보고서 정보
주관연구기관 |
국립농업과학원 National Institute of Agricultural Sciences |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2012-01 |
과제시작연도 |
2011 |
주관부처 |
농촌진흥청 Rural Development Administration(RDA) |
등록번호 |
TRKO201400000657 |
과제고유번호 |
1395021621 |
사업명 |
국책기술개발 |
DB 구축일자 |
2014-05-07
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201400000657 |
초록
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□ 과제명 : 과채류의 토마토반점위조바이러스병 확산 방지기술 개발
▶ 연구목적
○ 토마토반점위조바이러스 생물적 특성, 매개충 동태, 기주식물 등 발생 기작 구명
○ 토마토반점위조바이러스병 발생 추적 및 이력 관리체계 구축
○ 토마토반점위조바이러스 변이분석 및 병원성 관련 유전자 탐색
○ 주요 가지과 작물의 TSWV 저항성 탐색 및 분자표지 개발
▶ 주요연구내용 :
○ 1세부과제명 : 토마토반점위조바이러스 생물적 특성 및 발생 기작 구명
- 우리나라에서 TSWV는 ‘03년 충남 예산에서 처음
□ 과제명 : 과채류의 토마토반점위조바이러스병 확산 방지기술 개발
▶ 연구목적
○ 토마토반점위조바이러스 생물적 특성, 매개충 동태, 기주식물 등 발생 기작 구명
○ 토마토반점위조바이러스병 발생 추적 및 이력 관리체계 구축
○ 토마토반점위조바이러스 변이분석 및 병원성 관련 유전자 탐색
○ 주요 가지과 작물의 TSWV 저항성 탐색 및 분자표지 개발
▶ 주요연구내용 :
○ 1세부과제명 : 토마토반점위조바이러스 생물적 특성 및 발생 기작 구명
- 우리나라에서 TSWV는 ‘03년 충남 예산에서 처음 발생이 확인되었으며, 2007년도 12개시군, 2008년도 17개 시군, 2009년도 23개 시군, 2010년도 25개 시군, 2011년도 29개 시군으로 단계적으로 확산되는 추세이며, 특히 경제적으로 중요한 고추, 피망, 토마토 등 가지과 작물에 큰 피해를 주고 있는 실정이다.
- TSWV의 순수분리는 지역별로 청양 등 10지역에서, 기주별로 고추 등 12기주에서 총 22 분리주를 분리하여 병원성 및 세포학적 특성간 차이를 발견할 수 없었다.
○ 2세부과제명 : 총채벌레의 TSWV 매개특성 구명 및 확산방지기술 개발
- 2008/2009년과 2009/2010년 12월부터 3월까지 충남 예산에서 전년도 고추에 TSWV가 발병했던 휴경상태의 무가온 비닐온실에서 월동하는 바이러스 매개충은 꽃노랑 총채벌레가 압도적으로 많았으며, 꽃노랑총채벌레 월동 성충의 RT-PCR법에 의한 TSWV 보독정도는 12월부터 이듬해 3월까지 52.4∼63.6%로 매우 높았다.
- 하절기 충남, 전남북의 11개시군 27개 시설 및 노지 고추포장에서 TSWV 매개 총채벌레는 꽃노랑총채벌레와 대만총채벌레였고 꽃노랑총채벌레의 TSWV 보독충율이 훨씬 높았다.
○ 3세부과제명 : 총채벌레의 TSWV 매개특성 구명 및 확산방지기술 개발
- TSWV 기주식물을 탐색하기 위해 TSWV가 발생하는 지점에서 40과 144종 1104점을 수집하여 검정한 결과 25과 65종이 기주식물로 확인되었다.
- TSWV가 발생했던 시설하우스 중 동계작물 재배 및 방치 하우스에서 기주식물을 조사한 결과 개밀 등 8종에서 감염되었으며, TSWV가 발생했던 3개 지역에서 이듬해 춘계 고추 육묘중인 시설하우스 내부에 발생하는 기주식물을 조사한 결과 갈퀴덩굴 등 7종에서 감염되었다.
- 특히 고추 육묘장 내에서 타 작물을 같이 육묘한 경우 이들 작물도 감염원이 됨을 확인하였다. 대단위 TSWV 감염원이 존재하는 지점에서는 이듬해 6월경 밖으로 나온 매개충에 의해 주변지역 작물과 잡초류가 급속하게 감염됨을 확인하였다.
○ 1협동과제명 : 충남지역 TSWV 발생 추적 및 이력 관리체계 구축
- 충남지역에서 2009년부터 2011년까지 토마토반점위조바이러스병 발병률은 평균 3.6%가 되었고, 2009년에는 6.7%, 2010년에는 2.4%, 2011년에는 1.6% 발생되었고, 특히 시설재배지역의 경우 5월 11일 최초 발생되어 6월 11일에 19.78%로 급격이 증가되고 그 이후는 완만히 증가되는 경향을 보였으나, 노지재배지역의 경우는 2% 내외로 낮은 발병율을 나타내었다.
- 토마토반점위조바이러스 발생조사 후 농가에 TSWV의 피해를 최소화하기 위하여 실시한 토양소독과 제초 및 살충제 살포는 이병률을 현저히 감소시켰고 수량에 있어서도 월등한 결과를 나타내었다.
○ 2협동과제명 : 전남지역 TSWV 발생추적 및 이력관리 체계구축
- 노지고추에서 전남지역 바이러스 발생상황은 10여 시군에서 발생되었으나 나주, 순천, 영광 등 3개지역이 상습발생지로 조사되었고, 순천, 나주, 장흥지역의 노지고추 개별육묘장에서 각각 1개소에서 발병이 확인되었다.
- 발병상습지 바이러스 발생패턴은 육묘장에서 발생된 포장의 경우 정식초기부터 지속적으로 발생이 증가하는 경향이었고, 건전묘 정식포장의 경우 6월상순부터 발생하여 지속적으로 증가하는 경향이었다.
○ 3협동과제명 : TSWV 변이 분석 및 병원성 관여 유전자 탐색
- 우리나라의 13개 TSWV 분리주의 전체 염기서열을 분석한 결과, 우리나라 TSWV는 크게 3그룹으로 구분되어지며, 기주보다는 지역에 따른 재조합이 일어남을 보였다.
- 재조합이 일어난 부분은 RNA depedent RNA polymerase부분으로 RdRp부분이 TSWV의 재조합 및 병원성에 매우 밀접한 관련이 있다는 것을 밝혀내었다.
○ 4협동과제명 : TSWV 저항성 마커 개발
- 국내에서 시판되고 있는 고추 품종을 포함한 고추 100 계통, 토마토 63 계통, 가지 37 계통의 TSWV 저항성 정도를 조사한 결과 육종소재로 활용가능한 저항성 개체를 선발하였다. 고추와 토마토의 TSWV 저항성은 고추의 경우 Tsw 이외에 열성과 보족적으로 작용하는 2개의 우성유전자가 존재하는 것으로 파악되었으며, 이들 가운데 국내 재래종인 수비초에서 새로운 TSWV 저항성 유전자인 Su를 발견하였다.
- 기존의 Tsw 연관 분자 표지인 SCAC568를 대체할 수 있는 E031DWN 분자표지를 개발하였으며, TSWV 저항성 개체선발에 매우 효율적임을 확인하였다.
Abstract
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Since the first report of a disease incidence caused by Tomato spotted wilt virus (TSWV) in Korea (Yesan, Chungnam Province, 2003), it has been gradually spread into various regions in Korea (12 cities in 2007, 17 cities in 2008, 23 cities in 2009, 25 cities in 2010, and 29 cities in 2011). TSWV cau
Since the first report of a disease incidence caused by Tomato spotted wilt virus (TSWV) in Korea (Yesan, Chungnam Province, 2003), it has been gradually spread into various regions in Korea (12 cities in 2007, 17 cities in 2008, 23 cities in 2009, 25 cities in 2010, and 29 cities in 2011). TSWV causes serious damages in production of many economically important crops including hot peppers, bell peppers, and tomatoes, which are members of the family Solanaceae. We purified a total of 22 TSWV isolates derived from 10 different regions including Chungyang and 12 diverse host plants including hot peppers. The pathogenicity and basic characteristics of 22 TSWV isolates are quite similar each other revealing that high conservancy of Korean TSWV isolates.
The western flower thrips, Frankliniella occidentalis, could successfully overwinter as a predominant thrips vector of TSWV only in an unheated greenhouse from December to March in Yesan, Chungnam Provice. RT-PCR analysis showed that the viruliferous rates of overwintering adult thrips in the greenhouses were very high ranging from 52.4% to 63.6%. In addition, other thrips vector like F. intonsa with relatively low viruliferous rates was identified from hot peppers in greenhouses and outdoor fields during summer season.
Population dynamics study was performed in greenhouses and outdoor fields in Suncheon, Jeonnam Province. Only F. occidentalis was identified in greenhouses containing pepper and chrysanthemum plants whereas both F. occidentalis and F. intonsa were found in outdoor fields. Interestingly, only F. occidentalis derived from outdoor fields was viruliferous while F. intonsa present in outdoor fields did not contain TSWV. Moreover, the viruliferous rates of F. occidentalis were much higher in greenhouses than in outdoor fields. These results indicate that greenhouses are the major survival as well as source places for viruliferous thrips. We also found that all Korean F. occidentalis isolates are closely related to those of cryptic species present in worldwide based upon the phylogentic analysis using 28S rDNA sequences.
To find host plants for TSWV, we collected 1104 plants belonging to 144 species and 40 families from the place where TSWV was identified. Consequently, 65 plant species belonging to 25 families were identified as host plants for TSWV. Many TSWV host plants were identified from weed plants grown in greenhouses such as couch grass and bedstraw.
Based on the three-year study from 2009 to 2011, optimum occurrence period of TSWV in Chungnam Province was from late May to early June. Occurrence rates of TSWV disease in Chungnam Province were 6.7% in 2009, 2.4% in 2010, and 1.6% in 2011. TSWV causes severe disease symptoms in hot peppers such as chlorotic spots, foliar necrosis, leaf bronzing, chlorotic rings, and fruit bronzing. Hot peppers are very often infected with other viruses. Korean TSWV seems to be transmitted by an irregular way. Effective strategies to control TSWV diseases are soil fumigation, spraying insecticide, and weed removal in TSWV infested area.
Seven hot pepper cultivars were tested against TSWV for resistance test but none of them were resistant. TSWV was also identified in various regions in Jeonnam province. For example, many regions in Naju, Suncheon, and Younggwang were severely damaged by TSWV while only one area in each region such as Naju, Suncheon, and Jangheung was affected by TSWV. In general, TSWV seems to be occurred from early June and the rate of TSWV infection was consistently increased until August. However, in the regions in which weeds were removed, TSWV was occurred one month later than in other regions where weeds are not eliminated. Thus, weed removal is an effective strategy to reduce TSWV disease.
We sequenced a total of 13 TSWV isolates from 9 various host plants in 11 different regions. The phylogenetic analysis based on 13 TSWV genome sequences revealed that the Korean TSWV isolates are divided into three groups displaying region specific sequence diversity rather than host specific. As compared to other plant viruses, the isolated Korean TSWV isolates are highly conserved. Recombination analysis identified three recombinants which are derived from pepper and chrysanthemum plants and the region of recombination was identified as RNA-dependent RNA polymerase which might be related to TSWV pathogenicity.
Symptomatic response and resistance were tested with a P0 pathotype of TSWV-Tn in various plants (100 accessions for peppers, 33 accesssions tomatoes, and 37 accessions for eggplants). The representative symptoms were leaf curling, yellowing, stem necrosis, and ring spot. Relatively high level of resistance was also found in the three Solanaceae accessions, which could be useful resources for TSWV resistance breeding program. In addition, two SCAR markers such as E031DWN and Sw5-2 were successfully developed for pepper and tomato plants.
목차 Contents
- 제출문 ... 1
- 요약문 ... 2
- SUMMARY ... 6
- 제1장 서론 ... 8
- 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 9
- 제1절 국내연구동향 ... 9
- 제2절 국외연구동향 ... 9
- 제3장 연구개발수행 내용 ... 11
- 제1절 바이러스 발생기작 및 피해경감 기술개발 ... 11
- 제2절 지역 및 작물별 TSWV 발생추적 및 이력관리체계 구축 ... 12
- 제3절 TSW V 변이 분석 및 병원성 관여 유전자 탐색 ... 13
- 제4절 TSW V 저항성 마커 개발 ... 14
- 제4장 연구개발수행 결과 ... 17
- 제1절 바이러스 발생기작 및 피해경감 기술개발 ... 17
- 제2절 지역 및 작물별 TSWV 발생추적 및 이력관리체계 구축 ... 43
- 제3절 TSW V 변이 분석 및 병원성 관여 유전자 탐색 ... 55
- 제4절 TSW V 저항성 마커 개발 ... 64
- 제5장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ... 90
- 제1절 목표대비 달성도 ... 90
- 제2절 정량적 성과 ... 91
- 제6장 연구개발결과의 활용계획 ... 97
- 제7장 중요 변동사항 ... 97
- 제8장 참고문헌 ... 98
- 주요 결과 요약서 ... 108
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