[논문]인삼 6 년근 수확지의 뿌리썩음병 발생현황 및 관련 병원균 동정

서문원; 한유경; 배영석; 이승호

doi:10.7732/kjpr.2019.32.2.144

인삼 6 년근 수확지의 뿌리썩음병 발생현황 및 관련 병원균 동정
The Disease Severity and Related Pathogens Caused by Root Rot on 6 Years Old Ginseng Cultivation Fields 원문보기

韓國資源植物學會誌 = Korean journal of plant resources, v.32 no.2, 2019년, pp.144 - 152

서문원 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 인삼특작부 인삼과) , 한유경 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 인삼특작부 인삼과) , 배영석 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 인삼특작부 인삼과) , 이승호 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 인삼특작부 인삼과)

초록
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인삼은 현금작물로 통용되는 약초로 국내에서 매우 중요한 작물 중 하나이다. 인삼의 수확까지 경작 기간은 4~5년으로 이 기간 동안 여러 토양병원균으로부터 피해를 받게되며, 심할 경우에는 폐포로 경제적 손실을 입게된다. 이러한 뿌리썩음병에 의한 피해 현황을 조사하기 위해 충남, 충북, 강원지역의 6 년근 채굴지 25농가를 대상으로 인삼 뿌리썩음병 발생현황, 발병지수 및 병원균을 분석하였다. 당진 D는 발병도가 2.9로 조사지역 중 가장 높았으며, 괴산 C는 가장 낮은 발병도를 보였다. 인삼 뿌리썩음병의 병반으로부터 병원균을 분리한 결과, 625 균주 중 54.4%가 인삼 뿌리썩음병 관련 병원균인 I. radicicola와 F. solani로 분류가 되었으며, 염기서열을 이용하여 이들 병원균의 유전적 다양성을 확인하였다. 특히 I. radicicola 그룹 내에서도 강병원성 균주로 알려진 I. mors-panacis와 상대적으로 병원성이 약한 I. liriodendri, I. robusta, I. cyclaminicola 등이 동정되었다. F. solani의 경우는 두 개의 그룹으로 구분되어 지나, 추후 다양한 마커를 이용한 유전분석과 병원성 연구를 통해 다양성 연구를 진행해야할필요가 있다. 추후 이 결과는 인삼의 뿌리썩음병 진단 및 방제 있어서 기초자료로 활용될 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Ginseng (Pnanx ginseng C. A. Meyer) is famous worldwide, and is very important cash crop and medicinal herb in Korea. It takes four to five years to produce harvestable ginseng roots, and ginseng is attacked by several pathogens during cultivation. We investigated the disease rate caused by ginseng root rot from 6 years old ginseng cultivation fields (Chungnam; 9 fields, Chungbuk; 11 fields, Gangwon 5 fields). The highest disease severity was Dangjin D (2.9) and the lowest one was Gaesan C (0.6). Of the 625 isolations, 340 isolations were classified as Ilyonectria radicicola and Fusarium solani. Finally, genetic diversity of I. radicicola and F. solani was confirmed by sequence analysis. Among the I. radicicola group, I. mors-panacis, which is known as highly virulent pathogen, and I. liriodendri, I. robusta and I. cyclamicicola, which are weakly virulent pathogens, were identified. In the case of F. solani, it is divided into two groups, but it is necessary to conduct diversity research through genetic analysis and pathogenetic studies using various markers. Based on these results, it could be used as a basic data for control of ginseng root rot pathogens.

주제어

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. The occurrence status and the disease index of root rot of 6 years old ginseng harvest fields. Ginseng for the investigation of root rot after harvest (A; yellow bar = 180 cm) and groups according to degree of root rot (B).
표 Table 1. The disease severity from root rot of 6 years old ginseng on harvest fields
그림 Fig. 2. The ginseng with root rot disease and isolation of colony using PDA media. Ginseng root rot (A), isolation of pathogens from leasins (B; front C; reverse).
표 Table 2. The pathogens isolated from root rot of 6 years old ginseng on harvest fields
그림 Fig. 3. Phylogenetic analysis of Ilyonectria radicicola complex isolated from root rot of 6 years old ginseng using ITS region. The unidentified isolates of root rot of 6 years old ginsengs were in the same group as the existing I. radicicola complex. The bootstrap analysis was performed with 1,000 replications. Bold bar is I. radicicola complex.
그림 Fig. 4. Phylogenetic analysis of Fusarium solani isolated from root rot of 6 years old ginseng using ITS region. The unidentified isolates of root rot of 6 years old ginsengs were in the same group as the existing F. solani. The bootstrap analysis was performed with 1,000 replications. Bold bar is F. solani group.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 6 년근 인삼 수확지의 인삼 뿌리썩음병의 발생 현황을 알아보고, 병반에서 분리된 균의 종 동정을 통해 I. radicicola와 F. solani의 재분류하고자 하였다.

제안 방법

6 년근 수확포장에서 인삼 뿌리썩음병 증상을 보인 인삼을 채집하여 균을 분리하고 이들 중 인삼뿌리썩음병균을 동정하고 분리비율을 확인하였다(Fig. 2). 총 625 균주가 병반으로부터 분리되었으며, 그 중 340 균주는 인삼 뿌리썩음병 관련 병원균(I.
6 년근 인삼으로부터 분리한 인삼뿌리썩음병균을 분리하여, ITS 영역의 염기서열 분석을 통하여 종 동정을 실시하였다. 먼저 I.
인삼 뿌리썩음병의 발생현황 조사를 위해 인삼 6 년근 수확지총 25 농가를 대상 조사하였다. Fig. 1A와 같이 각 농가당 90 ㎝ x 180 ㎝을 기준으로 3 반복 이상에 대하여 뿌리썩음병 진행 정도에 따라 구분을 지어 이병도 합을 구한 후 이병지수(DSI)를 산출하였다(Fig. 1B).
증폭된 PCR 산물은 GenoTech Co. Ltd. (대전)에 염기서열 분석을 의뢰한 후, NCBI (National Center for Biotechnology Information)의 BLAST (Basic Local Alignment Search Tool)을 이용하여 DNA 데이터베이스와 염기서열을 비교하였다. 분석에 사용된 염기서열의 경우, I.
8S-ITS4)의 DNA 염기분석을 실시하였다. 대략 520 bp 크기의 ITS 영역의 PCR 증폭은 ITS1, ITS4 primer를 이용하여 annealing 온도 55℃, 35 cycles로 PCR을 수행하였다.
동결 건조된 균사를 400 μL의 extraction buffer [0.5% SDS, 30 mM EDTA, 200 mM Tris-HCl (pH 8.0), 200mM NaCl]와 2×CTAB solution [2% CTAB, 1.4 M NaCl, 1% PVP, 20 mM EDTA, 100 mM Tris-HCl (pH 8.0)]를 섞어준 마쇄한 후, 700 μL의 chloroform : isopropanol (24:1)을 추가적으로 첨가하여 15분 동안 13,000 rpm으로 원심분리를 하였다.
6 년근 인삼으로부터 분리한 인삼뿌리썩음병균을 분리하여, ITS 영역의 염기서열 분석을 통하여 종 동정을 실시하였다. 먼저 I. radicicola 그룹의 340 균주 중 지역적으로 대표균주 28균주를 선발하여 유연관계를 분석하였다. 27개의 균주가 I.
표면소독된 이병 조직을 potato dextrose agar (PDA, 회사) 배지에 치상한 후 15∼20℃에서 7 일간 암배양 하였다. 배양된 조직에서 자란 균사에서 단포자를 분리하여 PDA 배지에서 재분리를 하였다. 분리된 균주는 15℃에 보관하여 추가적인 실험에 사용하였으며, 20% glycerol에 담아 -70℃에 장기보관하였다.
분리된 균주들의 genomic DNA를 분리하기 위해 PDA 배지에서 균사를 수거하여 1.5 mL effendorf tube에 넣고 동결건조를 하였다. 동결 건조된 균사를 400 μL의 extraction buffer [0.
분리된 상등액에 추가적으로 100% ethanol 800 μL로 첨가하고, 10분간 13,000 rpm으로 원심분리하여 genomic DNA를 침전시켰다.
인삼의 수확까지 경작 기간은 4∼5년으로 이 기간 동안 여러 토양병원균으로부터 피해를 받게되며, 심할 경우에는 폐포로 경제적 손실을 입게된다. 이러한 뿌리썩음병에 의한 피해 현황을 조사하기 위해 충남, 충북, 강원지역의 6 년근 채굴지 25농가를 대상으로 인삼 뿌리썩음병 발생현황, 발병지수 및 병원균을 분석하였다. 당진 D는 발병도가 2.
이병도 합은 각 단계별 뿌리썩음병 발병등급에 해당하는 발병주수를 곱한 후(발병등급 × 발병주수) 총 합을 계산하였다.
인삼 이병조직에서 분리한 병원균의 유연관계 분석을 위해 internal transcribed spacer (ITS) 영역(ITS1-5.8S-ITS4)의 DNA 염기분석을 실시하였다. 대략 520 bp 크기의 ITS 영역의 PCR 증폭은 ITS1, ITS4 primer를 이용하여 annealing 온도 55℃, 35 cycles로 PCR을 수행하였다.
국내 인삼 재배지의 뿌리썩음병 발생상황을 조사하기 위해 2017년 인삼 6 년근 수확포장 중 충남 9 개소(당진 3 개소, 홍성 2 개소, 서산 4 개소, 예산 1 개소), 충북 11 개소(괴산 5 개소, 음성 2 개소, 충주 4 개소), 강원 5 개소(춘천 2 개소, 홍천 3 개소)를 대상으로 조사하였다. 조사면적은 포장 당 90 ㎝ x 180 ㎝ (1칸)을 기준으로 3반복 이상에 대하여 인삼의 뿌리썩음병을 조사하였으며, 병반면적은 뿌리썩음병도에 따라 5단계로 나누었다. 병반면적에 따라 0% (무발병) = 0, 1∼30% = 1, 31∼60% = 2, 61∼99% = 3, 100% (결주 혹은 완전부패) = 4로 각각 구분하였다.
인삼 뿌리썩음병 발생상황 조사를 한 6 년근 수확포장에서 전형적인 뿌리썩음병 증상을 보인 인삼을 채집하여 병반으로부터 균을 분리하였다. 채집한 이병 인삼을 세척하고, 병반부위의 조직을 0.5 ㎝ 크기로 절단하여 1% NaOCl에 1분간 침지로 표면소독을 하였다. 표면소독된 조직을 멸균수로 2∼3회 세척한 후 수분을 제거하였다.

대상 데이터

radicicola complex. The bootstrap analysis was performed with 1,000 replications. Bold bar is I.
국내 인삼 재배지의 뿌리썩음병 발생상황을 조사하기 위해 2017년 인삼 6 년근 수확포장 중 충남 9 개소(당진 3 개소, 홍성 2 개소, 서산 4 개소, 예산 1 개소), 충북 11 개소(괴산 5 개소, 음성 2 개소, 충주 4 개소), 강원 5 개소(춘천 2 개소, 홍천 3 개소)를 대상으로 조사하였다. 조사면적은 포장 당 90 ㎝ x 180 ㎝ (1칸)을 기준으로 3반복 이상에 대하여 인삼의 뿌리썩음병을 조사하였으며, 병반면적은 뿌리썩음병도에 따라 5단계로 나누었다.
분석에 사용된 염기서열의 경우, I. radicicola complex는 MH489089, MH489091, MH496586, MK163443 ∼ MK163461, MK170369 ∼ MK170374, F. solani는 MK163464 ∼ MK163495로 NCBI에 등록을 하여 accession number를 부여받았다.
인삼 뿌리썩음병 발생상황 조사를 한 6 년근 수확포장에서 전형적인 뿌리썩음병 증상을 보인 인삼을 채집하여 병반으로부터 균을 분리하였다. 채집한 이병 인삼을 세척하고, 병반부위의 조직을 0.
인삼 뿌리썩음병의 발생현황 조사를 위해 인삼 6 년근 수확지총 25 농가를 대상 조사하였다. Fig.

데이터처리

유연관계 분석을 위한 염기서열은 MEGA6 program (Tamura et al., 2013)을 사용하여 alignment를 실시하여 불일치한 염기 서열은 분석에서 제외하였고, 1,000 회의 bootstrap 분석을 통하여 신뢰도를 평가하였다.

성능/효과

radicicola 그룹의 340 균주 중 지역적으로 대표균주 28균주를 선발하여 유연관계를 분석하였다. 27개의 균주가 I. radicicola 그룹으로 동정되었으며, 1 개의 균주만이(17chu03-01) 근연종인 I. macrodidyma로 확인되었다. I.
macrodidyma로 확인되었다. I. radicicola 그룹내에 서는 강병원성 균주로 알려진 I. mors-panacis (17hon02-01, 17seo02-01)와 상대적으로 병원성이 약한 I. liriodendri (17hong01-01), I. robusta (17gae01-01 등 10 균주), I. cyclaminicola (17eum02-03 등 2 균주)와 I. venezuelensis 근연종인 17chu02-01 등 11 균주가 분류되었다(Fig. 3). 그리고 홍천 C는 I.
그리고 7 개의 농가(괴산 D, 당진 A, 당진 B, 서산 B, 서산 D, 예산 A, 홍천 B)에서 2.0∼3.0의 이병지수가 나타났으며, 조사한 25 포장 중 당진 A는 2.9로 이병지수가 가장 높았다(Table 1).
3). 그리고 홍천 C는 I. robusta (17hon02-01)와 I. mors-panacis (17hon02-02), 음성 B는 I. robusta (17eum02-01, 17eum02-02)와 I. cyclamicicola (17eum02-03), 홍성 B의 경우도 I. robusta (17hong01-02)와 I. liriodendri (17hong01-01)과 같이 동일 포장 안에서도 다양한 종이 같이 존재하는 것을 확인하였다. 이는 인삼포장 주변의 기주나 전작물로 인해 유입되었을 가능성이 있으며, 추후 이러한 요인들을 고려하여 인삼 재배지 선정하여야 할 것으로 판단된다.
따라서 인삼 6 년근 재배지의 인삼 뿌리썩음병을 일으키는 I. radicicola와 F. solani의 종동정과 관련 기주들을 확인함으로써 인삼 재배시 여러 환경요인으로 인하여 다른 기주에 존재하는 병원균이 인삼 재배지로 이동하여 발병 가능성을 유추할 수 있었다.
또한 F. solani의 경우, 인삼에서 분리한 균주들이 모두 F. solani에 포함되었으며 두 개의 그룹으로 나뉜 것을 확인하였다(Fig. 4).
, 2007). 본 연구에서도 인삼을 재작할 경우 발생되는 연작 장해의 주요 원인인 뿌리썩음병이 토양환경 등 재배환경에 따라 초작지에서도 만연히 발생되고 있는 것이 확인되었다.
3%)] 는 결주율이 높게 확인되었다. 상대적으로 결주가 적은 충주 D (DSI: 0.7, 결주율: 23.3%), 괴산 C (DSI: 0.6, 결주율: 14.6%), 서산 C (DSI: 0.3, 결주율: 15.0%), 춘천 B (DSI: 0.5, 결주율: 31.9%)는 이병지수가 낮게 확인되었다. 이러한 뿌리썩음병에 의한 피해는 초작지 6 년생의 경우 50% 이상 발생한다고 보고가 있었다(Chung, 1972).
9로 조사지역 중 가장 높았으며, 괴산 C는 가장 낮은 발병도를 보였다. 인삼 뿌리썩음병의 병반으로부터 병원균을 분리한 결과, 625 균주중 54.4%가 인삼 뿌리썩음병 관련 병원균인 I. radicicola와 F. solani로 분류가 되었으며, 염기서열을 이용하여 이들 병원균의 유전적 다양성을 확인하였다. 특히 I.
인삼은 묘삼(1년생)을 이식할 때 칸(90 ㎝ × 180 ㎝)당 약 72 주를 심게되는데, 5년간 생육하면서 뿌리썩음병 등 각종 병해에 의한 결주가 발생된다. 조사 포장의 평균 결주율은 44.6%로 확인되었으며, 이병지수가 높은 7 개의 농가[당진 A (DSI: 2.9, 결주율: 68.8%), 당진 B (DSI: 2.6, 결주율: 69.7%), 서산 B (DSI: 2.1, 결주율: 56.5%), 서산 D (DSI: 2.5, 결주율: 61.5%), 예산 A (DSI: 2.3, 결주율: 63.6%), 홍천 B (DSI: 2.1, 결주율: 49.3%)] 는 결주율이 높게 확인되었다. 상대적으로 결주가 적은 충주 D (DSI: 0.
2). 총 625 균주가 병반으로부터 분리되었으며, 그 중 340 균주는 인삼 뿌리썩음병 관련 병원균(I. radicicola, F. solani)으로 동정되었다. 동정된 인삼 뿌리썩음병 관련 병원균 중 I.
solani로 분류가 되었으며, 염기서열을 이용하여 이들 병원균의 유전적 다양성을 확인하였다. 특히 I. radicicola 그룹 내에서도 강병원성 균주로 알려진 I. mors-panacis와 상대적으로 병원성이 약한 I. liriodendri, I. robusta, I. cyclaminicola 등이 동정되었다. F.

후속연구

cyclaminicola 등이 동정되었다. F. solani의 경우는 두 개의 그룹으로 구분되어 지나, 추후 다양한 마커를 이용한 유전분석과 병원성 연구를 통해 다양성 연구를 진행해야 할 필요가 있다. 추후 이 결과는 인삼의 뿌리썩음병 진단 및 방제 있어서 기초자료로 활용될 것으로 판단된다.
liriodendri (17hong01-01)과 같이 동일 포장 안에서도 다양한 종이 같이 존재하는 것을 확인하였다. 이는 인삼포장 주변의 기주나 전작물로 인해 유입되었을 가능성이 있으며, 추후 이러한 요인들을 고려하여 인삼 재배지 선정하여야 할 것으로 판단된다.
solani의 경우는 두 개의 그룹으로 구분되어 지나, 추후 다양한 마커를 이용한 유전분석과 병원성 연구를 통해 다양성 연구를 진행해야 할 필요가 있다. 추후 이 결과는 인삼의 뿌리썩음병 진단 및 방제 있어서 기초자료로 활용될 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	인삼뿌리썩음병균인 C. destructans는 최근 어디 그룹으로 재분류되었는가?	, 2002). 최근 C. destructans는 multi-locus 분석과 이들의 균학적 특성을 통해 새롭게 I. radicicola 그룹(I. radicicola species complex)으로 재분류되었다. 또한 이 그룹은 16 종으로 세분화되어 있으며, 그 중 I.
	인삼 뿌리썩음병의 주요 원인균은 무엇인가?	Meyer)은 동일포장에서 4∼6년간 재배로 인해 각종 병해에 의한 피해가 크게 나타난다. 특히 가장 큰 피해를 미치는 것은 인삼 뿌리썩음병으로 이들과 관련된 병원체는 곰팡이, 선충, 세균 등이 있는데 그 중 Ilyonectria radicicola (불완전세대명 : Cylindrocarpon destructans)와 Nectria haematococca (불완전세대명 : Fusarium solani)는 인삼 뿌리썩음병의 주요 원인균으로 재배 이후에도 후벽포자 등이 10년 이상 토양에 존재하며, 인삼의 연작장해 원인으로도 보고되었다(Cho et al., 1995; Lee, 2004; Kang et al.
	인삼 뿌리썩음병을 방제하기 위해 어떤 연구들이 수행되고 있는가?	, 2007). 이들 인삼 뿌리썩음병을 방제하기 위하여 경종적, 화학적 및 생물 학적 방제에 관한 연구들뿐만 아니라 인삼 재배 시 파인버블(fine bubble)을 이용하여 인삼 뿌리를 발달시켜 뿌리썩음병을 억제시키는 연구들이 수행되고 있다(Yu et al., 1990; Kim et al.

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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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