[논문]국내 종자전염 규제 식물병원세균 조사

홍연석; 최현주; 이인경; 임연정; 박성우; 남봉우; 이부자; 박덕환

doi:10.5423/rpd.2020.26.3.134

국내 종자전염 규제 식물병원세균 조사
Investigation of Prohibited Seed-Borne Plant Pathogenic Bacteria in Korea 원문보기

Research in plant disease = 식물병연구, v.26 no.3, 2020년, pp.134 - 143

홍연석 (강원대학교 생물자원과학부 응용생물학전공) , 최현주 (강원대학교 생물자원과학부 응용생물학전공) , 이인경 (강원대학교 생물자원과학부 응용생물학전공) , 임연정 (강원대학교 생물자원과학부 응용생물학전공) , 박성우 (농림축산검역본부 위험관리과) , 남봉우 (농림축산검역본부 위험관리과) , 이부자 (농림축산검역본부 위험관리과) , 박덕환 (강원대학교 생물자원과학부 응용생물학전공)

초록
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본 논문에서는 종자전염 식물병원세균을 규정하였다. 국내 금지병해충 목록에서 세균 4종 및 파이토플라즈마 2종, 그리고 관리병해충 목록 중 세균 35종 및 파이토플라즈마 17종을 대상으로 종자내부 또는 유묘에서 병원세균을 검출한 문헌조사를 실시하였다. 금지 식물병원세균 2종, 관리 식물병원세균 18종 및 관리 파이토플라즈마 1종이 종자전염 식물병원세균으로 판명되었다. 이에 이들 종자전염 식물병원세균들에 대한 근거를 제시하였으며, 향후 수입종자의 검역을 위한 기본자료로 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The goal of this manuscript is to determine seed-borne plant pathogenic bacteria and phytoplasmas among quarantine pests in Korea. Four and two prohibited bacteria and phytoplasmas, respectively, and 35 and 17 restricted bacteria and phytoplasmas, respectively, were assessed whether they are seed-borne or not based on preliminary reports. As results, two species of prohibited bacteria, eighteen species of restricted bacteria, and one species of restricted phytoplasma have been determined as being seed-borne plant pathogenic bacteria. Thus, quarantine fields must account for these lists once inspection has been conducted on imported seeds and also use of these lists can help to reduce the production of new diseases that can spread from infected imported seeds.

주제어

표/그림 (2)

표 Table 1. Prohibited and restricted plant pathogenic bacteria and phytoplasmas analyzed in this study
표 Table 1. Continued

AI 본문요약
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문제 정의

특히 수입 종자별 종자전염 규제 병원체에 대한 최신 정보의 부족과 이들 정보에 대한 목록화 미비 등의 문제로 인하여 발생하는 검사대상 종자전염 병원체의 누락 및 민원 등의 문제가 매우 심각한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 수입 종자 별 규제 식물병원세균의 최신정보를 발굴하고, 이를 체계화 및 목록화하여 담당자 간의 혼선을 줄이며, 궁극적으로는 우리나라 수입농산물에서의 종자전염 식물병원세균의 검역기준 강화를 위한 근간을 마련하고자 한다. 이에 국내에서 금지 및 관리병해충으로 등록된 식물병원세균들을 대상으로 문헌조사를 통하여 종자전염 여부를 판단하였으며(Table 1), 본론에서는 이중 종자전염으로 확인된 식물병원세균들의 근거를 서술하였고, 병명은 국내 미 발생된 식물병원세균이 다수이므로 영명으로 통일하였다.
이는 새로운 병해충의 출현에 있어서 지구온난화라는 전 지구적 문제와 더불어 수입농산물에 오염 또는 전염되어 반입되는 신규 병해충들의 근원지로 여겨지고 있다. 따라서 본 리뷰논문에서는 종자내부 또는 배아에서 병원세균을 다양한 방법으로 검출하였거나, 유묘에서 병원세균이 검출되었거나 병징이 발생되어 발병률을 보인 문헌조사를 바탕으로 국내 검역법 상 금지 및 관리병해충 중에서 종자오염이 아닌 종자전염 식물병원세균을 정의하였다. 이에 국가검역시스템에서는 본 논문에서 규명된 종자전염 식물병원세균에 대하여 해당 기주들의 종자를 수입할 경우, 반드시 검역을 실시하여야 한다.
따라서 본 논문에서는 수입 종자 별 규제 식물병원세균의 최신정보를 발굴하고, 이를 체계화 및 목록화하여 담당자 간의 혼선을 줄이며, 궁극적으로는 우리나라 수입농산물에서의 종자전염 식물병원세균의 검역기준 강화를 위한 근간을 마련하고자 한다. 이에 국내에서 금지 및 관리병해충으로 등록된 식물병원세균들을 대상으로 문헌조사를 통하여 종자전염 여부를 판단하였으며(Table 1), 본론에서는 이중 종자전염으로 확인된 식물병원세균들의 근거를 서술하였고, 병명은 국내 미 발생된 식물병원세균이 다수이므로 영명으로 통일하였다.
그러나 이들 금지 및 관리병해충으로 지정되어 있지 않는 다수의 식물병원세균들 중에서도 Acidovorax, Burkholderia, Clavibacter, Pantoea, Pseudomonas, Rathayibacter 그리고 Xanthomonas속의 일부 종들이 종자전염 식물병원세균으로 알려져 있다. 이에 수입 농산물로부터 금지 및 관리병해충과 더불어 일반병해충으로 지정된 식물병원 세균들에 대해서도 검역 시스템을 마련할 것을 강력히 요구하는 바이다.

제안 방법

allii와 동일한 유전자형임을 나타내어, 종자전염에 의한 Réunion Island에서의 양파 bacterial blight 대발생이 이루어졌다고 고찰하여 종자전염 식물병원세균으로 결정하였다.

대상 데이터

본 리뷰논문에서는 금지 및 관리병해충으로 지정된 식물병원세균들을 대상으로 하였다. 그러나 이들 금지 및 관리병해충으로 지정되어 있지 않는 다수의 식물병원세균들 중에서도 Acidovorax, Burkholderia, Clavibacter, Pantoea, Pseudomonas, Rathayibacter 그리고 Xanthomonas속의 일부 종들이 종자전염 식물병원세균으로 알려져 있다.

성능/효과

Bacterial mosaic 증상은 작고 노란색의 반점이 잎전체에 펴져 있어, 녹병에 대한 과민반응 증상과 유사하며, 다른 식물병원세균에 의해 발생하는 수침상과 세균성 ooze는 발생하지 않는다(Fucikovsky와 Duveiller, 1997). C. tessellarius는 이병주에서 생산된 종자 내에서 고밀도로 검출되었으며, 병원세균은 embryo 근처에서 주로 발견되어 클로락스를 이용한 표면살균 방법이 종자소독에 있어서 효과가 크지 않은 이유로 밝혀졌다. 또한 감염종자로부터 발아한 유묘 및 이들의 잎에서 병원세균이 검출되었으나, 병징 발현은 늦게 발현되었으며 이는 embryo 근처에서만 병원세균이 다량 검출되었기 때문이었다(McBeath와 Adelman, 1986).
최근까지 농림축산검역본부 식물검역부에서 조사된 종자류 수입 및 병해충 검출 현황을 보면 2000년 45건, 2010년 89건 및 2017년 1,086건으로 병원체 검출건수가 실질적으로 증가하였다. 그러나 상기 조사결과도 수입종자에서 검출될 수 있는 모든 병원체를 대상으로 하는 전수조사 방법으로 이루어진 것은 아니며, 수입량이 많은 종자와 이들 종자에 대한 검사대상 병원체만을 조사한 결과로, 전수조사가 이루어질 경우 종자전염 병원체 검출건수는 이보다 매우 높을 것으로 생각된다. 특히 수입 종자별 종자전염 규제 병원체에 대한 최신 정보의 부족과 이들 정보에 대한 목록화 미비 등의 문제로 인하여 발생하는 검사대상 종자전염 병원체의 누락 및 민원 등의 문제가 매우 심각한 실정이다.
이에 따라 종자류 수입도 지속적으로 증가하여, 농림축산검역본부 식물검역부 조사에 따르면 종자류 수입건수가 2000년 5,276건에서 2017년 27,617건으로 대폭 증가하였다. 따라서 수입 종자류가 증가하는 만큼 이들 수입 종자류로부터 검출될 수 있는 병원체의 종류 및 검출건수가 증가할 것이라는 것은 당연한 결과이다. 최근까지 농림축산검역본부 식물검역부에서 조사된 종자류 수입 및 병해충 검출 현황을 보면 2000년 45건, 2010년 89건 및 2017년 1,086건으로 병원체 검출건수가 실질적으로 증가하였다.
CVC 병징을 나타내는 sweet orange 나무는 고사되지는 않았지만, 이병주에서 생산된 과실은 작고, 단단하며 주스함량이 적어 상품성이 크게 저하되었다. 따라서 이러한 CVC 병징을 나타내는 sweet orange 과실에서의 단점들은 sweet orange 종자를 통한 이 병원세균의 종자전염 가능성을 시사할 수 있었다. Li 등(2003)은 CVC 병징을 나타내는 3개의 품종(Pera, Natal 및 Valencia) 과실의 도관부, 종자 그리고 종자 절단부위로부터 PCR에 의한 X.
fastidiosa를 검출하였다. 또한 감염종자 배는 건전종자 배보다 25% 무게가 감소하였으며, 하나의 감염종자에는 병원세균이 평균 2,500개의 병원세균이 감염되어 있음을 RT-PCR로 정량하였다. 최종적으로는 감염 종자로부터 발아하여 생장한 유묘 내부에서 병원세균을 검출함으로써 X.
이에 Temperini 등(2017)은 apical necrosis 병징을 나타내는 호두로부터 병원세균을 분리한결과, 호두 외부조직보다는 내부에서 병원세균의 분리 비율이 월등히 높은 것으로 보고하였다. 또한 이들은 인공접종에 의한 호두에서의 조직에 따른 병진전도를 조사한 결과, 외부 병징은 접종 7일 후부터 생성되었고 내부병징은 14일 후부터 시작되었으며, 내부 병징을 나타낸 호두의 14.3%는 종자에서도 necrosis가 관찰되어 종자에 영향을 주는 종자전염 식물병원세균으로 판단하였다.
특히 뉴질랜드에서는 1943년 Auckland에서 발병하였으나 1951년 이후 감염사례가 보고되지 않다가 1965년 Canterbury 지역에서 50% 이상 대발생한 이유가 직전인 1962년과 1963년 수입된 종자에서 비롯되었다는 가설을 제기하기도 하였다(Young과 Dye, 1970). 이에 실험적으로는 Roberts 등(1996)에 의하여 병원세균 접종농도, 접종방법, 온도 및 물의 관주량별 조건에 따른 종자로부터 유묘로의 병원세균의 전염률을 조사한 결과, 인공접종과 자연접종 방법에 상관없이 접종 병원세균 밀도(종자당)가 높은 경우와 관주량이 많을수록 유묘에서의 병원세균 검출률이 높아지는 것을 관찰하여 종자전염에 의한 발병률이 크게 증가할 수 있다는 사실을 증명함으로써 종자전염식물병원세균임을 증명하였다.
이와 더불어 논물에서 B. plantarii의 밀도가 논두렁에서 5 m 떨어진 곳보다 논두렁을 따라 높게 나타나는 현상에 기반하여, 벼과 잡초 종자로부터 분리한 B. plantarii를 벼 개화기에 접종하여 수확 후 벼 종자에서 검출한 결과 종자 1 g당 103–106 cfu/g의 병원세균이 검출되었으며, 2반복으로 수행된 육묘상자 파종 후 각각의 유묘에서 80%와 30% 이상의 이병율을 나타내는 것을 확인하여, B. plantarii가 벼에서 종자전염 식물병원세균임을 나타내었다(Miyagawa와 Inoue, 2002).
또한 감염종자 배는 건전종자 배보다 25% 무게가 감소하였으며, 하나의 감염종자에는 병원세균이 평균 2,500개의 병원세균이 감염되어 있음을 RT-PCR로 정량하였다. 최종적으로는 감염 종자로부터 발아하여 생장한 유묘 내부에서 병원세균을 검출함으로써 X. fastidiosa가 sweet orange 종자를 포함한 과실 내부조직에 감염하고 증식하며, 종자로부터 유묘로 전달되는 종자전염 식물병원세균임을 증명하였다.

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저자의 다른 논문 :

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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