[논문]국내에서 분리된 Pseudomonas syringae pv. actinidiae biovar 3 균주들의 subgroup 분포

이영선; 김경희; 정재성

doi:10.5352/jls.2021.31.1.52

국내에서 분리된 Pseudomonas syringae pv. actinidiae biovar 3 균주들의 subgroup 분포
Distribution of Subgroups in Pseudomonas syringae pv. actinidiae Biovar 3 Strains Isolated from Korea 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.31 no.1, 2021년, pp.52 - 58

이영선 (순천대학교 생물학과) , 김경희 (순천대학교 식물의학과) , 정재성 (순천대학교 생물학과)

초록
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키위에 세균성 궤양병을 일으키는 Pseudomonas syringae pv. actinidiae는 유전적 특성과 생산하는 독소에 따라 5개의 biovar (1, 2, 3, 5, 6)로 나누어진다. 그중 최근 전 세계적으로 유행하고 있는 biovar 3는 2011년부터 국내에서 분리되고 있다. RAPD 분석을 바탕으로 국내에서 분리된 biovar 3 균주는 6개의 subgroup (I, IV, V, VI, VII, VIII)으로 나누어진 바 있다. 본 연구에서는 차등되는 RAPD 밴드의 염기서열로부터 6개 subgroup 각각에 특이적인 SCAR primers를 개발하였다. 각 subgroup에 특이적인 이들 primers를 사용하여 2011-2017에 국내에서 분리한 biovar 3 균주들의 subgroup 분포를 조사하였다. 조사된 54개 균주 중 35개(64.8%)가 subgroup V에, 9개(16.7%) 균주가 subgroup IV, 4개(7.4%)가 subgroup VI, 3개(5.6%) 균주가 subgroup VII, 2개(3.7%)가 subgroup VIII, 그리고 1개(1.9%) 균주가 subgroup I에 속하였다. Subgroups IV, V 및 VI에 속하는 균주들은 각각 중국, 뉴질랜드, 칠레 균주와 연관이 있었다. 이 연구에 따르면 우리나라의 biovar 3 균주들은 유전적으로 다양하며 꽃가루를 통해 외국으로부터 유입된 것으로 추정된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Pseudomonas syringae pv. actinidiae, which causes bacterial canker in kiwifruit, is divided into five biovars (1, 2, 3, 5, 6) on the basis of genetic characteristics and toxin productivity. Among them, biovar 3 is responsible for the current global outbreak, and has been isolated in Korea since 2011. Biovar 3 strains isolated from Korea are subdivided into six genetically different lineages (subgroup I, IV, V, VI, VII, and VIII) based on random amplified polymorphic DNA (RAPD) analysis. In this work, the subgroup-specific sequence characterized amplified region (SCAR) primers were developed from sequenced differential RAPD bands. Distribution of the subgroups of the biovar 3 strains collected in Korea from 2011-2017 were examined using these subgroup-specific primer sets. Among the 54 strains tested, 35 strains (64.8%) belonged to subgroup V, 9 strains (16.7%) belonged to subgroup IV, 4 strains (7.4%) belonged to subgroup VI, 3 strains (5.6%) belonged to subgroup VII, 2 strains (3.7%) belonged to subgroup VIII, and 1 (1.9%) strain belonged to subgroup I. Strains belonging to subgroups IV, V, and VI were shown to be related to strains isolated from China, New Zealand, and Chile, respectively. The study revealed that the biovar 3 strains in Korea are genetically diverse and are estimated to have been introduced through pollen sourced from foreign countries.

주제어

표/그림 (4)

표 Table 1. List of Pseudomonas syringae pv. actinidiae biovar 3 strains used in this study
표 Table 2. Nucleotide sequences of subgroup specific SCAR primers
그림 Fig. 1. PCR amplification of genomic DNA from biovar 3 strains with subgroup specific SCAR primers, (A) Sub1-F/R, (B) Sub2-F/R, (C) Sub3-F/R, (D) Sub4-F/R, (E) Sub5-F/R, (F) Sub6-F/R, (G) Sub7-F/R and (H) PKN-F2/R4. Lane M, 100-bp DNA ladder (Bioneer); lane 1-8 correspond to strain numbers 1-8 in Table 1.
표 Table 3. Distribution of subgroups of biovar 3 strains isolated in Korea during 2011-2017

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 random amplified polymorphic DNA (RAPD) 분석을 기반으로 하여 우리나라에서 분리되는 biovar 3의 각 subgroup을 특이적으로 검출할 수 있는 PCR primers를 개발하고, 이를 통해 국내에서 분리된 biovar 3 균주들의 subgroup 분포를 밝히고 그 기원을 추적하고자 하였다.

제안 방법

RAPD 분석을 통해 8개의 subgroup에서 각각 특이적으로 증폭 된 DNA 밴드를 agarose gel에서 선발한 뒤 gel에서 잘라내어 AccuPrep Gel Purification Kit (Bioneer, Korea)로 정제하였다. 정제된 DNA 절편을 pGEM T-Easy 벡터에(Promega, USA) 연결한 후 Escherichia coli JM109에 형질전환 시켰다.
개발된 각 subgroup에 특이적인 primers를 사용하여 국내에서 분리된 54개 biovar 3 균주의 subgroup을 결정하였다. PCR을 통해 각 subgroup에 특이적인 primers를 사용하여 예상된 크기의 DNA가 증폭되는지 여부로 subgroup을 판정하였다.
클로닝된 각 subgroup에 특이적인 RAPD 절편의 염기서열을 바탕으로 각 subgroup을 구별할 수 있는 sequence charac-terized amplification region (SCAR) primers를 Primer 3 프로그램을 사용하여 설계하였다. SCAR primer의 특이성은 각 subgroup을 대표하는 균주(Table 1, number 1~8)를 대상으로 확인하였다.

대상 데이터

클로닝된 각 subgroup에 특이적인 RAPD 절편의 염기서열을 바탕으로 각 subgroup을 구별할 수 있는 sequence charac-terized amplification region (SCAR) primers를 Primer 3 프로그램을 사용하여 설계하였다. SCAR primer의 특이성은 각 subgroup을 대표하는 균주(Table 1, number 1~8)를 대상으로 확인하였다.

성능/효과

Subgroup Ⅶ에 속하는 균주 HJJ1471은 전남에서 분리된 biovar 3 균주이다. OPH-5를 사용한 RAPD에서 약 500 bp의 DNA 절편이 이 균주에서 특이적으로 증폭되었다. 염기서열이 결정된 504 bp의 DNA로부터 primer Sub7-F/R (Table 2)을 설계하였다.
Subgroup Ⅲ에 속하는 균주인 155도 중국에서 분리된 균주이다. OPH-7 primer를 사용한 RAPD에서 약 800 bp의 DNA가 특이적으로 증폭되었고, 이 절편의 염기서열을 결정한 결과 773 bp임이 확인되었다. 이 염기서열에서 RAPD primer를 일부 포함하여 subgroup III 균주인 155에서만 769 bp의 DNA를 증폭시키는(Fig.
1G). 따라서 sub-group-Ⅶ를 subgroup-Ⅷ과 구별하기 위해서는 Sub7-F/R로 증폭이 일어나지만 Ⅷ를 검출하는 primer로는 증폭이 일어나지 않는 균주를 subgroup-Ⅶ로 판정하여야 했다.

후속연구

이 연구를 통해 개발된 각 subgroup에 특이적인 primer sets는 키위 궤양병 병원균의 검역 과정에 활용될 수 있을 뿐 아니라 궤양병의 전파 및 확산에 관련된 역학적 연구에 사용될 수 있을 것이다.

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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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