[논문]콩 시들음병에 관여하는 Fusarium균의 다양성 및 병원학적 특성

최효원; 김승노; 홍성기

doi:10.4489/kjm.20200029

콩 시들음병에 관여하는 Fusarium균의 다양성 및 병원학적 특성
Diversity and Pathogenic Characteristics of Fusarium Species isolated from Wilted Soybeans in Korea 원문보기

한국균학회지 = The Korean journal of mycology, v.48 no.3, 2020년, pp.297 - 312

최효원 (국립농업과학원 작물보호과) , 김승노 (태안군 농업기술센터) , 홍성기 (국립농업과학원 작물보호과)

초록
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2014년부터 2016년까지 국내 콩 재배 포장에서 시들음 증상을 보이는 시료에서 진균을 분리한 결과, Fusarium spp., Colletotrichum spp., Rhizoctonia spp., Macrophomina sp., Phytophthora spp., Calonectria ilicicola가 분리되었고, Fusarium균이 79.1%로 가장 많이 분리되었다. 53개의 Fusarium균을 균학적 특성에 의해 동정한 결과, F. solani, F. oxysporum, F. graminearum, F. fujikuroi 등 4개의 종 복합체(species complex)로 동정되었다. 염기서열분석을 통한 종 동정을 위해 translation elongation factor 1 alpha (TEF) 유전자 부위를 계통분석한 결과, F. solani, F. oxysporum, F. commune, F. asiaticum, F. fujikuroi 등 5종으로 확인되었다. 44개 Fusarium균주의 병원성을 확인하기 위하여 콩 3개 품종을 대상으로 유묘 침지 접종한 결과, F. asiaticum은 병원성이 없거나 미미한 것으로 나타났다. 병원성이 있는 10개 균주를 선발하여 기주범위를 조사한 결과, F. solani, F. oxysporum, F. commune은 콩에만 병원성이 있었고, F. fujikuroi는 콩, 강낭콩, 황동부콩, 흑동부콩 및 팥에 병원성을 보였다. 또한 13개 콩 품종을 대상으로 저항성 검정을 수행한 결과, F. commune과 F. fujikuroi는 모든 품종에 병을 일으켰다. 장기콩, 풍산나물콩, 소청자콩은 Fusarium에 의한 시들음병에 비교적 저항성이 것으로 나타났고, 황금올콩, 참올콩은 감수성 품종으로 확인되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Wilted soybean plants were collected from soybeans cultivation fields in Korea from 2014 to 2016. Fusarium spp., Colletotrichum spp., Rhizoctonia spp., Macrophomina sp., Phytophthora spp., and Calonectria ilicicola were obtained from the infected samples. Out of these, Fusarium spp. were the dominant species (79.1%). In total, 53 isolates were identified as F. solani species complex, F. oxysporum species complex, F. graminearum species complex, and F. fujikuroi species complex based on mycological characteristics. Sequence typing analysis was conducted using translation elongation factor 1 alpha (TEF) to confirm the identification of isolates. All isolates were identified as F. solani, F. oxysporum, F. commune, F. asiaticum, and F. fujikuroi based on phylogenetic analysis of TEF sequences. Pathogenicity of 44 isolates was tested on three cultivars of soybean using the root dip inoculation method. Out of 5 Fusarium species, only F. asiaticum could not cause the symptoms or be weak. Ten isolates were selected based on pathogenic characters and species identification to investigate the host range and screen soybean cultivars for resistance. Fusarium solani, F. oxysporum, and F. commune were aggressive only to soybean, and F. fujikuroi was aggressive to kidney bean, yellow cowpea, black cowpea, adzuki bean as well as soybean. All 13 Korean soybean cultivars were susceptible to F. commune and F. fujikuroi. Out of 13 cultivars, cv. Janggi, cv. Poongsannamul, and cv. Socheongja were resistant to Fusarium wilt, while cv. Hwanggeumol and Chamol were susceptible to Fusarium wilt.

주제어

표/그림 (11)

그림 Fig. 1. Disease index of Fusarium wilt in legume and maize plants. 0, no symptom; 1, necrosis of less than 20% of root tissue and discoloration of the vascular; 2, 21-50% necrosis of root tissue and discoloration of the vascular; 3, more than 51% necrosis of root tissue and discoloration/ necrosis of the vascular; 4, complete necrosis of root tissue and plants death.
그림 Fig. 2. Various symptoms of wilted soybean plants in the felds. A, Chungnam Taean; B, Chungnam Hongseong; C, Gyeongbuk Mungyeong; D, Jeonnam Haenam.
그림 Fig. 3. Genus level-frequency of fungal strains isolated from wilted soybean plants in the felds during 2014-2016.
표 Table 1. Identifcation of Fusarium isolates collected from wilted soybean plants based on mycological characteristics.
표 Table 2. Comparison of cultural and morphological characteristics between the present isolates obtained from wilted soybean plants and Fusarium species described previously.
그림 Fig. 4. Phylogenetic trees of Fusarium species obtained from wilted soybeans plants in Korea. The trees were generated using Neighbor-Joining analysis of translation elongation factor 1alpha (TEF) gene sequences. The number in each branch indicates supporting values obtained after a bootstrap test with 1,000 replications. The scale bar represents 0.05 and 0.01 nucleotide substitution per site, respectively. (A), Fusarium solani species complex; (B), F. oxysporum species complex; (C), F. graminearum species complex; (D), F. fujikuroi species complex.
그림 Fig. 4 (continued). Phylogenetic trees of Fusarium species obtained from wilted soybeans plants in Korea. The trees were generated using Neighbor-Joining analysis of translation elongation factor 1alpha (TEF) gene sequences. The number in each branch indicates supporting values obtained after a bootstrap test with 1,000 replications. The scale bar represents 0.05 and 0.01 nucleotide substitution per site, respectively. (A), Fusarium solani species complex; (B), F. oxysporum species complex; (C), F. graminearum species complex; (D), F. fujikuroi species complex.
표 Table 3. Pathogenicity of Fusarium species collected from wilted soybeans in three soybean cultivars by artifcial inoculation.
표 Table 4. List of pathogenic Fusarium isolates selected to investigate the host range and cultivar resistance of soybean.
표 Table 5. Disease index (0-4 scale) of plant species inoculated with Fusarium species isolated from wilted soybean plants by root dip inoculation.
표 Table 5. Disease index (0-4 scale) of plant species inoculated with Fusarium species isolated from wilted soybean plants by root dip inoculation.

AI 본문요약
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문제 정의

저항성 품종을 재배하는 것이 가장 이상적인 방제법이지만, 국내 콩 재배 포장에 분포하는 Fusarium균에 대한 정확한 분류, 동정과 병원학적 특성 조사는 거의 이루어지지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내 콩 재배 포장에서 발생한 시들음 증상으로부터 균을 분리하여 병원균의 분리 빈도를 조사하였고, 그 중 Fusarium균을 대상으로 균학적 특성과 염기서열분석에 기반한 분류, 동정을 통해 다양성을 확인하였으며, Fusarium균의 종별로 기주범위와 품종저항성 등 병원학적 특성에 대한 분석 결과를 보고하고자 한다.

제안 방법

PCR 반응액은 100 ng·μL-1의 template DNA를 포함하여 10×Taq buffer, 2 mM dNTPs, 10 pmole·μL-1의 프라이머쌍, 0.5 unit의 Taq DNA polymerase를 총량 50 μL로 만들었다.
PCR 산물은 Wizard SV Gel & PCR Clean-up System kit (Promega, San Luis Obispo, CA, USA)를 사용하여 정제한 후, direct sequencing을 통해 염기서열을 분석하였다.
5 unit의 Taq DNA polymerase를 총량 50 μL로 만들었다. PCR 조건은 94℃, 45초, 58℃, 45초, 72℃, 1분으로 총 35 cycle을 반복하여 수행한 뒤, 증폭된 밴드를 1% agarose gel에 전기영동하여 관찰하였다. PCR 산물은 Wizard SV Gel & PCR Clean-up System kit (Promega, San Luis Obispo, CA, USA)를 사용하여 정제한 후, direct sequencing을 통해 염기서열을 분석하였다.
균학적 특성에 의해 4개의 Fusarium 종 복합체로 분류된 53개 균주의 정확한 종 동정을 위하여 TEF 유전자 염기서열을 분석하고, 종 복합체 별로 구분하여 계통수로 나타내었다(Fig. 4). Fusarium solani로 조사되었던 23개 균주는 모두 F.
단포자 분리한 53개 Fusarium균주의 genomic DNA를 추출하기 위하여 각각의 균주를 potato dextrose broth (PDB) 배지에 접종하고, 25℃에서 5일간 배양하였다. 균사체를 1겹의 miracloth로 회수하여 동결 건조시킨 후, 곱게 마쇄하여 Choi 등[15]의 방법으로 genomic DNA를 추출하고, -20℃에 보관하면서 실험에 사용하였다.
단포자 분리한 Fusarium균의 균학적 특성은 PDA 배지와 carnation leaf agar (CLA) 배지, synthetic low nutrient agar (SNA) 배지에 배양하여 조사하였다. PDA 배지에서의 균사생육속도, 기중균사 특성 및 색소 형성 등 배양적 특성과 SNA, CLA 배지에서의 대형분생포자의 모양과 크기, 소형분생포자의 형성 유무, 모양 및 크기 및 후벽(후막)포자의 형성 유무, 경자(phialide)의 형태 등의 균학적 특성은 이전 연구자들의 기준에 따라 조사하였다[13,14].
품종 별로 7개의 식물체를 포자현탁액에 1시간 침지 접종하였고, 접종 후 각각의 식물체는 멸균된 토양이 담겨있는 직경 14 cm 플라스틱 포트에 다시 정식하였다. 대조구는 멸균된 가위로 뿌리 끝을 자른 뒤 멸균수에 동일한 시간 침지하였다. 접종 10일후, 이병주율을 조사하였고, 병든 식물체지제부에서 병원균의 재분리 여부를 조사하였다.
병원균을 분리하기 위하여 병든 콩의 줄기를 자르고 갈변된 도관 부위를 5×5 mm 크기로 잘라 그 조각을 1% 차아염소산나트륨(NaOCl) 용액으로 1분간 표면살균하고, 멸균수로 3회세척한 후 물기를 제거하여 물한천 배지(water agar, WA)에 치상하였다.
병원성이 미미하거나 없는 것으로 확인된 F. graminearum 종 복합체를 제외한 나머지 3개의 종 복합체 중 병원성이 중간 내지 강한 것으로 조사된 F. oxysporum 4균주, F. solani 4균주, F. fujikuroi, F. commune 각 1균주를 선발하여 기주범위와 콩 품종별 저항성 정도를 조사하였다. 기주범위 조사는 태광콩을 포함하여 콩과에 속하는 강낭콩, 알팔파, 클로버, 완두콩, 황동부콩, 흑동부콩, 팥 및 화본과에 속하는 옥수수를 대상으로 하였다.
분리한 Fusarium 균주의 병원성 검정을 위하여 태광콩, 우람콩, 대원콩을 대상으로 병원성 검정을 수행하였다. 직경 14 cm의 플라스틱 포트에 콩 종자를 파종하여 온실에서 2-3주간 재배하여 본엽이 1-2엽 전개되었을 때 접종에 사용하였다.
대조구는 멸균된 가위로 뿌리 끝을 자른 뒤 멸균수에 동일한 시간 침지하였다. 접종 10일후, 이병주율을 조사하였고, 병든 식물체지제부에서 병원균의 재분리 여부를 조사하였다.
접종원은 각 균주를 PDA 배지에 7-10일간 배양하여 멸균수를 붓고 균총을 긁어 1겹의 miracloth로 걸러 회수하였고, 포자현탁액의 농도는 hemacytometer를 이용하여 1×106 conidia·mL-1로 조정하였다.
대상품종은 태광콩, 우람콩, 미소콩, 장기콩, 풍산나물콩, 소청자콩, 청자 3호, 참올콩, 황금올콩, 대풍콩, 연풍콩, 진풍콩 및 대원콩을 사용하였다. 접종은 위에 기재한 병원성 검정방법과 동일한 방법을 사용하였고, 침지접종시간을 2시간으로 하였으며, 발병정도 조사는 지상부와 지하부 병징을 조사하여 0-4 scale의 발병지수(disease index)로 나타내었다(Fig. 1). 발병지수에 대한 설명은 다음과 같다.
접종원은 각 균주를 PDA 배지에 7-10일간 배양하여 멸균수를 붓고 균총을 긁어 1겹의 miracloth로 걸러 회수하였고, 포자현탁액의 농도는 hemacytometer를 이용하여 1×10⁶ conidia·mL^-1로 조정하였다. 포트에서 자란 콩을 뽑아 뿌리 부분을 수돗물로 씻어주고, 멸균한 가위를 이용하여 뿌리 끝을 약 0.5 cm 정도 절단하였다. 품종 별로 7개의 식물체를 포자현탁액에 1시간 침지 접종하였고, 접종 후 각각의 식물체는 멸균된 토양이 담겨있는 직경 14 cm 플라스틱 포트에 다시 정식하였다.
5 cm 정도 절단하였다. 품종 별로 7개의 식물체를 포자현탁액에 1시간 침지 접종하였고, 접종 후 각각의 식물체는 멸균된 토양이 담겨있는 직경 14 cm 플라스틱 포트에 다시 정식하였다. 대조구는 멸균된 가위로 뿌리 끝을 자른 뒤 멸균수에 동일한 시간 침지하였다.

대상 데이터

2014년부터 2016년까지 경북 안동시와 문경시, 전북 김제시와 익산시, 충남 태안군, 청양군, 홍성군 및 논산시 소재 콩 재배 포장에 발생한 시들음 증상을 조사하고, 총 82개의 병든 시료를 채집하였다. 병원균을 분리하기 위하여 병든 콩의 줄기를 자르고 갈변된 도관 부위를 5×5 mm 크기로 잘라 그 조각을 1% 차아염소산나트륨(NaOCl) 용액으로 1분간 표면살균하고, 멸균수로 3회세척한 후 물기를 제거하여 물한천 배지(water agar, WA)에 치상하였다.
sp. dianthi ATCC 64922 (AY337416)를 대상으로 하였다.
commune 각 1균주를 선발하여 기주범위와 콩 품종별 저항성 정도를 조사하였다. 기주범위 조사는 태광콩을 포함하여 콩과에 속하는 강낭콩, 알팔파, 클로버, 완두콩, 황동부콩, 흑동부콩, 팥 및 화본과에 속하는 옥수수를 대상으로 하였다. 또한 국내에서 재배 중인 콩 품종 13개를 대상으로 저항성 정도를 조사하였다.
또한 국내에서 재배 중인 콩 품종 13개를 대상으로 저항성 정도를 조사하였다. 대상품종은 태광콩, 우람콩, 미소콩, 장기콩, 풍산나물콩, 소청자콩, 청자 3호, 참올콩, 황금올콩, 대풍콩, 연풍콩, 진풍콩 및 대원콩을 사용하였다. 접종은 위에 기재한 병원성 검정방법과 동일한 방법을 사용하였고, 침지접종시간을 2시간으로 하였으며, 발병정도 조사는 지상부와 지하부 병징을 조사하여 0-4 scale의 발병지수(disease index)로 나타내었다(Fig.
기주범위 조사는 태광콩을 포함하여 콩과에 속하는 강낭콩, 알팔파, 클로버, 완두콩, 황동부콩, 흑동부콩, 팥 및 화본과에 속하는 옥수수를 대상으로 하였다. 또한 국내에서 재배 중인 콩 품종 13개를 대상으로 저항성 정도를 조사하였다. 대상품종은 태광콩, 우람콩, 미소콩, 장기콩, 풍산나물콩, 소청자콩, 청자 3호, 참올콩, 황금올콩, 대풍콩, 연풍콩, 진풍콩 및 대원콩을 사용하였다.
분리한 Fusarium 균주의 병원성 검정을 위하여 태광콩, 우람콩, 대원콩을 대상으로 병원성 검정을 수행하였다. 직경 14 cm의 플라스틱 포트에 콩 종자를 파종하여 온실에서 2-3주간 재배하여 본엽이 1-2엽 전개되었을 때 접종에 사용하였다. 접종원은 각 균주를 PDA 배지에 7-10일간 배양하여 멸균수를 붓고 균총을 긁어 1겹의 miracloth로 걸러 회수하였고, 포자현탁액의 농도는 hemacytometer를 이용하여 1×10⁶ conidia·mL^-1로 조정하였다.

데이터처리

분석된 염기서열은 Clustal W 소프트웨어를 이용하여 정렬하였고, 염기서열의 유사도를 계산하여 MEGA 6.0 프로그램을 이용하여 neighbor-joining법으로 계통수를 작성하였으며, Kimura‘s 2-parameter distance model과 1,000 bootstrap replicates을 이용하였다[17].

이론/모형

DNA 염기서열 분석은 O‘Donnell 등[16]의 방법을 참고하여 translation elongation factor 1 alpha(TEF) 유전자를 대상으로 실시하였다.
단포자 분리한 Fusarium균의 균학적 특성은 PDA 배지와 carnation leaf agar (CLA) 배지, synthetic low nutrient agar (SNA) 배지에 배양하여 조사하였다. PDA 배지에서의 균사생육속도, 기중균사 특성 및 색소 형성 등 배양적 특성과 SNA, CLA 배지에서의 대형분생포자의 모양과 크기, 소형분생포자의 형성 유무, 모양 및 크기 및 후벽(후막)포자의 형성 유무, 경자(phialide)의 형태 등의 균학적 특성은 이전 연구자들의 기준에 따라 조사하였다[13,14].
단포자 분리한 53개 Fusarium균주의 genomic DNA를 추출하기 위하여 각각의 균주를 potato dextrose broth (PDB) 배지에 접종하고, 25℃에서 5일간 배양하였다. 균사체를 1겹의 miracloth로 회수하여 동결 건조시킨 후, 곱게 마쇄하여 Choi 등[15]의 방법으로 genomic DNA를 추출하고, -20℃에 보관하면서 실험에 사용하였다.

성능/효과

, Phytophthora spp., Calonectria ilicicola가 분리되었고, Fusarium균이 79.1%로 가장 많이 분리되었다. 53개의 Fusarium균을 균학적 특성에 의해 동정한 결과, F.
fujikuroi 4균주로 조사되었다. 2014년부터 2015년까지 중국 Sichuan성 3개의 지역에서 분리한 Fusarium균 78개 균주를 동정한 결과, 총 9개의 종이 분리되었다고 하였으며, 분리빈도는 F. equiseti, F. oxysporum, F. graminearum, F. proliferatum, F. solani, F. commune, F. verticillioides, F. avenaceum, F. fujikuroi 순으로 나타났다[9]. 캐나다 오타와주에서 3년간 수집, 동정한 유사한 연구에서는 8개의 종이 분리되었는데, F.
2014년부터 2016년까지 충남, 전북, 경북지역의 주요 콩 재배지에서 병 발생을 조사한 결과, 모든 지역에서 시들음 증상이 관찰되었으며, 지역별로 재배 포장에 따라 발병 정도는 차이가 있었다. 특히 2015년 충남 태안의 농가포장에서는 최고 약 70%의 발병주율을 나타냈다.
병원균을 분리하기 위하여 병든 콩의 줄기를 자르고 갈변된 도관 부위를 5×5 mm 크기로 잘라 그 조각을 1% 차아염소산나트륨(NaOCl) 용액으로 1분간 표면살균하고, 멸균수로 3회세척한 후 물기를 제거하여 물한천 배지(water agar, WA)에 치상하였다. 3-5일 후, 시료 절편에서 자라난 균총을 현미경으로 관찰하여 검출된 균을 속(Genus) 수준에서 동정하였고, 이중 Fusarium균은 단포자 분리하였다. 순수 분리된 균주는 감자한천배지(potato dextrose agar, PDA) 사면배지에 배양하고, 10℃에 보존하면서 실험에 사용하였다.
fujikuroi 등 5종으로 확인되었다. 44개 Fusarium균주의 병원성을 확인하기 위하여 콩 3개 품종을 대상으로 유묘 침지 접종한 결과, F. asiaticum은 병원성이 없거나 미미한 것으로 나타났다. 병원성이 있는 10개 균주를 선발하여 기주범위를 조사한 결과, F.
1%로 가장 많이 분리되었다. 53개의 Fusarium균을 균학적 특성에 의해 동정한 결과, F. solani, F. oxysporum, F. graminearum, F. fujikuroi 등 4개의 종 복합체(species complex)로 동정되었다. 염기서열분석을 통한 종 동정을 위해 translation elongation factor 1 alpha (TEF) 유전자 부위를 계통분석한 결과, F.
4B). DNA 염기서열 분석에 의해 여러 종이 혼재되어 있는 것으로 알려진 F. graminearum 종 복합체와 F. fujikuroi 종 복합체에 속한 5개, 4개 균주는 각각 F. asiaticum, F. fujikuroi와 같은 그룹으로 나타났다 (Fig. 4C and 4D). 따라서 본 연구에서 분리한 국내 콩 시들음 증상 관련 Fusarium균은 F.
4). Fusarium solani로 조사되었던 23개 균주는 모두 F. solani NRRL25100 균주와 한 그룹으로 묶였고, 미국 등에서 콩에 병을 일으키는 것으로 알려진 F. solani 종 복합체에 속하는 다른 종과는 명확하게 구분되었다(Fig. 4A). 이와는 달리 F.
, Calonectria ilicicola가 시들음 증상에 관여하는 것으로 조사되었고, 이 중 Fusarium spp.균이 79.1%로 가장 우점종임이 확인되었다. 시들음 증상이 있는 시료에서 일부는 1종류의 균이 분리되었으나, 대부분 2-4종류의 균이 동시에 분리되었다.
0의 발병지수를 나타냈다. 균주 별로 보면 F. oxysporum NC15409 균주는 평균 발병지수가 0.5로 병원성이 가장 약했고, F. fujikuroi NC14319는 평균 발병지수가 3.6으로 가장 병원성이 강한 균주로 나타났다. 이와 같이 10개의 대표균주를 대상으로 저항성 품종을 탐색한 결과, 13개 콩 품종 중 장기콩, 풍산나물콩, 소청자콩은 평균 발병지수가 0.
따라서 본 연구에서 분리한 국내 콩 시들음 증상 관련 Fusarium균은 F. solani, F. oxysporum, F. commune, F. asiaticum, F. fujikuroi 등 5종인 것으로 확인되었다.
fujikuroi는콩, 강낭콩, 황동부콩, 흑동부콩 및 팥에 병원성을 보였다. 또한 13개 콩 품종을 대상으로 저항성 검정을 수행한 결과, F. commune과 F. fujikuroi는 모든 품종에 병을 일으켰다. 장기콩, 풍산나물콩, 소청자콩은 Fusarium에 의한 시들음병에 비교적 저항성이 것으로 나타났고, 황금올콩, 참올콩은 감수성 품종으로 확인되었다.
또한 4종의 Fusarium균주 중 병원성이 강한 10개 균주를 선발하여 기주범위를 조사한 결과, F. solani, F. oxysporum, F. commune은 콩 이외의 콩과 작물과 옥수수에 병을 일으키지 않았다. 반면, F.
oxysporum species complex (FoSC)로 조사되었다. 또한 5개 균주(9.6%)는 PDA배지에서 붉은 색소를 형성하면서, 가늘고 긴 직선형의 5개 격벽을 가진 대형포자를 형성하고, 소형포자는 형성하지 않는 F. graminearum species complex (FgSC)로 동정되었고, 나머지 4개 균주(7.7%)는 소형분생포자가 연쇄상(chain)으로 형성되며, 가늘고 직선형인 대형포자를 형성하고 후벽포자를 형성하지 않는 특징을 가진 F. fujikuroi species complex (FfSC)로 조사되었다. 각 종 복합체 별 자세한 형태적, 배양적 특성은 Table 2에 기술하였다.
, Phytophthora spp. 및Calonectria ilicicola 등이 분리되었으며, 이 중 Fusarium균은 총 53개로 79.1%의 비율로 조사되었다(Fig. 3). 시료에 따라 Fusarium sp.
asiaticum은 병원성이 없거나 미미한 것으로 나타났다. 병원성이 있는 10개 균주를 선발하여 기주범위를 조사한 결과, F. solani, F. oxysporum, F. commune은 콩에만 병원성이 있었고, F. fujikuroi는콩, 강낭콩, 황동부콩, 흑동부콩 및 팥에 병원성을 보였다. 또한 13개 콩 품종을 대상으로 저항성 검정을 수행한 결과, F.
분리된 53개 Fusarium균을 대상으로 대형, 소형 분생포자 및 후벽포자의 특징을 조사한 결과, 균학적 특성에 의해 총 4개의 종 복합체를 확인할 수 있었다(Table 1). 총 53개 분리균 중 23개 균주(44.
수집한 53개 Fusarium 균주 중 44개 균주를 대상으로 3개의 콩 품종에 대한 병원성 검정을 수행한 결과, 같은 종에 속하더라도 균주에 따라 병원성 정도가 다른 것으로 조사되었다(Table 3). 태광콩, 우람콩, 대원콩 등 3개의 품종에 모두 40% 이상의 이병주율을 나타내어 병원성이 강하다고 판단되는 균주는 F.
2%)는 곧은형의 두툼하며 5-7개의 격벽을 가진 대형포자와 타원형(ellipsoid) 혹은 신장형(reniform)의 소형포자를 가진 Fusarium solani species complex (FsSC)로 동정되었다. 약 40.4%인 21개 균주는 직선형이지만 약간 굽은 형태의 3-5개의 격벽을 가진 대형포자와 난형(oval) 혹은 타원형의 소형포자를 가진 F. oxysporum species complex (FoSC)로 조사되었다. 또한 5개 균주(9.
fujikuroi 등 4개의 종 복합체(species complex)로 동정되었다. 염기서열분석을 통한 종 동정을 위해 translation elongation factor 1 alpha (TEF) 유전자 부위를 계통분석한 결과, F. solani, F. oxysporum, F. commune, F. asiaticum, F. fujikuroi 등 5종으로 확인되었다. 44개 Fusarium균주의 병원성을 확인하기 위하여 콩 3개 품종을 대상으로 유묘 침지 접종한 결과, F.
이들 대표균주를 13개 콩 재배품종에 접종하여 품종 저항성을 비교한 결과, 태광콩, 참올콩, 황금올콩, 대풍콩, 대원콩 등 5개 품종은 접종한 모든 균주에서 병을 일으켰으며, 우람콩, 연풍콩은 1개 균주에서는 병을 일으키지 않았고, 미소콩과 진풍콩은 2개 균주에, 청자 3호는 3개 균주에 대해 병을 일으키지 않았으며, 풍산나물콩은 7개 균주, 장기콩과 소청자콩은 8개 균주의 접종구에서 병을 일으키지 않았다 (Table 6). 즉, F.
콩에서 수집한 Fusarium균의 균학적, 유전적, 병원학적 특성을 고려하여 선발된 10개의 대표균주는 Table 4에 기술하였다. 이들 대표균주를 이용하여 콩과와 화본과에 속하는 9가지 작물을 대상으로 기주범위를 조사한 결과, F. solani, F. oxysporum, F. commune의 모든 균주는 콩 (cv. 태광콩) 이외의 콩과 작물과 옥수수에 병을 일으키지 않았다 (Table 5). 반면 F.
6으로 가장 병원성이 강한 균주로 나타났다. 이와 같이 10개의 대표균주를 대상으로 저항성 품종을 탐색한 결과, 13개 콩 품종 중 장기콩, 풍산나물콩, 소청자콩은 평균 발병지수가 0.3-0.4로서 Fusarium 시들음 병에 대해 저항성 품종인 것으로 보이며, 황금올콩과 참올콩은 평균 발병지수가 2.4로서 가장 감수성 품종인 것으로 판단된다.
4A). 이와는 달리 F. oxysporum 종 복합체에 속한균주는 염기서열 분석 결과, 크게 3개의 그룹으로 구분되었으며, 특히 NC15397등 3개 균주는 같은 종 복합체에 속한 다른 종인 F. commune으로 나타났다(Fig. 4B). DNA 염기서열 분석에 의해 여러 종이 혼재되어 있는 것으로 알려진 F.
fujikuroi는 모든 품종에 병을 일으켰다. 장기콩, 풍산나물콩, 소청자콩은 Fusarium에 의한 시들음병에 비교적 저항성이 것으로 나타났고, 황금올콩, 참올콩은 감수성 품종으로 확인되었다.
oxysporum을 대상으로 접종시험을 하였을 때 41%만이 병을 일으켰다고 하면서, 병원성은 균주에 의해 그 차이가 크다고 언급하였고, Okello 등[19]도 같은 종내에서 균주별 병원성의 차이가 매우 크다고 하였는데, 이는 본 연구 결과와 일치하는 것으로 판단된다. 중국 Sichuan 지역에서 분리한 Fusarium균의 병원성 검정 결과, F. equiseti, F. graminearum이 병원성이 가장 강했고, F. solani와 F. commune은 병원성이 약했으며 F. verticillioides와 F. fujikuroi는 콩에 병원성이 없다고 하였다[9]. 캐나다에서는 F.
이들 대표균주를 13개 콩 재배품종에 접종하여 품종 저항성을 비교한 결과, 태광콩, 참올콩, 황금올콩, 대풍콩, 대원콩 등 5개 품종은 접종한 모든 균주에서 병을 일으켰으며, 우람콩, 연풍콩은 1개 균주에서는 병을 일으키지 않았고, 미소콩과 진풍콩은 2개 균주에, 청자 3호는 3개 균주에 대해 병을 일으키지 않았으며, 풍산나물콩은 7개 균주, 장기콩과 소청자콩은 8개 균주의 접종구에서 병을 일으키지 않았다 (Table 6). 즉, F. solani와 F. oxysporum은 품종에 따라 발병정도가 다르게 나타난 반면, F. commune은 모든 품종에서 0.3~3.0의 발병지수를 나타냈고, F. fujikuroi는 모든 품종에서 2.0-4.0의 발병지수를 나타냈다. 균주 별로 보면 F.
분리된 53개 Fusarium균을 대상으로 대형, 소형 분생포자 및 후벽포자의 특징을 조사한 결과, 균학적 특성에 의해 총 4개의 종 복합체를 확인할 수 있었다(Table 1). 총 53개 분리균 중 23개 균주(44.2%)는 곧은형의 두툼하며 5-7개의 격벽을 가진 대형포자와 타원형(ellipsoid) 혹은 신장형(reniform)의 소형포자를 가진 Fusarium solani species complex (FsSC)로 동정되었다. 약 40.
fujikuroi는 콩 외에도 강낭콩, 황동부, 흑동부, 팥에 시들음 병을 일으켰는데, 특히 이 균은 벼 키다리병을 일으키는 병원균으로 알려져있다. 콩에서 분리한 F. fujikuroi NC14319를 볍씨에 접종한 결과, 키다리병 증상을 나타낸 것을 확인하였고 따라서 이 균주는 콩, 강낭콩, 황동부, 흑동부, 팥 및 벼에 병원성이 있음을 확인하였다(데이터 미제시). Kolander 등[21]에 의하면 콩 sudden death syndrome을 일으키는F.
수집한 53개 Fusarium 균주 중 44개 균주를 대상으로 3개의 콩 품종에 대한 병원성 검정을 수행한 결과, 같은 종에 속하더라도 균주에 따라 병원성 정도가 다른 것으로 조사되었다(Table 3). 태광콩, 우람콩, 대원콩 등 3개의 품종에 모두 40% 이상의 이병주율을 나타내어 병원성이 강하다고 판단되는 균주는 F. solani 2균주, F. oxysporum 5균주, F. commune 1균주, F. fujikuroi 2균주였고, 2개 품종에서 이병주율 40% 이상인 균주는 F. solani 1균주, F. oxysporum 2균주로 나타났다. 이 중 F.
한편, 본 연구에서 분리한 Fusarium균을 태광콩, 우람콩, 대원콩에 접종하여 병원성 검정을 수행한 결과, F. solani는 20% (3균주), F. oxysporum은 37.5% (6균주), F. commune은 33.3% (1균주), F. fujikuroi는 50% (2균주)가 2품종 이상에서 40%이상의 이병주율을 나타냈고, F. asiaticum은 병원성이 없거나 미미하였다. Farias와 Griffin [20]은 감염된 콩에서 분리한 F.
형태적, 배양적 특성과 TEF (translation elongation factor 1 alpha) 유전자 염기서열분석 결과를 기반으로 본 연구에서 분리한 Fusarium균을 동정한 결과, F. solani 23균주, F. oxysporum 18균주, F. commune 3균주, F. asiaticum 5균주, F. fujikuroi 4균주로 조사되었다. 2014년부터 2015년까지 중국 Sichuan성 3개의 지역에서 분리한 Fusarium균 78개 균주를 동정한 결과, 총 9개의 종이 분리되었다고 하였으며, 분리빈도는 F.

후속연구

국내에서 Fusarium에 의한 콩 시들음병의 병원균에 대한 정확한 동정이나 병원학적 특성 및 기주범위와 품종저항성에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았다. 따라서 본 연구 결과는 향후 콩 시들음병균의 특성 파악과 병원균 특성을 고려한 저항성 품종의 육종이나 돌려짓기 등의 재배적 방제법 및 약제선발 등 효율적인 관리방안 연구에 활용될 수 있을 것이다.
이는 본 연구에서 2-4 종류의 균이 동시에 분리된 것과 일치하였으나, 본 연구에서는 주로 시들음 증상이 나타나는 생육 후기에 조사하였기 때문에 빈도에는 차이가 있는 것으로 생각된다. 따라서 우리나라의 경우, 생육 후기의 시들음 증상에는 주로 Fusarium균이 관여한다고 할 수 있으며, 향후 콩 생육 시기별로 시료를 채집하여 병원균 분리 빈도를 면밀히 조사할 필요가 있을 것으로 판단된다.
oxysporum은 균주와 품종에 따라 발병지수에 차이가 있는 것으로 나타나 향후 품종에 따른 race 존재 여부에 대한 연구도 필요할 것으로 생각된다. 또한 저항성 품종 육종을 위한 신뢰성, 재현성 있는 생물검정 체계 확립을 위하여 본 연구에서 저항성 품종으로 확인된 장기콩, 풍산나물콩, 소청자콩과 감수성 품종인 황금올콩, 참올콩 등은 향후 콩 시들음병 저항성 품종 육종을 위한 기준 품종으로 사용될 수 있을 것으로 생각된다. 국내에서 Fusarium에 의한 콩 시들음병의 병원균에 대한 정확한 동정이나 병원학적 특성 및 기주범위와 품종저항성에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았다.
이와 같은 병원균의 기주범위에 대한 정보는 병 방제를 위한 돌려짓기에 활용될 수 있기 때문에 작부체계를 고려한 기주범위 탐색 연구가 필요할 것으로 생각된다. 선발된 10개의 대표균주를 접종하여 13개 콩 품종에 대한 저항성을 조사한 결과, F. commune과 F. fujikuroi는 모든 품종에 병을 일으켰으며, F. solani와 F. oxysporum은 균주와 품종에 따라 발병지수에 차이가 있는 것으로 나타나 향후 품종에 따른 race 존재 여부에 대한 연구도 필요할 것으로 생각된다. 또한 저항성 품종 육종을 위한 신뢰성, 재현성 있는 생물검정 체계 확립을 위하여 본 연구에서 저항성 품종으로 확인된 장기콩, 풍산나물콩, 소청자콩과 감수성 품종인 황금올콩, 참올콩 등은 향후 콩 시들음병 저항성 품종 육종을 위한 기준 품종으로 사용될 수 있을 것으로 생각된다.
graminearum이 밀과 옥수수의 주요 병원균이기 때문에 잔재물에 남아있던 균이 콩에 영향을 주는 것이라고 하였다. 우리나라에서도 최근 F. graminearum균이 콩 뿌리 썩음병에 관여한다고 보고되었고[12], 최근 논콩의 재배가 증가하면서 맥류의 후작으로 콩을 재배하는 비율이 늘어나고 있기 때문에 향후 지속적인 병원균 분포 모니터링이 필요할 것으로 생각된다. 이와 같이 콩 시들음 및 뿌리 썩음병에 관여하는 Fusarium균은 매우 다양하며, 이는 콩 재배 환경에 따라 영향을 받기 때문에 종 다양성을 조사하고 병원균의 특성을 파악하고 있는 것이 매우 중요하다고 할 수 있다.
virguliforme 순으로 병원성이 강하다고 하였다[8]. 이러한 결과는 국가별, 지역별로 재배하는 콩 품종, 포장에서 우점하고 있는 Fusarium종의 차이, 콩 작부 체계 및 재배 환경 등의 복합적인 차이로 판단되며, 우리나라에서도 지역별, 작부체계 및 재배환경에 따른 심도 있는 조사가 필요할 것으로 생각된다.
virguliforme의 기주범위를 조사한 결과, 병징을 나타내는 기주와 병징은 없으나 생체중이 감소되는 기주, 기주 뿌리에서 PCR에 의해 검출되는 병원균 DNA량 등을 고려하였을 때, 기주범위는 기존에 알려진 6종 보다 훨씬 넓은 15종 임을 보고하였다. 이와 같은 병원균의 기주범위에 대한 정보는 병 방제를 위한 돌려짓기에 활용될 수 있기 때문에 작부체계를 고려한 기주범위 탐색 연구가 필요할 것으로 생각된다. 선발된 10개의 대표균주를 접종하여 13개 콩 품종에 대한 저항성을 조사한 결과, F.

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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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