그러나 분자생물학적인 종 확인, 선충에 대한 포식여부, 포식기관의 형태 등에 대한 기록이 없음으로 여기에 추가적인 특성을 기재한다.

대상 데이터

, Diplogasteritus sp., Panagrolaimus apicatus, Meloidogyne incognita을 이용하였다. 포식력 조사 방법은 1.
A. flagrans #180516S는 경북 안동의 마 재배 포장의 토양으로부터 분리되었다. 이 종은 3차원 끈끈이그물을 이용하여 선충을 포식하며(Fig.
A. flagrans는 Adhikari 등(2018)이 밀양의 토양으로부터 분리하여 순수배양 후 rDNA ITS를 이용하여 종을 동정하였으며 배지에서의 배양적 특성과 포자 및 후막포자 형태를 기재함으로써 국내 미기록 Duddingtonia flagrans (KNU16-279)로 기재하였다[11]. 그러나 선충에 대한 포식여부, 포식 기관의 형태, 분생자병 등에 대한 기록이 없음으로 여기에 추가적인 특성을 기재한다.

이론/모형

선충 포식성곰팡이의 종 동정을 위하여 PDA배지에서 순수배양된 균주를 Zhu[13]의 DNA추출법으로 진행하였다. 종 동정을 위한 internal transcribed spacer (ITS) rDNA 염기서열 분석을 위해 18S rDNA와 28S rDNA 영역 사이에 있는 ITS 영역을 ITS1 (5'-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3')과 ITS4 (5'-CCTCCGCTTATTGATATGC-3') primer를 사용하여 polymerase chain reaction (PCR)증폭하였다[14].

성능/효과

이러한 형태적 특성을 가진 선충 포식성곰팡이인 두 종의 계통분류학적 위치를 확인하기 위하여 ITS rDNA 영역의 염기서열을 해석한 결과, Arthrobotrys 계통군에 속하는 균주임을 확인하였고 A. flagrans와 A. superba로 확인되어 GenBank 데이터베이스에 MN238824와 MN227308로 등록하였으며, 균주는 농업미생물은행에 기탁하여 KACC No. 48733과 48734를부여 받았다(Fig. 4).

후속연구

또한 1981년 처음으로 선충 포식성곰팡이가 국내에서 보고된 이래로 현재까지 총 21종이 발견되었으나 이들에 대한 분류 체계와 주요 식별 형질이 없는 상황이었기에 제공하였다. 이를 바탕으로 아직 연구가 많이 진행되지 않은 국내 선충 포식성곰팡이 연구에 기초자료가 될 수 있기를 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	선충 포식성곰팡이란?	선충 포식성곰팡이는 선충 포획 기관을 만들어 선충 포획 후 양분을 섭취하는 곰팡이다. 이들 중 Arthrobotrys flagrans와A.
	무척추동물 중에서 밀도가 가장 높은 생물군 중 하나는?	지구상 모든 토양에서 발견되는 선충은 토양 무척추동물 중에서 밀도가 가장 높은 생물군 중의 하나이다. 선충의 밀도는 m2 당 70만-500만 마리이며[1] 포식자 및 피포식자의 역할로서 토양 생태계 먹이사슬에서 중요한 역할을 한다[2,3].
	재정리된 포식성곰팡이 4속에는 무엇이 있는가?	그러나 최근 분자생물학의 발전에 따라, 이들 포식성곰팡이들이 선충의 포식기관(trap)에 따라 명확하게 속이 구분되는 것이 밝혀지면서 15속의 포식성곰팡이가 4속으로 재정리되었다[8]. 즉, 3차원 끈끈이그물을 가진 Arthrobotrys, 수축성올가미를 가진 Drechslerella, 가지있는 끈끈이봉을 가진 Dactylellina, 가지 없는 끈끈이봉(혹은 2차원끈끈이그물)을 가진 Gamsylella 등 4개 속이다[8].

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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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