[논문]선충 종류별 4종 포식성곰팡이의 포식력 차이

강헌일; 최인수; 박남숙; 배창환; 김동근

doi:10.5423/rpd.2019.25.3.149

초록
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선충 포식성곰팡이는 유기물에서 번식하다가 양분이 부족해지면 특수 기관을 형성하여 선충을 포획하고 선충으로부터 양분을 섭취하기 때문에 토양 내 동물계와 먹이사슬을 이루며 생태계에서 중요한 부분을 차지한다. 본 연구에서는 끈끈이그물형 포식기관을 가진 3종, Arthrobotrys oligospora, A. sinensis, A. thaumasia과 수축성올가미형 포식기관을 가진 Drechslerella brochopaga 1종 등 4종의 선충 포식성곰팡이의 식세균성선충 9종, 식균성선충 1종, 식물기생성선충 2종 등 총 12종의 선충류에 대한 포식력을 검정하였다. 4종의 포식성곰팡이에 모두 감수성인 선충은 식물기생성선충 2종류(Meloidogyne incognita, Pratylenchus penetrans), Rhabditidae에 속하는 P. strongyloides, Mesorhabditis irregularis이었고 접종 4일 후부터 선충을 포식하였으며, 선충 내부로 곰팡이가 번식하여 15일째에는 거의 선충의 형태를 알아볼 수 없을 정도였다. 반면, Cephlobidae에 속하는 Acrobeloides spp., A. avenae는 4종의 포식성곰팡이에 모두 저항성을 보였으며 15일 후 관찰하였을 때, 접종배지 내에 선충 수가 초기접종 밀도와 같거나 오히려 2-3배 정도까지 번식되었다. 나머지 선충 종들은 포식성곰팡이 종류에 따라 감수성에 다소간 차이가 있었다. 본 연구결과, 선충 포식성곰팡이가 선충 종에 따라 특이적으로 반응하였으며 이러한 기주특이성을 이용하여 식물기생성선충의 친환경적 방제를 위한 하나의 수단으로 이용될 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

Nematode-trapping fungi develop trap and consume nematodes are an important part of the subsoil ecosystem and they share a special predator-prey relationship. Four nematode-trapping species, there with adhesive network, Arthrobotrys oligospora, A. sinensis, A. thaumasia and one with constricting rin...

Nematode-trapping fungi develop trap and consume nematodes are an important part of the subsoil ecosystem and they share a special predator-prey relationship. Four nematode-trapping species, there with adhesive network, Arthrobotrys oligospora, A. sinensis, A. thaumasia and one with constricting ring, Drechslerella brochopaga were collected from soils in Korea and tested their predacity against 12 different nematode species. They were three feeding groups, plant-parasitic (Meloidogyne incognita and Pratylenchus penetrans), fungivorous (Aphelenchus avenae), bacteriovorous (Betlerius sp. and Diplogasteritus sp. in diplogasterid, Panagrolaimus labiatus, P. multidentatus in panagrolaimid, Mesorhabditis irregularis, Pelodera strongyloides and Rhabditis sp., in rhabditid, and Acrobeloides sp. in cephalobid). Results showed that nematode-trapping fungi successfully captured most of nematodes in Petri dish in the group of plant-parasitic nematodes and rhabditids, moderately and variably in other nematodes in 15 days. But it didn't captured A. avenae and Acrobeloides sp. both belongs to c-p group 2. Numbers of Acrobeloides sp. and A. avenae even increased during the test period. The results of this study indicated that nematode-trapping fungi may have specificity among nematode species.

주제어

표/그림 (5)

그림 Fig. 1. Conidal shape and trapping organs of predatory fungi used in the experiment. (A) Arthrobotry oligospora. (B) A. sinensis. (C) A. thaumasia. (D) Drechslerella brochopaga. (E) 3-Dimensional sticky network. (F) Constricting ring. Scale bars=20 μm.
표 Table 1. List of nematode trapping fungi used in the experiment
그림 Fig. 2. Typical head shape of nematodes used in the experiment. (A) Aphelenchus avenae. (B) Cephalobidae sp. (C) Diplogasteridae. (D) Panagrolaimidae. (E) Rhabditidae. (F) Meloidogyne incognita. (G) Pratylenchus penetrans. Scale bars=20 μm.
그림 Fig. 3. Four nematode-trapping fungi showed different predacity among 12 nematode species. Cephalobidae: Acrobeloides sp. #1, Acrobeloides sp. #2, Acrobeloides sp. #3. Diplogasteridae: Butlerius sp., Acrostichus sp., Diplogasteritus sp. Panagrolaimidae: Panagrolaimus apicatus, P. labiatus, P. multidentatus. Rhabditidae: Mesorhabditis irregularis, Rhabditis sp., Pelodera strongyloides. Aphelenchidae: Aphelenchus avenae, Plant-parasitic nematodes Meloidogyne incognita, Pratylenchus penetrans. Ao, Arthrobotrys oligospora; As, A. sinensis; At, A. thaumasia; Db, Drechslerella brochopaga. ^aNumber of nematodes survived in a Petri dish after 15 days; %=(No. of survived nematodes/No. of incoculated nematodes)×100.
표 Table 2. List of nematode species and their feeding habits used in the experiment

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 이번 연구에서는 토양에서 가장 흔히 발견되는 3차원의 끈끈이그물을 가진 A. oligospora, A. thaumasia, A. sinensis와 가장 발달된 포식기관인 수축성올가미를 가진 Drechslerella brochopaga를 이용하여 식세균성선충 9종, 식균성선충 1종, 식물기생성선충 2종에 대한 기주특이성을 연구하였다.

제안 방법

선충 종류별 포식성곰팡이에 대한 반응. 1.5% water agar를 직경 60-mm Petri dish에 부어 굳힌 후, 미리 증식시켜둔 포식성곰팡이를 0.5 cm 크기로 잘라 Petri dish 중앙에 접종하고, 포식성곰팡이 주위에 선충 약 100마리를 접종하였다. 뿌리혹선충의 경우는 뿌리로부터 신선한 난낭을 채취하여 접종된 포식성곰팡이 위에 난낭 3개씩을 접종하였다.
접종된 Petri dish는 실온에서(21–25°C) 보관하고, 접종 후 Petri dish를 매일 관찰하여 포식성곰팡이별로 최초 포식기관 형성일을 기록하였고, 15일 후 Petri dish 내 살아있는 선충과 포식된 선충의 전체 수를 확인하였다. 시험은 각 처리별 2번 반복으로 수행하였다.
접종된 Petri dish는 실온에서(21–25°C) 보관하고, 접종 후 Petri dish를 매일 관찰하여 포식성곰팡이별로 최초 포식기관 형성일을 기록하였고, 15일 후 Petri dish 내 살아있는 선충과 포식된 선충의 전체 수를 확인하였다.

대상 데이터

시험에 사용된 포식성곰팡이. 끈끈이그물형 포식기관을 가진 3종, Arthrobotrys oligospora, A. sinensis, A. thaumasia와수축성올가미형 포식기관을 가진 Drechslerella brochopaga 1종을 토양에서 분리한 후 potato dextrose 배지에서 순수배양하고 각 포식성곰팡이의 DNA를 추출하여 종을 동정한 다음 시험에 사용하였다(Table 1, Fig. 1).
2). 세균을 먹이로 하는 식세균성선충인 cephalobid 2종류(Acrobeloides sp. #1, Acrobeloides sp. #2), diplogasterid 2종류(Butlerius sp., Diplogasteritus sp.), panagrolaimid 2종류(P. labiatus, P. multidentatus), rhabditid 3종류(Mesorhabditis irregularis, Pelodera strongyloides, Rhabditis sp.)는 nematode growth medium을 이용하여 배양하였으며(Chaudhuri 등, 2011), 곰팡이를 먹는 식균성선충인 Aphelenchus avenae는 cornmeal agar 배지에 Botrytis cinerea 곰팡이를 먼저 증식 후 선충을 접종하고 증식하였다. 식물기생성선충인 뿌리혹선충(Meloidogyne incognita)은 온실에서 토마토(‘Rutger’)를 이용하여 증식시켜 시험에 사용하였으며, 뿌리썩이선충(Pratylenchus penetrans)은 Carrot disk method를 이용하여 실내에서 인공배양하여 시험에 사용하였다(Moody 등, 1973).
시험에 사용된 선충. 식세균성선충 9종, 식균성선충 1종, 식물기생성선충 2종 등 총 12종의 선충이 시험에 사용되었다(Table 2, Fig.
시험에 사용된 포식성곰팡이. 끈끈이그물형 포식기관을 가진 3종, Arthrobotrys oligospora, A.
식물기생성선충인 뿌리혹선충(Meloidogyne incognita)은 온실에서 토마토(‘Rutger’)를 이용하여 증식시켜 시험에 사용하였으며, 뿌리썩이선충(Pratylenchus penetrans)은 Carrot disk method를 이용하여 실내에서 인공배양하여 시험에 사용하였다(Moody 등, 1973).
시험에 사용된 선충. 식세균성선충 9종, 식균성선충 1종, 식물기생성선충 2종 등 총 12종의 선충이 시험에 사용되었다(Table 2, Fig. 2). 세균을 먹이로 하는 식세균성선충인 cephalobid 2종류(Acrobeloides sp.

성능/효과

반면, Cephlobidae에 속하는 Acrobeloides spp., A. avenae는 4종의 포식성곰팡이에 모두 저항성을 보였다. 오히려 이들은 15일 후 관찰하였을 때, Petri dish 내에 선충 수가 초기접종 밀도와 같거나 오히려 2–3배 정도까지 번식되었다.
4종의 포식성곰팡이에 모두 감수성인 선충은 식물기생성선충 2종류, Rhabditidae에 속하는 P. strongyloides, M. irregularis이었다. 이들은 접종 4일후부터 선충이 잡히기 시작하였고, 잡힌 선충은 내부로 곰팡이가 번식하여 15일째에는 거의 선충의 형태를 알아볼 수 없을 정도였다.
토양으로부터 포식성곰팡이를 분리할 때, 포식성곰팡이의 분리를 빠르고 용이하도록 분리배지에 인위적으로 선충을 접종할 수 있다(Kim 등, 1997). 본 연구결과에서, 선충 종류에 따라 포식성곰팡이의 포식능력이 다르게 나타남에 따라 포식성곰팡이 분리에 사용되는 선충 종류를 다르게 함으로서 독특한 포식성곰팡이 종이 분리될 수도 있다. 따라서, 선충 포식성곰팡이가 선충 종에 따라 특이적으로 반응하였으며 이러한 기주특이성을 이용하여 식물기생성선충의 친환경적 방제를 위한 하나의 수단으로 이용될 수 있다.
avenae 표피에 부착되는 것이 관찰되었다. 이들 선충은 모두 표피에 주름이 있는 선충이었으며 반면 표피에 주름이 없는 종인 Dorylaimid 종류의 선충 4종(Longidorus africanus, Mesodorylaimus sp., Paratrichodorus minor, Xiphinema americanum)에는 M. ellipsosporum 곰팡이의 끈끈이봉이 부착되지 않았다.
이러한 여러 결과를 미루어볼 때, 선충-포식성곰팡이 사이의 기주특이성은 선충의 표피에 있는 carbohydrate 종류, lectin의 종류, ascarosides 종류와 연관이 있지 않을까한다. 이번 연구에서 Acrobeloides spp.

후속연구

이번 연구에서 Acrobeloides spp., A. avenae가 끈끈이그물을 가진 3종, 수축성올가미를 가진 1종의 포식성곰팡이에 모두 저항성이었음으로 이들 선충 표피의 carbohydrate 종류와 포식성곰팡이의 lectin에 대하여 추가적인 검토가 필요하다. 더불어 선충의 크기, 운동성, 유충 탈피의 용이성, 표피 주름의 여부와 끈끈이접착성 등에 대하여 같이 검토가 되어야 할 것이다.
avenae가 끈끈이그물을 가진 3종, 수축성올가미를 가진 1종의 포식성곰팡이에 모두 저항성이었음으로 이들 선충 표피의 carbohydrate 종류와 포식성곰팡이의 lectin에 대하여 추가적인 검토가 필요하다. 더불어 선충의 크기, 운동성, 유충 탈피의 용이성, 표피 주름의 여부와 끈끈이접착성 등에 대하여 같이 검토가 되어야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	선충의 특징은?	선충 밀도는 m2 당 5–12×106 건물중은 623–1,309 mg 정도이고(Freckman 등, 1979), 전 세계적으로 약 30,000종의 선충이 기록되었다(Kiontke와 Fitch, 2013). 선충은 지구상 모든 토양에서 서식이 가능하며 먹이 습성에 따라 세균을 먹는 식세균성, 곰팡이를 먹는 식균성, 포식성, 식물기생성, 동물기생성, 잡식성선충 등으로 나눈다. 토양 중 가장 밀도가 높은 식세균성 선충은 토양 유기물이 분해되는 곳에 많으며 세균 포식, 세균 분산, 유기물의 분해 및 생성, 또는 상위동물의 피포식자로서 토양 생태계의 영양 순환에 있어서 중요한 역할을 하고 있다.
	선충은 무엇인가?	선충은 길이 0.5 mm 정도의 미소동물로 토양에서 원생동물 다음으로 그 수와 생체중이 높다. 선충 밀도는 m2 당 5–12×106 건물중은 623–1,309 mg 정도이고(Freckman 등, 1979), 전 세계적으로 약 30,000종의 선충이 기록되었다(Kiontke와 Fitch, 2013). 선충은 지구상 모든 토양에서 서식이 가능하며 먹이 습성에 따라 세균을 먹는 식세균성, 곰팡이를 먹는 식균성, 포식성, 식물기생성, 동물기생성, 잡식성선충 등으로 나눈다.
	전 세계 식량 생산에 있어서 가장 큰 위험 요인 중 하나는 무엇인가?	반면, 식물기생성선충은 식물의 세포에서 양분을 흡수함으로서 직접적인 수량 감소를 일으키는데 전 세계 식량 생산에 있어서 가장 큰 위험 요인 중의 하나이다(Luc 등, 2005). 모든 작물은 1종 이상의 식물기생성선충에 의하여 피해를 받으며 전 세계 모든 지역에서 피해가 발생되고 있다(Bridge와 Starr, 2007). 선충의 피해정도는 작물에 따라 3.

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