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문제 정의
- 국내에서도 꾸준히 토마토 재배 면적이 증가하고 있으며(Lee 와 Kim, 2017), 이에 따른 토마토 재배 기술에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 토마토 생산량에 영향을 끼치는 주요 병에는 역병, 잎마름병, 풋마름병 등이 있으며(Foolad 와 panthee, 2012), 이 중 본 실험에서는 Ralstonia solanacearum 균에 의해 발병되는 풋마름병에 대하여 저항성을 가지는 토마토 대목에 관한 연구를 진행하였다. R.
제안 방법
- 본 연구에서는 풋마름병에 대한 저항성을 가지는 토마토 품종이나 대목을 육성하는 데 있어서 병 저항성 여부나 저항성 정도에 대한 보다 신속하고 객관적인 평가를 위해 식물체 도관 내 양수분 이동 속도를 측정하는 식물 생체정보 센서를 활용하였다. 도관을 막아 시듦을 유발하는 풋마름병 병원균의 특성상, 도관 내 양수분 이동 속도 측정 결과가 풋마름병에 대한 저항성 정도에 대한 객관적인 근거가 될 수 있을 것으로 보인다.
- 풋마름 병원균을 접종한 접목묘와 실생묘, 병원균을 접종하지 않은 접목묘와 실생묘의 초장 및 경장을 조사하였다. 생육조사는 풋마름병원균 접종 후 식물체에 풋마름병 증상이 나타나기 전인 1일, 4일, 7일에 각각 조사하였다.
- 1) 실생묘의 경우도 비슷한 위치에 센서를 삽입하여 물관부 내의 양수분 이동 속도를 측정하였다. 센서 삽입 후 2일간 양수분 흐름을 측정하면서 센서 값을 안정시키고 측정값의 영점을 조절하였다.
- 식물 생체정보 센서를 토마토에 삽입한 후 풋마름병원균을 접종한 후 1에서 2일간 병원균 접종에 따른 양수분 흐름을 안정시키고 3일째에 처리별 양수분 흐름 측정값의 영점을 조절하였다. 양수분 이동 속도 변화를 측정한 결과(Fig.
- 접목한 식물체의 경우, 접목 후 20일 경에 식물체의 본엽 6 내지 8매가 전개했을 때 접목부위에서 위로 약 1에서 2cm 떨어진 위치에 생체정보 측정 센서가 물관부에 닿도록 삽입하고(Fig. 1) 실생묘의 경우도 비슷한 위치에 센서를 삽입하여 물관부 내의 양수분 이동 속도를 측정하였다. 센서 삽입 후 2일간 양수분 흐름을 측정하면서 센서 값을 안정시키고 측정값의 영점을 조절하였다.
- 토마토의 양수분 이동 속도 측정을 위해 식물 생체정보 측정 모듈(Telofarm, Korea)을 이용하였다(Fig. 1). 식물 생체정보 측정 모듈은 Heat dissipation method(HDM) 원리를 이용하여 변형한 것으로 식물체 물관에 삽입된 탐침이 식물체 내에서 발열하고 냉각할 때 양수분의 흐름에 따라 발생하는 온도 차이를 이용하여 양수분 이동 속도를 측정한다(Baek 등, 2018).
- 풋마름 병원균을 접종한 접목묘와 실생묘, 병원균을 접종하지 않은 접목묘와 실생묘의 초장 및 경장을 조사하였다. 생육조사는 풋마름병원균 접종 후 식물체에 풋마름병 증상이 나타나기 전인 1일, 4일, 7일에 각각 조사하였다.
대상 데이터
- R. solanacearum ‘WR-1’를 국립원예특작과학원에서 분양받아 실험에 사용하였다.
- 시판용 토마토 풋마름병 저항성 대목 품종인 ‘파이팅’과 이병성 계통인 ‘TS1(육성계통)’을 전북 익산 쥬얼리토마토 육묘장에서 2018년 3월 7일 파종하였다.
- 파종 3주 후에 ‘파이팅’과 ‘TS1(육성계통)’을 합접법으로 접목하고, 접목하지 않은 ‘TS1(육성계통)’ 실생묘와 함께 실험에 사용하였다.
데이터처리
- 실험은 3반복으로 실시하였으며, 통계분석은 SAS 프로그램을 이용하였다. 평균 간 비교는 던컨 다중범위검정을 이용하여 차이를 확인하였다.
- 실험은 3반복으로 실시하였으며, 통계분석은 SAS 프로그램을 이용하였다. 평균 간 비교는 던컨 다중범위검정을 이용하여 차이를 확인하였다.
성능/효과
- 4). 경장과 양수분 이동 속도 간의 상관계수는 접목 토마토에서 0.894, 병원균을 접종한 접목 토마토에서 0.906, 실생 토마토에서 0.813, 병원균을 접종한 실생 토마토에서 0.989로 나타났다(Fig. 5). 따라서 접목에 따른 토마토의 양수분 이동 속도 차이가 식물 생육에도 영향을 미친다는 사실을 유추할 수 있다.
- 3) 병 접종 후의 양수분 이동이 활발한 순서는 접목 토마토, 균이 접종된 접목 토마토, 실생 토마토, 균이 접종된 실생 토마토 순으로 나타났다. 식물의 증산이 활발한 시간인 오전 9시, 오후 12시, 오후 15시의 양수분 흐름을 볼 때, 접종 후 3일째에 토마토의 양수분 이동 속도는 접목 토마토 0.527mm/s, 균이 접종된 접목 토마토 0.519mm/s, 실생 토마토 0.526mm/s, 병원균이 접종된 실생 토마토 0.522mm/s로 처리별 유의차가 보이지 않았으나, 접종 후 약 4일 정도 경과 시 병원균을 접종한 실생 토마토에서 낮 동안의 양수분 이동속도 그래프의 진폭이 커지기 시작하다가 그 이후 5일 째부터 접목 토마토 0.727mm/s, 병원균이 접종된 접목 토마토 0.676mm/s, 실생 토마토 0.658mm/s, 병원균이 접종된 실생 토마토 0.613mm/s로 처리별 유의차를 보였다. 육안으로 보이는 증상이 나타나기 시작한 7일째에는 접목 토마토 0.
- 식물 생체정보 센서를 토마토에 삽입한 후 풋마름병원균을 접종한 후 1에서 2일간 병원균 접종에 따른 양수분 흐름을 안정시키고 3일째에 처리별 양수분 흐름 측정값의 영점을 조절하였다. 양수분 이동 속도 변화를 측정한 결과(Fig. 3) 병 접종 후의 양수분 이동이 활발한 순서는 접목 토마토, 균이 접종된 접목 토마토, 실생 토마토, 균이 접종된 실생 토마토 순으로 나타났다. 식물의 증산이 활발한 시간인 오전 9시, 오후 12시, 오후 15시의 양수분 흐름을 볼 때, 접종 후 3일째에 토마토의 양수분 이동 속도는 접목 토마토 0.
- 613mm/s로 처리별 유의차를 보였다. 육안으로 보이는 증상이 나타나기 시작한 7일째에는 접목 토마토 0.821mm/s, 병원균이 접종된 접목 토마토 0.765mm/s, 실생 토마토 0.724mm/s, 병원균이 접종된 실생 토마토 0.610mm/s로 양수분 이동 속도의 차이가 현저히 나타났다(Table 1). 또한 균이 접종되지 않은 접목 토마토와 실생 토마토 사이에도 식물체가 자랄수록 접목한 토마토의 양수분 이동 속도가 높은 것을 확인할 수 있었고, 이는 접목묘가 실생묘에 비해 양수분 흡수율이 높고, 조기 생육이 촉진될 수 있다는 이전 연구결과들과 일치한다(Jang 등, 2015; Shin 등, 2006).
- disease index 0에서 1사이를 저항성(R), 1에서 2사이를 중도 저항성(MR), 2 이상을 감수성(S)으로 평가하였다(Kim 등, 2015). 조사 결과 병원균을 접종한 접목 토마토는 모두 저항성(R)으로 평가되었고, 병원균을 접종한 실생 토마토는 모두 감수성(S)으로 최종 평가되었다. 병원균을 접종한 실생 토마토는 접종 후 약 7 내지 9일 경과 시 육안으로 보이는 풋마름 증상이 나타났으며(Fig.
- 토마토의 생육상태와 양수분 이동 속도간의 상관분석을 하였을 때, 초장과 양수분 이동 속도 간의 상관계수(R²)는 접목 토마토에서 0.884, 병원균을 접종한 접목 토마토에서 0.867, 실생 토마토에서 0.798, 병원균을 접종한 실생 토마토에서 0.998로 나타났다(Fig. 4).
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