[논문]범부채에서 녹병균 Puccinia iridis의 동정

최인영; 최영준; 김진영; 신현동

doi:10.4489/kjm.20190011

범부채에서 녹병균 Puccinia iridis의 동정
Identification of Puccinia iridis on Iris domestica in Korea 원문보기

한국균학회지 = The Korean journal of mycology, v.47 no.1, 2019년, pp.89 - 94

최인영 (전라북도농업기술원 농업환경과) , 최영준 (군산대학교 생물학과) , 김진영 (경기도농업기술원 원예연구과) , 신현동 (고려대학교 환경생태공학부)

초록
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중국에서 범부채의 녹병균이 Puccinia iridis로 동정됨에 따라 우리나라에서도 범부채의 녹병균을 재검토하였다. 저자들이 채집한 2점의 시료를 형태적으로 검토한 결과 모두 P. iridis의 특징과 일치하였다. 또한 유전분석한 결과 ITS 및 LSU rDNA 영역의 염기서열이 기존에 기록된 P. iridis와 각각 100% 및 99%의 상동성을 나타냈다. 이를 Neighbor-joining 분석법으로 계통수를 작성하였을 때도 P. iridis 계통군에 속하였다. 따라서 우리나라에서 범부채의 녹병균으로 P. iridis의 존재가 확인되었다. 한편, 우리나라에서 2003년에 범부채의 녹병균으로 기록된 Puccinia belamcandae에 대한 재검토는 향후 숙제로 남게 되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

A rust fungus on Iris domestica (syn. Belamcanda chinensis) from China was previously identified as Puccinia iridis. Accordingly, the identity of the rust fungus on the same host species in Korea needs to be reexamned. Morphological characteristics of the Korean materials matched with P. iridis. Molecular phylogenetic analyses based on internal transcribed spacer and large subunit rDNA sequences of two representative materials confirmed the identification by high sequence similarities of 100% and 99% with the reference sequences available in NCBI GenBank database. Phylogenetic tree inferred from neighbor-joining method proved them to be clustered in P. iridis group. Thus, the rust fungus on I. domestica in Korea was determined as P. iridis. On the other hand, a previous record that Puccinia belamcandae is another rust agent on I. domestica in Korea should be reconfirmed in future.

주제어

표/그림 (3)

그림 Fig. 1. Puccinia iridis on Iris domestica. A, Iris domestica plants heavily infected with Puccinia iridis;B, Uredinia formed on the leaf surface; C, Close-up view of erumpent uredinia; D, E, Urediniosporesfocused on the median view (D) and the surface view (E) observed under light microscope; F,Uredinium showing a group of urediniospores; G, H, Urediniospores observed under scanning electronmicroscope.
그림 Fig. 2 Phylogenetic tree inferred from neighbor-joining method using the internal transcribed spacer (ITS) ribosomal DNA (rDNA) region sequences of Puccinia iridis on leopard flower (Iris domestica) isolates and some reference isolates retrieved from GenBank. The numbers above the nodes are the bootstrap values obtained from 1,000 replications. The Korean isolates presented in this study are indicated in bold.
그림 Fig. 3. Phylogenetic tree based on neighbor-joining method comparing the large subunit (LSU) sequences of Puccinia iridis on leopard flower (Iris domestica) isolates and some reference isolates retrieved from GenBank. The numbers above the nodes are the bootstrap values obtained from 1,000 replications. The Korean isolates presented in this study are indicated in bold.

AI 본문요약
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문제 정의

따라서, 그 동안 범부채 녹병이 기록된 일본, 대만, 인도, 네팔, 한국에서도 범부채 녹병균의 분류학적 재검토를 통하여 Puccinia belamcandae Dietel인지 확인이 필요하다는 의견이 제기되었다 [6]. 이에 따라 본 연구진은 한국에서 채집되어 고려대학교 진균표본실에 보존된 범부채 녹병균을 재검토하여 최종적으로 Puccinia iridis로 동정 및 보고하고자 한다.

제안 방법

5% agarose gel에서 분리한 후 PCRpurification kit (Core-oneTM, Core-bio, Korea)를 사용하였다. ABI 3130 auto sequencer를 이용하여 ITS와 LSU의 염기서열을 Macrogen (Seoul, Korea)에 의뢰하여 분석하였으며, ITS와 LSU rDNA 염기서열은 GenBank database (National Centre for Biotechnology Information[NCBI], US National Institute of Health Bethesda, http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)에서 확인하였다. 또한, DNASTAR computer package 7.
5 ml eppendorftube에 채취하고 액체질소를 넣고 마쇄한 후, DNeasy Plant Mini kit (QIAGEN, Valencia, CA)를 이용하여 genomic DNA를 추출하였다. Ribosomal DNA (rDNA)의 internal transcribed spacer (ITS) 영역은 ITS15u/ITS4rust primer[9], 28S large subunit (LSU) 영역은 LR0R와 LR6 primer[10]를 사용하여 PCR로 증폭시켰다. 증폭된 산물은 정제를 위해 1.
고려대학교 표본실에 보존되어 있는 범부채 녹병균 시료 2점(KUS-F23394, F30180)의 시료를 대상으로 internal transcribed spacer (ITS) 영역과 28S large subunit (LSU) rDNA 영역의 염기서열을 분석하였다. Aime[8]의 방법에 따라 건조 시료에서 여름포자를 메스로 긁어 1.
녹병균의 분류학적 특징을 파악하고 크기를 측정하고자 명시야 광학현미경(BX51; Olympus, Tokyo, Japan)을 사용하였다. 광학현미경 사진은 미분간섭현미경(Axio Imager; Carl Zeiss, Oberkochen, Germany)을 이용하여 촬영하였다. 또한, 녹병균의 외부형태와 미세구조를 관찰은 주사전자현미경(JSM-5410LV; JEOL, Japan)을 이용하였다.
보존된 표본시료를 육안으로 관찰하여 발병 부위의 병징과 표징을 확인하였고, 해부현미경으로 정확하게 재검경하였다. 녹병균의 분류학적 특징을 파악하고 크기를 측정하고자 명시야 광학현미경(BX51; Olympus, Tokyo, Japan)을 사용하였다. 광학현미경 사진은 미분간섭현미경(Axio Imager; Carl Zeiss, Oberkochen, Germany)을 이용하여 촬영하였다.
cgi)에서 확인하였다. 또한, DNASTAR computer package 7.1 (Lasergene, Madison, WI, USA)를 이용하여 염기서열을 편집 및 정리하였다. 계통학적 분석은 MEGA 6.
또한, 녹병균의 외부형태와 미세구조를 관찰은 주사전자현미경(JSM-5410LV; JEOL, Japan)을 이용하였다.
보존된 표본시료를 육안으로 관찰하여 발병 부위의 병징과 표징을 확인하였고, 해부현미경으로 정확하게 재검경하였다. 녹병균의 분류학적 특징을 파악하고 크기를 측정하고자 명시야 광학현미경(BX51; Olympus, Tokyo, Japan)을 사용하였다.

대상 데이터

고려대학교 식물표본보관소(KUS)에 총 2점의 범부채 녹병균이 보존되어 있다. 보존된 시료 내역은 KUS-F23394 (9 Jun 2008, 오산, 물향기수목원), KUS-F30180 (17 Oct 2017, 화성, 경기도농업기술원) 등이다.

데이터처리

1 (Lasergene, Madison, WI, USA)를 이용하여 염기서열을 편집 및 정리하였다. 계통학적 분석은 MEGA 6.06 program[11]을 이용하여 neighbor-joining 방법으로 작성하였으며, 염 기서열의 유전자 거리는 Tamura-Nei parameter model로 계산하였고, bootstrap analysis은 1,000 반복으로 수행하였다.

이론/모형

고려대학교 표본실에 보존되어 있는 범부채 녹병균 시료 2점(KUS-F23394, F30180)의 시료를 대상으로 internal transcribed spacer (ITS) 영역과 28S large subunit (LSU) rDNA 영역의 염기서열을 분석하였다. Aime[8]의 방법에 따라 건조 시료에서 여름포자를 메스로 긁어 1.5 ml eppendorftube에 채취하고 액체질소를 넣고 마쇄한 후, DNeasy Plant Mini kit (QIAGEN, Valencia, CA)를 이용하여 genomic DNA를 추출하였다. Ribosomal DNA (rDNA)의 internal transcribed spacer (ITS) 영역은 ITS15u/ITS4rust primer[9], 28S large subunit (LSU) 영역은 LR0R와 LR6 primer[10]를 사용하여 PCR로 증폭시켰다.

성능/효과

범부채 녹병균(KUS-F23394, F30180)에 대한 NCBI의 GenBank 등록번호는 ITS 영역의 염기서열은 MK446719, MK446718이며, LSU 영역의 염기서열은 MK446720, MK446721이다. NCBI에서 ITS 영역에 대한 Blastn 분석한 결과 GenBank에 P. iridis로 등록된 염기서열 KX611089, KX611090 등과 100 %의 상동성을 보였다. 또한 LSU 영역에 대한 Blastn search한 결과도 P.
iridis 계통군에 속하였다. 따라서 우리나라에서 범부채의 녹병균으로 P. iridis의 존재가 확인되었다. 한편, 우리나라에서 2003년에 범부채의 녹병균으로 기록된 Puccinia belamcandae에 대한 재검토는 향후 숙제로 남게 되었다.
iridis로 등록된 염기서열 KX611089, KX611090 등과 100 %의 상동성을 보였다. 또한 LSU 영역에 대한 Blastn search한 결과도 P. iridis로 등록된 염기서열 KM249853, KY764131 등과 99 %의 상동성을 보였다. 또한, 계통수 작성 결과 MK446719, MK446718의 ITS 염기서열은 중국에서 채집한 Iris domestica(범부채), Iris lactea var.
iridis의 특징과 일치하였다. 또한 유전분석한 결과 ITS 및 LSU rDNA 영역의 염기서열이 기존에 기록된 P. iridis와 각각 100% 및 99%의 상동성을 나타냈다. 이를 Neighbor-joining 분석법으로 계통수를 작성하였을 때도 P.
belamcandae[1]로 보고되어 있다. 본 연구를 통하여 우리나라 범부채에도 녹병균으로 P. iridis가 존재한다는 사실을 확인하였다. 앞서 범부채에서 녹병균으로 기록된 P.
색깔은 적갈색 내지 진갈색으로 다소 돌출되었으며, 장타원형 내지 원통형 에 가까운 모양으로 길이는 600~1,200 µm, 폭은 200~600(~900) µm의 범주에 들지만 때로는 2~4개 의 여름포자더미가 붙은 듯이 길게 형성된 경우도 있었다.
중국에서 범부채의 녹병균이 Puccinia iridis로 동정됨에 따라 우리나라에서도 범부채의 녹병균을 재검토하였다. 저자들이 채집한 2점의 시료를 형태적으로 검토한 결과 모두 P. iridis의 특징과 일치하였다. 또한 유전분석한 결과 ITS 및 LSU rDNA 영역의 염기서열이 기존에 기록된 P.
이에 따라 범부채 녹병균에 대한 분류학적 재검토가 이루어졌다[6]. 즉, 중국 길림성 창춘에서 채집된 범부채 녹병균의 형태적 특징과 rDNAITS 영역의 분석을 바탕으로 범부채 녹병균은 기존에 알려진 붓꽃류 녹병균(Puccinia iridis)으로 동 정되었다. 따라서, 그 동안 범부채 녹병이 기록된 일본, 대만, 인도, 네팔, 한국에서도 범부채 녹병균의 분류학적 재검토를 통하여 Puccinia belamcandae Dietel인지 확인이 필요하다는 의견이 제기되었다 [6].

후속연구

phyllachoroidea 등이 한 때 일부 종의 Iris 식물에 기록된 것으로 되어 있지만, 이러한 기록들은 대부분 오류이거나 재확인이 필요할 것으로 판단된다[13]. 따라서 정확하게 형태적 검경에 의해 P. iridis 로 동정된 신뢰할만한 시료들을 대상으로 분자계통학적 분석을 통해 종 다양성의 범주 또는 다계통 성 여부를 연구할 필요가 있다. 이런 관점에서 한국의 범부채 녹병균의 형태적 특징과 분자적 정보를 제공하고, 최종적으로 P.
iridis가 존재한다는 사실을 확인하였다. 앞서 범부채에서 녹병균으로 기록된 P. belamcandae의 정체성에 관해서는 좀더 연구가 필요하다[1]. 전 세계에 P.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	범부채란?	범부채는 붓꽃과(Iridaceae)에 속하는 숙근성 다년생 식물로서 조경용으로 널리 식재되며[1-3], 동양 의학에서도 다양한 용도로 쓰인다[4]. 범부채는 Belamcanda속의 단일종 식물로서 Belamcanda chinensis (L.
	여름포자더미가 주로 형성되는 장소는?	여름포자더미(uredinia)는 주로 잎 양면에 형성되었으나 시료에 따라 때로는 한쪽 면에 훨씬 더 많이 형성되는 경우도 있었다. 또한, 대부분 군데군데 흩어져 있었지만 때로는 엽맥을 따라 연이어 형성 되기도 하였다(Fig.
	범부채의 분류학적 재검토로 인해 중국에서 무엇을 하였는가?	이에 따라 범부채 녹병균에 대한 분류학적 재검토가 이루어졌다[6]. 즉, 중국 길림성 창춘에서 채집된 범부채 녹병균의 형태적 특징과 rDNAITS 영역의 분석을 바탕으로 범부채 녹병균은 기존에 알려진 붓꽃류 녹병균(Puccinia iridis)으로 동 정되었다. 따라서, 그 동안 범부채 녹병이 기록된 일본, 대만, 인도, 네팔, 한국에서도 범부채 녹병균의 분류학적 재검토를 통하여 Puccinia belamcandae Dietel인지 확인이 필요하다는 의견이 제기되었다 [6].

저자의 다른 논문 :

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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