[논문]온도변화에 따른 건조 스트레스 환경에서 고추 세균점무늬병 발생 영향

장종옥; 김병혁; 이중복; 좌재호; 고상욱

doi:10.5423/rpd.2019.25.2.62

온도변화에 따른 건조 스트레스 환경에서 고추 세균점무늬병 발생 영향
Evaluation of Bacterial Spot Disease of Capsicum annuum L. in Drought Stress Environment by High Temperature 원문보기

Research in plant disease = 식물병연구, v.25 no.2, 2019년, pp.62 - 70

장종옥 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 온난화대응농업연구소) , 김병혁 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 온난화대응농업연구소) , 이중복 ((주) 비에이치앤바이오 생물산업소재개발연구소) , 좌재호 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 감귤연구소) , 고상욱 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 온난화대응농업연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

The global warming by increased $CO_2$ will effect of plant pathogenic microorganisms and resistance of host plants, and it is expected to affect host-pathogen interactions. This study used Capsicum annuum L. and Xanthomonas euvesicatoria, a pathogenic bacteria of pepper, to investigate interactions between hosts and pathogens in a complex environment with increasedcultivation temperature and drought stress. As a result, the bacterial spot disease of C. annuum L. caused by X. euvesicatoria was $35^{\circ}C$ higher than $25^{\circ}C$. In addition, the effect on water potential on bacterial spot disease was much greater water potential -150 kPa than -30 kPa. The disease progress and severity higher than water potential -30 kPa. This result will useful for understanding interaction with red pepper and X. euvesicatoria under the complex environment with increased cultivation temperature and in water potential -150 kPa drought stress in the future.

주제어

표/그림 (6)

표 Table 1. Nucleic acid sequence of oligonucleotide primers used qRT-PCR assay for the disease resistance gene of C. annuum L. in this study
그림 Fig. 1. Comparison of red pepper grown under different temperatures and water conditions. Photographics were taken 7 days after combined drought stress and inoculation of X. euvesicatoria. A; 25°C, B; 30°C, C; 35°C.
그림 Fig. 2. Effect of water stress on disease incidance and severity by X. euvesicatoria. **; <0.05, ***; <0.01.
그림 Fig. 3. The disease rate of Capsicum annuum L. according to the temperature and water stress.
그림 Fig. 4. Quantification of X. euvesicatoria under different temperatures and water conditions by the Real-Time PCR. The real time PCR was taken 24 hr after combined drought stress and inoculation of X. euvesicatoria.
그림 Fig. 5. Expression of disease resistance gene CaLRR1 (A), CaPIK1 (B), CaPR10 (C), and CaWRKY1 (D) in C. annuum L. by X. euvesicatoria. The qRT-PCR was taken 24 hr after combined drought stress and inoculation of X. euvesicatoria. *; <0.1, **; <0.05, ***; <0.01.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 고온과 건조가 지속되는 복합 환경에서 고추 병원균과 식물간의 상호작용을 확인하고자 하였다. 고추와 고추 세균점무늬병 병원균 X.

제안 방법

최종 병원균의 양은 TSB배양액으로부터 원심분리한 후 상등액을 제거하고, DW로 세척하여 108 cfu/ml이 되게 희석한 후 분무기를 이용하여 식물체에 접종하였다. 각 pot의 배양조건은 온도는 25℃, 30℃와 35℃로 유지하고, 토양 수분 조건은 -30 kPa와 -150 kPa로 유지시켰으며 시험구 식물체는 20개로 각 조건별 3 반복하여 배양하였다. CO₂ 의 농도는 각각 400 ppm이 유지되는 생장상에서 L/D cycle은 16/8, 광량은 400 µmol/m2/s1로 실험을 수행하였다.
본 연구는 고온과 건조가 지속되는 복합 환경에서 고추 병원균과 식물간의 상호작용을 확인하고자 하였다. 고추와 고추 세균점무늬병 병원균 X. euvesicatoria를 이용하였으며, 각각의 환경에 따른 고추 내의 병저항성 관련 유전자의 발현양상을 quantitative Real-time PCR로 분석하였다. 본 연구를 통해 미래의 변화된 환경에서 한국의 주요 경제작물인 고추와 고추의 주요피해 병원균인 X.

대상 데이터

각 종자는 유리온실 내에서 육묘용 상토가 담긴 72공 포트에 파종 후 25℃, 매일 수분을 충분히 공급하여 발아시켰으며, 4엽이 되었을 때 지름 9 cm의 포트에 옮겨 심었다. 고추에 세균점무늬병을 일으키는 병원균인 Xanthomonas euvesicatoria KACC 18722는 25% glycerol stock 상태로 -80℃에 보관하며 이를 사용하였다.
식물 및 미생물. 본 실험에서 사용한 고추(Capsicum annuumL.)는 N사의 천년약속고추 종자를 구입하여 사용하였다. 각 종자는 유리온실 내에서 육묘용 상토가 담긴 72공 포트에 파종 후 25℃, 매일 수분을 충분히 공급하여 발아시켰으며, 4엽이 되었을 때 지름 9 cm의 포트에 옮겨 심었다.

데이터처리

통계분석. 모든 실험은 최소 3회 반복하여 진행하였으며, 각 시료들의 실험 결과는 평균 ± 표준편차로 나타내었고, 각 실험 결과의 통계적 유의성 검토는 대조구와 비교하여 student’s에 의해 판정하였다. F값이 0.

성능/효과

본 연구는 온난화가 가속화된 환경에서 온도와 수분의 복합적인 스트레스에 의한 환경에서 고추세균점무늬병의 발병양상을 조사하였으며, 온도에 의한 발병률보다 토양의 수분함량에의해 세균점무늬병 발병률이 증가하는 것을 확인하였다. 이는 온난화에 의한 1차적인 온도상승보다 2차적인 건조 스트레스에 따라 세균점무늬병의 발병률에 더 큰 영향을 주며, 온난화 가속에 따라 작물의 건조스트레스를 피하여 고추세균점무늬병의 피해를 줄일 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구는 온난화가 가속화된 환경에서 온도와 수분의 복합적인 스트레스에 의한 환경에서 고추세균점무늬병의 발병양상을 조사하였으며, 온도에 의한 발병률보다 토양의 수분함량에의해 세균점무늬병 발병률이 증가하는 것을 확인하였다. 이는 온난화에 의한 1차적인 온도상승보다 2차적인 건조 스트레스에 따라 세균점무늬병의 발병률에 더 큰 영향을 주며, 온난화 가속에 따라 작물의 건조스트레스를 피하여 고추세균점무늬병의 피해를 줄일 수 있을 것으로 판단된다.

후속연구

그러나, 병원성 미생물과 CO2 증가가 동시에 작용하는 복합스트레스 환경에 따른 식물의 상호 작용 연구에서 환경요인이 비생물학적 요인과 생물학적 요인 중 어느 쪽으로 더 유리하게 작용하는가에 따라 결과가 달라질 수 있다고 보고하고 있으며(Bettarini 등, 1998; Chakraborty 등, 2000; Hibberd 등, 1996), 본 연구결과에서는 수분 스트레스 환경에서 저항성 유전자가 강하게 증가하는 것을 확인하였는데 이는 생물학적 요소에 의해 증가되기도 하지만, 비생물학적 요인에 의해서도 증가할 수도 있다고 판단된다. 또한, 본 연구와 같은 복합스트레스 환경에서 CaLRR1, CaPIK1, CaPR10, CaWRK1 와 같은 유전자 연구는 매우 부족한 상황으로 향후 더 많은 연 구가 필요할 것으로 판단되며, 본 연구와 같이 저항성 유전자의 발현이 증가함에도 발병도가 증가하지만, 비생물학적 요인이나 생물학적 요인이 보다 강하게 작용하였을 가능성을 생각할 수 있을 것이다. 향후 보다 심도 깊은 연구가 진행될 필요성이 있으며, 본 연구는 이에 대응하기 위한 기초 자료로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	고추의 특징은 무엇인가?	고추(Capsicum annuum L.)는 중부아메리카 원산지로 국내는 17세기 초 전래되어 현재까지 재배되는 채소이며 2017년 국내 재배면적 28,337 ha, 생산량 55,714 ton으로 조미채소 중 가장 많은 생산량과 경제적 규모를 가지는 매우 중요한 작물이다(Statistics Korea, 2018). 고추에 세균점무늬병을 일으키는 Xanthomonas euvesicatoria는 식물체의 각 부분에 발병하지만 주로 잎에 황녹색의 점무늬를 나타내며 병반이 점차 확대되며 잎 전체가 황화되어 조기 낙엽을 유발한다.
	고추의 성장과 온도 증가에 따른 생리작용에 미치는 영향은 무엇인가?	온도 증가는 식물 생리작용에 영향을 주며, 다양한 반응을 유발한다고 보고되었다(Danby와 Hik, 2006; Kilpeläinen 등, 2003; Volder 등, 2004; Yin 등, 2008). 고추는 24시간 평균 온도가 24℃ 이상으로 높아질 경우 호흡량이 증가하여 낙화 및 낙과율이 높아져 성장이 저해된다고 알려져 있다. 그리고, 동일한 온도에서 모두 건조 스트레스 환경에서 식물체의 성장이 더욱 저해되는 것을 확인하였다. 이를 통해 고추의 성장에 있어서 온도보다 토양 수분 함수량의 영향이 더 크다는 것을 알 수 있다.
	고추에 세균점무늬병을 일으키는 Xanthomonas euvesicatoria의 특징은 무엇인가?	)는 중부아메리카 원산지로 국내는 17세기 초 전래되어 현재까지 재배되는 채소이며 2017년 국내 재배면적 28,337 ha, 생산량 55,714 ton으로 조미채소 중 가장 많은 생산량과 경제적 규모를 가지는 매우 중요한 작물이다(Statistics Korea, 2018). 고추에 세균점무늬병을 일으키는 Xanthomonas euvesicatoria는 식물체의 각 부분에 발병하지만 주로 잎에 황녹색의 점무늬를 나타내며 병반이 점차 확대되며 잎 전체가 황화되어 조기 낙엽을 유발한다.

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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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