보고서 정보
주관연구기관 |
국립식량과학원 National Institute of Crop Science |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2014-02 |
과제시작연도 |
2011 |
주관부처 |
농촌진흥청 Rural Development Administration(RDA) |
등록번호 |
TRKO201400011093 |
과제고유번호 |
1395022805 |
사업명 |
국책기술개발 |
DB 구축일자 |
2014-07-05
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201400011093 |
초록
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Ⅳ. 연구개발결과
제 1협동과제에서는 벼 포장에서 변색을 보이는 이병립을 육안으로 조사한 결과 2011년에 익산과 고창, 김제, 군산 지역에서 이병수율이 약간 높았으나 평균적으로 0.1%이병수율을 보여 전반적으로 발생이 적은 편이었고 수집한 변색미를 습실 처리한 결과 세균류보다 곰팡이류 분리율이 높아 세균에 의한 감염보다 곰팡이에 의한 감염이 많은 것으로 판단 되었다. 변색미를 나타낸 시료만 모아서 진단용 primer를 이용하여 진단한 결과 1차 수집종자에서 Burkholderia glumae는 10.2%, F usarium
Ⅳ. 연구개발결과
제 1협동과제에서는 벼 포장에서 변색을 보이는 이병립을 육안으로 조사한 결과 2011년에 익산과 고창, 김제, 군산 지역에서 이병수율이 약간 높았으나 평균적으로 0.1%이병수율을 보여 전반적으로 발생이 적은 편이었고 수집한 변색미를 습실 처리한 결과 세균류보다 곰팡이류 분리율이 높아 세균에 의한 감염보다 곰팡이에 의한 감염이 많은 것으로 판단 되었다. 변색미를 나타낸 시료만 모아서 진단용 primer를 이용하여 진단한 결과 1차 수집종자에서 Burkholderia glumae는 10.2%, F usarium moniliforme는 24.6%, 2차 수집종자에서 Burkholderia glumae는 2.4%, F usarium moniliforme는 43.1% 감염된 것으로 보였으며 변색된 이삭을 수집하여 변색립율을 조사한 결과 전체 평균 58%로 조사되었다. 육안상 세균병 병징으로 판단되는 증상은 4종류로 구분 되었으며 4종류 증상 중 전형적인 세균벼알마름병 증상(병징A)과 내영갈변병 증상(병징D)보다 갈색으로 얼룩지거나(병징B) 갈색점무늬증상(병징C)이 25∼27%로 더 많은 것으로 조사되었다. 4종류 병징 모두에서 세균벼알마름병이 감염된 것으로 분석되었으며 벼흰잎 마름병과 세균줄무늬병은 감염되지 않은 것으로 조사되어 종자전염되는 세균병 중 세균벼알마름병이 이삭의 변색에 주원인 병해 임을 확인하였다. 벼에 발생하는 세균병을 병징별로 구분하여 감염 병원균을 분석한 결과 복합감염이 많아 고유병징을 육안으로 찾아내기가 쉽지 않았으며, 병원균 농도를 102~106cfu/ml로 조절하여 종자 침종으로 접종한 다음 발아율과 성묘율을 조사한 결과 병원균 농도가 증가할수록 발아율과 성묘율이 감소함을 알 수 있었고 농도가 높은 경우 발아가 되었더라도 성묘가 되지 못하고 고사하였다. 포장에서 세균벼알마름병균을 자연감염시킨 종자의 충실도를 조사한 결과 불충실종자율이 78.9%로 세균벼알마름병에 감염된 종자를 파종하면 발아율과 육묘중에 영향을 미치는 것으로 판단 되었으며 염수선 처리를 하면 세균벼알마름병 감염종자를 걸러 제거할 수 있으므로 염수선만으로도 발아율을 증가시킬 수 있어 건전하게 육묘할 수 있다. 감염종자를 염수선하면 포장에서 병발생이 적어 무감염종자(건전종자)와 동일한 병발생을 보이므로 염수선 효과에 의해 병발생을 현저히 감소시키고 수량의 차이도 없었으며, 염수선 처리를 하면 포장에서 세균벼알마름병 발생을 경감시켜 관행과 대등한 수량을 얻을 수 있으며 무소독구에서는 키다리병 감염에 의해 수량이 감소한 것으로 판단된다. 또한 두유에 발생하는 세균병 발생조사를 위해 주요 세균병인 들불병과 불마름병을 조사하였으며 품종별 불마름병 병반면적률은 대황콩>한올콩>대원콩>새올콩>태광콩>대풍콩 순으로 대황콩이 불마름병에 가장 감수적인 것으로 나타났으며 대풍콩이 불마름병에 강한 것으로 나타났다.
제 1세부과제에서는 벼와 콩에 발생하는 각각의 세균병 3종을 동시에 진단할 수 있는 다중진단 프라이머 조합을 개발하기 위하여 1차적으로 각각의 병원세균에만 특이적으로 반응하는 프라이머들을 선발하였고 다중 진단법을 이용하였다. 벼 흰잎마름병, 세균성줄무늬병, 세균벼알마름병의 대조균주는 한국농업미생물자원센터(Korean Agricultural Culture Collection, KACC) 및 익산에서 분양받아 -70℃ 초저온 냉동고에 보관하면서, 각각 PSA.C, TSA, KB.C 배지에서 배양하여 실험에 사용하였고, 콩에서의 종자전염성 세균인 콩 불마름병, 콩 세균성점무늬병, 콩들불병원균의 병원을 이병주로부터 분리하여 확보하였으며 대조균주는 한국농업미생물자원센터(Korean Agricultural Culture Collection, KACC)에서 분양받아 -70℃ 초저온 냉동고에 보관하면서, TSA배지(Tryptic soy agar medium) 에서 배양하여 실험에 사용하였다. 프라이머 제작을 위해서 벼 세균병 3종의 목표 유전자의 염기서열은 Burkholdera glumae와 Avidovorax avenae subsp. avenae는 16~23s rRNA 의 I SR 영역을 이용하여 프라이머를 제작하였고, X anthomonas oryzae pv. oryzae는 transposase A 유전자를 이용하여 세균 검출을 위한 각 프라이머 간섭이 없는 조합을 선발하였으며, 콩 세균병 3종의 목표 유전자의 염기서열은 NCBI GenBank에서 박테리오신(bacteriocin)과 파이토톡신(phytotoxin) 유전자를 탐색하여, NCBI 프라이머 작성 프로그램에서 각각의 진단 프라이머를 설계하였다. 불마름병의 glycinecin A(NCBI NO. AF281069), 들불병의 tabtoxin(NCBI NO. DQ187985) 유전자, 세균점무늬병의 coronatine(NCBI NO. U09027) 의 정보를 이용하여 프라이머를 제작하였다. 제작된 프라이머는 각각의 세균 검출을 위한 각 프라이머 간섭이 없는 조합을 선발하여 PCR 민감도와 프라이머 특이성 확인 후 동시 진단을 위한 PCR 조건 확립하되 종자전염성 세균의 동시진단 검정을 위해 순수 DNA가 아니라 세균 균총을 바로 이용한 유전자 증폭 가능한 direct-mPCR 조건을 확립하였다.
제 2세부과제의 주요 결과는 다음과 같다. 벼 수확 후 건조온도(40, 50, 60℃)에 따른 발아율 차이는 없었으나, 80℃에서는 발아가 되지 않았다. 벼 수확시기에 따른 키다리병 발생은 년차간에 차이는 있었으나, 수확시기에 따른 차이는 없었다. 종자 소독제 9종에 대한 처리결과 키다리병 방제효과는 Prochloraz > Prochloraz copper chloride complex + Tebuconazole > Hexaconazole+Prochloraz 순이었다. 벼 주요품종별로 키다리병 감염률과 발병률을 조사한 결과 자연 감염된 12품종 중에서 남평벼 70.8%, 호품 54.2%, 신동진 20.8%, 호농 20.8%, 순으로 감염률이 높았으나, 못자리에서 발병률은 보석찰 11.9%, 호품 6.9%, 호평벼 6.3% 순이었고 포장에서 발병률은 보석찰 16.2%, 호품 6.8%, 일품 5.4%, 호평 4.1% 순이었다. 그러나 키다리병균 포자를 접종한 12품종에서의 감염률은 98~100%로 높았고, 발병률은 접종시기별로 출수기 55%, 유숙기 49%, 호숙기 39%, 황숙기 39%, 순으로 발병이 되었고, 품종간에도 병 발병 차이가 인정되었다.
제 2 협동과제에서는 세균벼알마름병 방제를 위해 벼의 종자에서 방제효과가 우수한 미생물을 선발하고, 16S rDNA 분석을 통하여 P seudomonas sp. JBCS1880로 명명하였다. 본 균주를 벼의 종자에 106 and 107 CFU/ml 농도로 처리하였을 경우 무처리의 발병도 (65.5)에 비해 각각 43.5 및 41.3로 감소하였으며, 108 CFU/ml을 처리할 경우 약 61.8%의 방제효과를 보였다. 또한, 1×107 및 1×108 CFU/ml농도로 처리하였을 경우 생체중이 각각 16.7% 및 66.7% 증가하였다. 또한, 온실에서 그 효과를 검정한 결과 JBCS1880균주의 처리에 의한 발병도는 15.0으로 방제효과는 62.5%였는데, 이는 세균벼알마름병의 방제약제로 등록되어있는 카프로파미드·프로클로라즈망가니즈·이미다클로프리드의 발병율 16.0 보다 비슷하거나 우수한 효과로 온실에서의 생육촉진에 의한 생체중의 증가가 무처리 대비 49.6%이고, 환경에 대한 무해를 고려하면 우수한 방제수단인 것으로 판단된다. 또한, 식용색소를 기반으로한 코칭처리제에 의해 방제효과가 증진됨을 확인하였다. JBCS1880균주의 방제기작을 구명하기 위해 길항력을 조사한 결과 B. glumae, X . o. pv. oryzae, P . cichorii, X . a. pv. glycines 같은 세균병원균에 대한 길항력은 우수하였으나, F usarium moniliforme, P yricularia grisea, Rhizoctonia solani 등과 같은 진균병원균에 대한 길항력은 없었다. JBCS1880균주는 siderophore 및 protease를 생산하였고, 인산가용화능이 있었으나, IAA나 HCN은 생산하지 않았다. 한편, 콩의 근권에서 분리한 균주는 Alaligenes faecalis JBCS1294로 동정되었는데, 107 및 108 CFU/ml 처리시에는 발병율이 각각 60% 및 20%를 보여, 108 CFU/ml 처리시 방제효과는 77.8%로 우수한 효과를 보였다 또한, 1×108 CFU/ml 농도로 조절하여 JBCS1294처리했을 때 무처리에 비해 생체중과 활력지수가 각각 21.6% 및 38.4%가 증가되었는데, 줄기와 뿌리의 길이는 각각 13.1% 및 11.5%가 증가하였다. 콩의 잎에 처리 후 7일째에는 1.1×106 CFU/cm2의 농도가 유지되었고, 14일후에도 5.3×105 CFU/cm2농도가 유지되어 비교적 안정적으로 식물체의 표면에 정착하여 생존하는 것을 확인할 수 있었다. JBCS1294균주는 X . a. pv. glycines에 대하여 높은 항균활성을 보였으며, 이외에도 세균병원균인 P . cichorii 및 진균병원균인 B. cinerea에 대해 약한 정도의 항균활성이 있었으나, 다른 병원균에 대한 항균력은 없는 것으로 확인되었다. Siderophore를 생성하지 않고, 인산의 가용화 능력, HCN 및 IAA 생산능은 없는 것으로 조사되었는데, salicylic acid는 생성하는 것으로 확인되었다.
Abstract
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A worldwide increase of agricultural land destined for production of seed together with an expansion of international trade and tighter restrictions for movement of seed and germplasm have increased the interest in seed health testing. Increased knowledge about the effect of seed– borne pathogens on
A worldwide increase of agricultural land destined for production of seed together with an expansion of international trade and tighter restrictions for movement of seed and germplasm have increased the interest in seed health testing. Increased knowledge about the effect of seed– borne pathogens on seed quality has contributed to this interest. Disease prevention strategies are particularly important in controlling bacterial diseases since there are few other control options. Rice (Oryza sativa L.) is an important crop that currently sustains more than half of the global population. Burkholderia glumae (bacterial grain rot), X anthomonas oryzae pv. oryzae (bacterial leaf blight), and Acidovorax avenae subsp. avenae (bacterial brown stripe) are major seed-borne pathogens of rice, and they pose an increasingly important threat to global rice production. Rapid and accurate microbial identification is an essential component of pathogen inspection and survey programs. Soybean ( (L.) Merrill) is one of the most important edible legumes in the world due to high nutritional value and high seed protein content. Among soybean diseases, bacterial diseases are often the major factor limiting the yield of soybean, and they are economically important wherever soybean is grown. In this study, we provide the development of multiplex PCR method for the simultaneous detection of three major bacterial diseases on soybean seeds: Bacterial pustule (X anthomonas axonopodis pv. glycines), Wildfire (P seudomonas syringae pv. tabaci), and Bacterial blight (P seudomonas syringae pv. glycines). Also, Biological control using microorganisms is considered a promising alternative to chemical control, whether applied individually or as a part of an integrated management program. In this study we isolated and selected novel bacterial strain to control bacterial panicle blight of rice plant and bacterial pustule of soybean plant. The efficacies for biocontrol of each disease were assayed and application methods are developed.
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제출문 ... 2
- 요약문 ... 3
- SUMMARY ... 9
- 목차 ... 10
- 제 1 장 서 론 ... 11
- 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 12
- 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 14
- 제 1 협동과제: 주요 종자전염성 세균병 발생생태 및 모니터링 ... 14
- 제 2 세부과제: 주요 종자전염 병원균의 종자검정 및 진단기술 개발 ... 23
- 제 3 세부과제: 벼 종자 건전도에 따른 종자소독제의 반응 및 주요 품종별 키다리병 발생특성 구명 ... 29
- 제 2 협동과제: 유용미생물 등을 이용한 주요 종자전염성 세균 병해의 제어 기술 개발 ... 35
- 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ... 60
- 1. 세부과제별 정성적 연구목표대비 달성도 ... 60
- 2. 정량적 목표대비 달성도 ... 61
- 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 62
- 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 62
- 제 7 장 기타 중요 변동사항 ... 62
- 제 8 장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구장비 현황 ... 62
- 제 9 장 참고문헌 ... 63
- 끝페이지 ... 70
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