한국에 발생하는 배나무 검은별 무늬병 병원균의 특성과 병원성을 조사한 결과 한국에서 분리된 검은별 무늬병균의 분생자의 길이와 폭은 평균 $14.6-6.4\;{\mu}m$이었으며 분생자경의 길이와 폭은 평균 $13.5-4.6\;{\mu}m$이었다. 병원성 경정은 Flemish Beauty, Beurre Delicious, Winter Nelis (서양배), 신고(일본배)에 인공상처 접종한 결과 신고의 잎에서만 전형적인 검은별 무늬병의 병징이 재현 되었다. 이상의 결과로 보아 한국에서 발생하고 있는 배 검은별 무늬병균은 V. nashicola에 가까운 것으로 판정 되었다.
본 연구는 무기살균제, 식물추출물, 미생물 등 우리나라에 등록된 병해관리용 유기농자재 중 19종에 대해 배검은별무늬병균과 배붉은별무늬병균을 접종하고 배 잎 조직에서의 항균활성을 확인하고자 수행하였다. 배검은별무늬병균에 대해 황, 구리 등이 함유된 유기농자재 9종 중에서 대부분은 포자발아를 완전히 억제하였고, 일부 발아한 포자의 경우에도 부착기가 전혀 형성되지 않았으나 배붉은별무늬병균에 대해서는 석회황합제, 네오보르도, 흰가리스 등에 한하여 항균활성을 보였다. 식물추출물을 함유하는 유기농자재 중 흰가루자바는 배 검은 별무늬병균의 분생포자 발아를 완전하게 억제하였으며 배 붉은별무늬병균에 대해서도 71.6% 수준으로 비교적 높은 포자발아 억제효과를 보였다. 미생물 함유 제제로써 청고탄(Streptomyces griseus)은 배검은별무늬병균에 대해 88.8%의 포자발아억제율을 보이고 부착기도 형성하지 않으며 세포간에 자재집적이 확인되지 않았다. 탑시드(Paenibacillus polymyxa)는 배검은별무늬병균과 배 붉은별무늬병균에 대해 포자발아억제율이 각각 71.0%와 90.6% 수준이며 부착기형성도 이뤄지지 않았다. 향후 직접적인 접촉으로 인하여 발생되는 보호효과뿐만 아니라 미생물 대사산물과 천연화합물이 지니고 있는 유도저항성 효과도 고려하여 포장조건에서 누적적으로 살포하면서 종합적인 항균활성을 검토할 필요가 있다.
The molecular understanding of resistance and susceptibility of host plants to scab, a most threatful disease to pome fruit production worldwide, is very limited. Comparing resistant line '93-3-98' to susceptible one 'Sweet Skin' at seven time points of 0, 0.5, 1, 2, 3, 4, 8 days post inoculation, RNA-sequencing data derived from infected and mock-inoculated young leaves were analyzed to evaluate the tolerant response and to mine candidate genes of pear to the scab pathogen Venturia nashicola. Analysis of the mapped reads showed that the infection of V. nashicola led to significant differential expression of 17,827 transcripts with more than 3-fold change in the seven pairs of libraries, of which 9,672 (54%) are up- and 8,155(46%) are down-regulated. These included mainly receptor (NB-ARC domains-containing, CC-NBS-LRR, TIR-NBS-LRR, seven transmembrane MLO family protein) and transcription factor (ethylene responsive element binding, WRKY DNA-binding protein) related gene. An arsenal of defense response of highly resistant pear accessions derived from European pear was probably supposed no sooner had V. nashicola infected its host than host genes related to disease suppression like Polyketide cyclase/dehydrase and lipid transport protein, WRKY family transcription factor, lectin protein kinase, cystein-rich RLK, calcium-dependent phospholipid-binding copine protein were greatly boosted and eradicated cascade reaction induced by pathogen within 24 hours. To identify transcripts specifically expressed in response to V. nashicola, RT-PCRs were conducted and compare to the expression patterns of seven cultivars with a range of highly resistant to highly susceptible symptom. A DEG belonging to the PR protein family genes that were higher expressed in response to V. nashicola suggesting extraordinary role in the resistance response were led to the identification. This study provides the first transcriptional profile by RNA-seq of the host plant during scab disease and insights into the response of tolerant pear plants to V. nashicola.
Venturia nashicola에 의한 검은별무늬병 저항성 품종을 육성하기 위하여 저항성 유전자원 탐색을 1997~1999년까지 국립원예특작과학원 포장검정 및 인공 접종을 실시하여 저항 성친으로 서양배 "청마려"을 선발하였다. 농촌진흥청 국립원예특작과학원 과수과에서 고품질 만생종 "만수"에 "청마려"를 1997년에 교배하여 저항성 우량 계통인 중간모본 "원교나-흑성 2호" 을 2008년에 선발하였다. 2008년 만개일은 4월 19일로 "만수" 보다 1일 늦고, "청마려"보다 7일 정도 빠르며 수세는 강하고 수자는 직립형이다. 검은별무늬병에 "청마려"와 "Bartlett"과 같이 강하고 "신고", "원황"등 국내 주요 재배 품종들과 교배 친화성이 있다. 과실은 만개 후 180일경에 성숙되어 양친에 비해 20일 정도 성숙 일수가 짧으며, 과형은 방추, 과피는 황녹갈색이다. 평균과중은 484 g, 당도는 $13.2^{\circ}Brix$이며 과즙량은 중~다이다 석세포가 적고 동양배의 아삭아삭함이 있다.
배 검은별무늬병 고도저항성 '93-3-98'과 고도감수성 '스위트스킨'간의 suppression subtractive hybridization 분석을 통해 '93-3-98'에서 특이적으로 발현되는 pathogenesis-related 10 (PR-10) 유전자를 분리하여 PyrcpPR-10으로 명명하고 기관 및 품종별 발현양상을 분석하였다. 단편염기서열의 rapid amplification of cDNA ends PCR을 통해 PyrcpPR-10 유전자는 전체길이가 743bp이고, 480bp의 ORF와 159개의 아미노산을 가지는 것으로 확인되었다. PyrcpPR-10 유전자의 염기서열은 '황실리'(저항성), '감천배'(중도저항성), '원황'(중도감수성), '신고', '스위트스킨'(고도감수성)은 동일하였으나 'Bartlett'(고도저항성)은 일부 염기서열의 차이를 보였다. BLAST X를 통한 다른 식물 종의 PR-10 아미노산과 비교에서 64 ~ 98%의 상동성을 보였고 공통적으로 GXGGXG motif를 가지고 있었다. 기관 및 조직별 PyrcpPR-10 유전자의 발현량은 꽃잎이 가장 높았으며 다음으로 잎, 꽃대, 눈, 수피 순이었다. 저항성과 감수성 품종에 따른 PyrcpPR-10 유전자의 발현양상은 모든 품종에서 접종 24시간 후 급격히 증가였으며, 특히 'Bartlett', '93-3-98', '황실리'에서 높게 발현되었고 '감천배', '원황'의 경우 저항성 품종에 비해 상대적으로 낮았으며, 고도 감수성 '신고', '스위트스킨'은 발현이 가장 낮았다. 배에서 분리한 PyrcpPR-10 유전자는 검은별무늬병 저항성에 직접 연관되는 것으로 추정된다.
Fluxapyroxad/pyraclostrobin 합제와 살균제를 9회 처리하는 처리체계의 검은별무늬병 방제효과를 조사하였다. 살균제가 처리되지 않은 무처리구의 이병엽률은 58.4%, 그리고 이병과율은 100%로 살균제 효과를 평가하기에 충분하였다. Fluxapyroxad/pyraclostrobin 합제만을 7회 처리한 처리구의 이병엽률은 평균 6.3%로 나타났고 방제가는 89.2%로 조사되었으며, 이병과율은 평균 16.7%, 방제가는 83.3%로 조사되었다. 서로 다른 계통의 살균제를 9회 처리한 검은별무늬병 처리체계의 효과를 조사한 결과, 이병엽률은 5.0%, 이병과율은 13.3%로, 각각의 방제가가 91.4%와 86.7%로 조사되었다. Fluxapyroxad/pyraclostrobin 합제 처리구와 비교해 보았을 때, 살균제를 9회 처리하는 처리체계에서 잎과 과실 모두에서 검은별무늬병의 발병률이 다소 낮게 나타났으나, 통계적인 유의성은 보이지 않았다. 이러한 결과는 수출전업농가에서 사용 가능한 새로운 살균제의 선발을 통한 효율적인 방제가 이루어 진다면 검은별무늬병 방제체계를 확립하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 생각한다.
'신화' 품종은 농촌진흥청 국립원예특작과학원 배시험장에서 1995년에 '화산'의 뛰어난 맛과 부드러운 육질의 과실특성과 꽃눈의 분화 및 유지성이 좋은 '신고'의 재배적 특성을 가져 재배가 용이한 품종을 육성하기 위하여 '신고'에 '화산'을 교배하였다. 2004년에 1차 선발하고 2009년에 최종선발 하였다. '신화'의 수세는 강하고, 수자는 반개장성으로 수체특성은 종자친인 '신고'와 유사하다. 특히 꽃눈이 많고, 유지성도 좋아 수체관리가 용이하다. 화기 특성에 있어서 '신화'의 개화기는 4월 11일로 종자친인 '신고'와 비슷하다. 또한 꽃가루도 적어 수분수로 2가지 이상의 품종을 재배해야 한다. '신화'는 검은무늬병(Alternaria kikuchiana)에 포장 저항성을 나타내었고, 검은별무늬병(Venturia nashicola)에 비교적 강하다. 수확기는 나주에서 9월 15일 전후로 화산보다 10일 빨리 수확할 수 있다. 과형은 편원형이며 과피색은 수확기에 황갈색이다. 평균과중 627g이고, 당도는 $13.0^{\circ}Brix$이다. 육질은 부드럽고 과즙이 풍부하여 식미가 우수하다. 상온에서 30일 보관이 가능하다.
우리나라의 대부분의 배 재배 농가에서는 검은별무늬병과 붉은별무늬병의 방제를 위해 저항성 발달위험이 높은 EEI를 빈번하게 사용해 왔다. 검은별무늬병이 상습적으로 발생하고 EBI를 오랫동안 사용해 온 울산과 나주에서 검은별무늬 병균을 채취 하여 difenoconazole, fluquinconazole, flusilazole, fenarimol 및 hexaconazole 의 5종 EEl에 대한 감수성을 검정했다. EBI를 함유하는 배지상에서 $EC_{50}$값이 base-line의 평균값 보다 크게 높아진 균주가 산발적으로 발견되었으므로 감수설 저하 또는 저항성 균주가 분포하는 것으로 추정되었다. 그런데 포트에 재배한 배나무 묘목에 5종의 EBI를 권장사용농도로 포트에 살포하고 3시간 동안 풍건시킨 후, 울산과 나주에서 채취한 포자를 직접 인공 접종한 결과, 울산의 5필지 중 3필지와 나주의 4필지 모두에서 채취한 균은 hexaconazole을 처리한 나무에서 무처리보다 더 높은 이병엽율을 보였으므로 그를 포장에서 채취한 균주집단에는 이 약제에 대해 고도의 저헝성을 갖는 것이 포함된 것으로 판단되었다. 또 울산의 두 과수원에서 채취한 균은 flusilazole에 대해서도 같은 반응을 보였으므로 역시 그 약제에 대해 저항성인 것으로 밝혀졌다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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