[논문]북한에서 육성된 벼 품종의 병 저항성 검정

정현정; 강인정; 양정욱; 노재환; 심형권; 허성기

doi:10.5423/rpd.2019.25.3.108

북한에서 육성된 벼 품종의 병 저항성 검정
Evaluation of Disease Resistance of Rice Cultivar Developed in North Korea 원문보기

Research in plant disease = 식물병연구, v.25 no.3, 2019년, pp.108 - 113

정현정 (국립식량과학원중부작물부재배환경과) , 강인정 (국립식량과학원중부작물부재배환경과) , 양정욱 (국립식량과학원중부작물부재배환경과) , 노재환 (국립식량과학원중부작물부재배환경과) , 심형권 (국립식량과학원중부작물부재배환경과) , 허성기 (국립식량과학원중부작물부재배환경과)

초록
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북한의 작물 생산성은 남한에 비하여 월등히 낮다. 이러한 이유 중 하나는 취약한 병 관리에 있다. 북한은 농경지의 약 30%가 논으로 이루어져 있다. 벼 도열병과 벼 흰잎마름병은 북한 벼 재배 시 각각 가장 중요한 곰팡이 병 및 세균 병이다. 본 연구에서는 벼 도열병균과 벼 흰잎마름병균에 대한 7개 북한 벼 품종의 병 저항성 반응을 시험하였다. 남한에서 분리한 18개 벼 도열병균에 대한 7개 벼 품종의 반응은 다소 다르게 나타났다. 7개 벼 품종 중 길주1호는 KI 혹은 KJ 레이스에 관계없이 남한에서 분리한 벼 도열병균 18개 균주 모두에 매우 저항성을 보였다. 평도5호는 남한에서 분리한 벼 도열병균 15개 균주에 대하여 감수성 반응을 보였다. 반면, 벼 흰잎마름병균에 대한 북한 벼 품종의 병 저항성 반응은 벼 도열병균에 대한 반응과 차이를 보였다. 길주1호는 K1 레이스인 KXO42와 K2 레이스인 KXO90에 대하여 높은 감수성을 보였고, 평도5호는 K1 레이스인 KXO85와 K3 레이스인 KXO19에 완전한 저항성을 보였다. 평양21호는 K1 레이스 모두에 완전한 저항성을 보였고, 원산69호는 KXO85를 제외한 모든 벼 흰잎마름병균에 감수성을 보였다. 이 연구는 향후 남북 농업 협력을 통하여 북한 벼 품종을 남한에 도입 시 두 병원균에 대한 북한 벼 품종의 저항성 반응 검정 및 벼 품종 육성에 중요한 기본 자료가 될 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Almost 30% of arable lands of North Korea are covered with paddy rice. In rice cultivation of North Korea, rice blast disease is the most important fungal disease and bacterial leaf blight is the most important bacterial disease. Seven North Korean rice cultivars had been tested for the disease resistance against rice blast pathogen, Magnaporthe oryzae and bacterial leaf blight pathogen, Xanthomonas oryzae pv. oryzae. The responses of seven cultivars against 17 different M. oryzae races from South Korea had been quite different. Among seven cultivars, Giljoo1ho was very resistant to all 18 different M. oryzae isolates from South Korea, nevertheless KI or KJ. Pyungdo5ho was very susceptible, it showed susceptible responses to 8 out of 10 KI races and 7 out of 8 KJ races of M. oryzae isolated in South Korea. However, the response to bacterial leaf blight was different from the response to rice blast pathogen. Gijoo1ho, Wonsan69ho, Onpo1ho, and Pyungdo15ho were susceptible to KXO42 (K1) and KXO90 (K2), respectively. Pyungdo5ho was resistant to KXO85 (K1) and KXO19 (K3), and Pyungyang21ho was resistant to K1 races. Based on these results, Giljoo1ho can be a good resource for the breeding of resistant rice cultivar against M. oryzae isolates from South Korea.

주제어

표/그림 (6)

표 Table 1. The list of rice blast isolates used in this study
표 Table 2. The response of North Korean rice cultivars to typical KI races of rice blast pathogen
표 Table 3. The response of North Korean rice cultivars to typical KJ races of rice blast pathogen
그림 Fig. 1. The number of KI races and KJ races of Magnaporthe oryzae isolated from South Korea which are compatible to North Korean rice cultivars.
그림 Fig. 2. Responses of North Korean rice cultivars to naturally occurring rice blast pathogen in three different regions in South Korea.
그림 Fig. 3. Responses of North Korean rice cultivars to three race types of bacterial leaf blight pathogen isolated in South Korea.

AI 본문요약
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문제 정의

본 실험에서와 같이 북한 벼 품종의 남한에서 분리한 도열병균과 벼 흰잎마름병균에 대한 병 반응을 살펴보았다.
이에 본 연구에서는 북한에서 개발된 주요 벼 품종 7점을 이용하여 남한에서 분리된 대표적인 도열병균 레이스와 벼 흰잎마름병균 레이스에 대한 북한 벼 품종들의 반응을 살펴보았다.

제안 방법

균사가 쌀겨 배지 표면을 완전히 덮을 만큼 자라게 한 후, 살균된 고무 브러시로 균사를 전체적으로 긁어 제거한 뒤 페트리 디쉬 뚜껑을 열고 형광등 50 cm 하단에서 3일간 지속적으로 빛을 조사하여 분생포자의 형성을 유도하였다.
남한에 주로 존재하는 3개 레이스에 대하여 북한 벼 품종들의 반응을 살펴보았다.
남한의 대표적인 도열병균 KI 레이스 10개 균주와 KJ 레이스 8개 균주를 이용하여 북한 주요 벼 품종의 반응을 조사하였다.
남한의 판별품종들을 근거로 남한에서 분리된 대표적인 벼 흰잎마름병균들을 K1부터 K5까지 5종류의 레이스로 분류하였다.
도열병균 접종을 위한 포자 형성을 위하여 준비한 쌀겨배지(rice polish agar: 쌀겨 20 g, 설탕 20g, 한천 20 g, 증류수 1 l)에 도열병균 균사 마쇄액을 도말하였다.
도열병균에 대한 북한 품종들의 반응 중에서 0–2까지의 반응을 저항성이라 하고 3 이상의 반응을 보인 KI 레이스와 KJ 레이스만 선별하여 비교 분석하였다(Fig. 1).
벼 흰잎마름병 검정을 위하여 벼 품종을 온실에서 30일 이상 키워 지엽이 나오는 시기에 지엽을 포함한 완전히 성숙한 잎에 병원균을 가위 접종하였다.
벼 흰잎마름병 발병조사를 위하여 접종 7–10일 후병반 길이를 재어 병 발생 정도를 측정하였다
벼 흰잎마름병균 접종은 살균된 가위를 이용하여 가위 접종하였다.
본실험에서는남한의지역적으로 떨어져 있는 3곳, 백령도, 이천, 제주도, 세 지역을 선택하여 각 지역에 7개 북한 품종으로 밭못자리를 조성하여 자연 발생하는 도열병균에 대한 반응을 살펴보았다(Fig. 2).
자연적으로 발생하는 도열병균에 대한북한 품종의 반응을 검정하기 위하여 밭못자리를 만들어 검정하였다.
접종된 벼는 26°C 포화 습도 접종상에 넣어 24시간 습실 처리하였고 다음날 온실로 옮긴후습도를보완시켜 7일간정치하여발병시켰다.
접종된 벼는 수분유지를 위하여 26°C 포화습도 접종상에 넣어 24시간 습실 처리하였고 다음날 온실로 옮긴 후 습도를 보완시켜 7일간 정치하여 발병시켰다.
접종원의 포자농도는 광학현미경 100배에서 시야 당 20–50개 포자가 보이게 조절하여 포자현탁액을 만들었다.
접종은 준비한 포자 현탁액을 50 ml 시험관에 넣어 특별 제작한 유리 스프레이를 이용하여 안개처럼 작은 물입자로 분사되도록 압력을 조절하여 포트당 25 ml씩 잎에 골고루 분무 접종하였다.
파종 토양은 시중에서 판매하는 벼 못자리용 육묘상토(질소전량 800–2,500 mg/kg, 유효인산 150–650 mg/l, EC 2.0 dS/m 이하)를 이용하여 온실에서 약 20일간 3–4엽기까지 육묘하였다.

대상 데이터

배지 표면에 바이오필름이 잘 형성되면 살균된 10 mMMgCl2를 배지 위에 부어 살균된 스프레더로 균을 잘 풀은 뒤 50 ml 팔콘 튜브에 모으고 균의 농도를 OD600에서 0.5가 되도록 희석하여 접종원을 준비하였다.
백령도의 경우 남한지역보다는 북한의 황해도와 매우 가까운 지역으로 북한에서 비래한 포자에 의한 병 발생 가능성이 있기 때문에 선발을 하였다.
벼 흰잎마름병균 접종을 위하여 국내 대표균주인 XooKXO42, KXO85, KXO90, KXO19 균주를 PSA 배지(peptone sucrose agar: 펩톤 10 g, 설탕 10 g, L-glutamic acid 1 g, 한천 20 g, 증류수 1 l)에 도말한 후 28°C에 2일 이상 배양하였다.
벼 흰잎마름병균은 국내에 가장 많이 분포하는 K1 레이스에 KXO42, KXO85을 사용하였고, K2 레이스에KXO90 균주를, K3 레이스에는 KXO19 균주를 대표균주로 사용하였다(Table 1)
본 실험에서 도열병 저항성 검정을 위하여 사용된 품종은 농촌진흥청에 보관중인 북한 벼 품종 중 길주 1호, 원산69호, 온포1호, 평양43호, 평도15호, 평양21호, 평도5호의 7 품종을 사용하였다.
파종은 6월 하순경에 실시하였고 시비량은 10a당 질소 24 kg과 인산 9 kg, 염화가리 9 kg을 사용하였다.

이론/모형

도열병 병 발생 정도를 조사하기 위하여 식물체 전체 잎에 형성된 병반형 및 병반수를 조사하였으며, International Rice Research Institute (IRRI) 조사기준(Bandong와 Ou,1966)에 따라 발병지수 0–5로 조사하였다.
파종30일 후 밭못자리 표준 검정법에 준하여 발병 정도를 조사하였다.

성능/효과

KJ105 레이스도 길주1호와 원산69호, 평도15호를 제외한 모든 품종에 강한 병원성을 보였다.
KJ105 레이스에 대하여 소수의 병징을 보였으나 미미하였으며 모든 검정에 사용된 레이스에 대하여 강한 저항성을 보였다(Tables 2, 3).
그 결과 각 품종들은 남한에서 분리한 두 병원균에 대해 저항성부터 이병성까지 다양하게 반응을 보였다.
그 결과 모든 북한 벼 품종들은 벼 흰잎마름병균에 있어 병 반응에 차이를 나타내었다(Fig. 3).
그러나 남한에서 2015년도에분리한전체레이스의 15%를차지한 KI101의경우북한 품종에 접종하였을 때 북한 품종 7개 중 3개 품종만이 강한 이병성을 보였으며 나머지 4개 품종은 완벽한 저항성을 나타냈다.
길주1호는 남한의 모든 대표균주들에 대하여 0–1의 저항성을 보인 반면, 다른 품종들은 KI 레이스와 KJ 레이스 모두에 3 이상의 감수성 반응을 보였다.
또한 전체 레이스 중 11%를 차지한 KJ101의 경우도 전체 7 품종 중 평양21호와 평도5호만이 강한 이병성을 보였으며 나머지 5개품종에는병을일으키지못하였다
반면 온포1호는 6개의 KJ 레이스들에 대해 3–5의 감수성 반응을 보여 KI 레이스들보다 월등히 높은 친화성을 보여 주었다.
병원성 검정 결과 북한에서 개발한 품종 중 길주1호는 남한의 대표적인 도열병균 KI와 KJ 레이스 모두에 대하여 저항성을 보였다.
원산69호, 온포1호, 평도15호도 검정한 모든 균들에 대하여 이병성을 보였다.
위의실험에서는 인공적으로 접종하여 각각의 도열병 레이스들에 대한 북한품종들의반응을살펴보았으며남한의우점균에대하여비교적친화적임을알수있었다.
특이한 사항은 모든 도열병균에 대하여 저항성을 보였던 길주1호가 벼 흰잎마름병균에 대하여는 6.5 cm와 9cm로 높은 이병성을 보여 매우 친화적인 관계를 보였다는 것이다.
특히 K1 레이스에 속하는 KXO42와 K2 레이스에 속하는 KXO90을 접종하였을 때 긴 병반을 보여 높은 이병성을 보였으며 K3 레이스에 대하여도 이병성을 보였다.
평도15호, 평양21호, 평도5호의 경우 각각 5개, 8개, 9개의 KI 레이스들이 3–5의 감수성 반응을 나타내어 KJ 레이스들에 비해 보다 높은 친화성을 보였다.
평도5호는 K1 레이스 중에 KXO85에만 강한 저항성을 보이고 K3 레이스인 KXO19에 대하여도 강한 저항성을 보였다.
평양21호는 거의 모든 KI와 KJ 균주에 감수성을 보였으며 평도5호는 KI1113과 KJ401을 제외한 모든 균주에 대하여 감수성을 보여 완전히 도열병에 의하여 쓰러질 정도의 이병성을 나타내었다.

후속연구

다양한 육종 유전자원들에노출되어있는이천시험장에서대부분의북한품종들이이병성을 보임은 북한 품종들을 남한에 도입할 시 도열병에 취약할 수 있다는 것을 시사하며, 북한의 품종들이 제주도에서 발생한 도열병균에는 대부분 저항성을 보임은 지역적으로 내륙으로부터 떨어져 있는 제주도의 도열병균 레이스가 남한 내륙의 레이스와 많이 다를 수 있음을 제시하여 앞으로 이에 대한 연구가 좀 더이루어져야할것같다.
본 실험 결과 북한 품종을 남한에서 육성한다면 길주1호는 도열병에 매우 강하게 저항성을 보여 전혀 문제가 되지 않으나 다른 품종들은 남한에 우점하고 있는 KJ301, KJ105 등의 레이스에 감수성이기 때문에 도열병 발생을 고려하여 관리를 하여야 할 것이다.
이러한 결과는 남북 농업 협력 시 좋은 기초 자료가 될 것이다.
이러한 연구 결과는 남북 교류 협력과 통일 대비 주요 식량작물인 벼 품종 육성에 큰 기초가 될 것이다.

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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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