• Molecules and Cells
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• 제39권5호
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• pp.426-438
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• 2016

Plant disease resistance occurs as a hypersensitive response (HR) at the site of attempted pathogen invasion. This specific event is initiated in response to recognition of pathogen-associated molecular pattern (PAMP) and subsequent PAMP-triggered immunity (PTI) and effector-triggered immunity (ETI). Both PTI and ETI mechanisms are tightly connected with reactive oxygen species (ROS) production and disease resistance that involves distinct biphasic ROS production as one of its pivotal plant immune responses. This unique oxidative burst is strongly dependent on the resistant cultivars because a monophasic ROS burst is a hallmark of the susceptible cultivars. However, the cause of the differential ROS burst remains unknown. In the study here, we revealed the plausible underlying mechanism of the differential ROS burst through functional understanding of the Magnaporthe oryzae (M. oryzae) AVR effector, AVR-Pii. We performed yeast two-hybrid (Y2H) screening using AVR-Pii as bait and isolated rice NADP-malic enzyme2 (Os-NADP-ME2) as the rice target protein. To our surprise, deletion of the rice Os-NADP-ME2 gene in a resistant rice cultivar disrupted innate immunity against the rice blast fungus. Malic enzyme activity and inhibition studies demonstrated that AVR-Pii proteins specifically inhibit in vitro NADP-ME activity. Overall, we demonstrate that rice blast fungus, M. oryzae attenuates the host ROS burst via AVR-Pii-mediated inhibition of Os-NADP-ME2, which is indispensable in ROS metabolism for the innate immunity of rice. This characterization of the regulation of the host oxidative burst will help to elucidate how the products of AVR genes function associated with virulence of the pathogen.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.266-266
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• 2022

The outbreaks of blast, bacterial blight and viral diseases have been increasing in early maturing rice cultivating areas in the central northern regions, recently. As the occurrence of sudden insects pests and disasters increases due to global climate warming, it is urgent to develop a variety of disaster-tolerant, high-quality varieties in response. This study was carried out to elucidate the characteristics of early-maturing, high-quality and multiple disease resistant rice variety, Cheolweon109 that was adapted to cultivation in the mid-mountainous regions of the central northern regions. Cheolweon109 was derived from a cross between Suweon546, medium maturing variety, and Sangju44 which is early maturing and resistant to blast, bacterial blight and rice stripe virus. The heading date of Cheolweon109 was July 30, 3 days later than Odae. The culm length of Cheolweon109 was 79 cm, which was about 5 cm taller than Odae, and the ripening ratio was 85.1%, which was 10% higher than that of Odae. This variety had 5.54 MT/ha of milled rice productivity, which was 99% of the Odae. Although Cheolweon109 was tall, it was strong against lodging. It was strong against bacterial blight (K1, K2, K3 race), rice stripe virus, and the pre-harvest sprouting which rate was 2.4%. The appearance of the grains of rice was clean, the glossiness was 70.6, and the head rice ratio was 95.3% high. Because Cheolweon109 had superior disease resistance, disaster resistance, and high quality than Odae, it was expected that can be used to expand the diversity of early maturing and high-quality rice varieties in central northern regions.

• The Plant Pathology Journal
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• 제28권3호
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• pp.317-321
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• 2012

Plants are the promising reservoirs for natural products with their diverse secondary metabolites. Many invasive plants have been introduced in Korea, which adversely affect on the native ecosystem but holds difficulty removing them due to their proliferation. In this study, we evaluated disease control efficacy of methanol extracts from four invasive plant species against 7 representative crop pathogens. Methanol extract of Phytolacca americana effectively suppressed rice blast, tomato gray mold, and tomato late blight in a dose dependent manner. The methanol extract of Amorpha fruticosa also exhibited potent antifungal activity against pepper anthracnose in a concentration dependent way. These data suggest that the extracts of P. americana and A. fruticosa can be developed as plant disease protection agents against rice blast, tomato gray mold, tomato late blight, and pepper anthracnose. Furthermore, more extensive research will be required to identify and isolate active compounds from problematic invasive plant species to develop valuable agrochemicals.

• 한국작물학회지
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• 제65권3호
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• pp.172-181
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• 2020

고시히카리는 도열병과 쓰러짐에 약하지만 밥맛 좋은 쌀로 유명하고, 육성된 지 60년이 넘은 지금까지도 일본에서 가장 많이 재배되는 품종이다. 고시히카리에 도열병에 강하면서 생육이 빠른 백일미를 교배한 RIL집단(KBRIL)에서 도열병 저항성에 대한 유전분석을 수행하여 저항성 유전자의 염색체 상 위치를 규명하고, 고시히카리의 우수한 미질을 보유하면서 도열병에도 강한 계통을 선발하기 위해 본 연구를 수행하였다. 주요 결과는 다음과 같다. 1. 고시히카리×백일미 RIL 394계통과 모·부본의 도열병 저항성(전주, 남원) 및 주요 농업형질을 조사하고, 유전 분석을 위해 사용된 142계통으로 총 130개 SNP 마커, 1,272.7cM의 유전자지도를 작성하였다. 도열병 저항성 QTL 분석 결과 전주에서는 1번 염색체의 qBL1.1이, 남원에서는 전주와 동일한 qBL1.1과 추가로 2번 염색체의 qBL2.1이 탐지되었다. 2. RIL 394계통의 qBL1.1과 qBL2.1 유전자형을 도출하고 각 QTL의 백일미 대립인자 집적에 의한 도열병 저항성 강화 효과를 관찰하였다. 전주에서는 qBL1.1의 경우에만 백일미 대립인자 집적에 의하여 도열병 저항성이 강화되었다. 반면 남원에서는 qBL1.1, qBL2.1 모두 백일미 대립인자가 집적될 때 도열병 저항성이 강화되었다. qBL1.1, qBL2.1은 출수기, 간장, 수장, 수수를 포함한 주요 농업형질에는 영향을 미치지 않았다. 3. 고시히카리×백일미 RIL 394계통 중에서 출수기와 간장을 기준으로 고시히카리와 유사하면서 도열병에 약/강한(KS/KR) 계통과 백일미와 유사하면서 도열병에 강한(BR) 계통을 각 15계통씩 선발하였다. KR 그룹은 완전 미율이 가장 우수하여 밥맛 검정, 수량성 등 추가조사를 통해 고시히카리의 우수한 밥맛을 지니면서 도열병 저항성을 보유한 고품질 밥쌀용 품종개발에 활용할 계획이다. 또한 BR그룹은 미질이 우수하면서 출수가 빠른 고품질 품종 개발에 유용할 것으로 기대된다.

• 농약과학회지
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• 제6권2호
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• pp.87-95
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• 2002

야외에서 채집한 27종 식물의 메탄올 추출물의 벼 도열병, 벼 잎집무늬마름병, 토마토 잿빛곰팡이병, 토마토 역병, 밀 녹병 및 보리 흰가루병에 대한 방제효과를 실험하였다. 벼 도열병에 대하여는 환삼덩굴, 비비추, 맥문동, 황기 추출물이, 잿빛곰팡이병에 대해서는 닭의장풀 추출물이, 보리 흰가루병에 대하여는 황기 추출물이 그리고 밀 녹병에 대하여는 비비추, 맥문동, 까마중 그리고 황기 추출물이 우수한 방제효과를 보였다. 이들 중 밀 녹병에 대하여 방제효과가 우수한 4종 시료를 선발하여 이들의 방제 특성을 조사하였나. 맥문동과 까마중 추출물은 밀 녹병에 대한 예방효과가 다른 추출물에 비하여 우수하였으며, 치료효과는 황기 추출물은 우수하였으나 까마중 추출물은 다소 미약한 치료활성이 있었다. 식물 추출물의 침투이행성은 엽육이행과 엽간이행으로 실험하였는데, 4종 추출물 모두 엽간이행은 거의 없었으나, 엽육이행은 우수하였다. 식물추출물의 약효지속성은 대부분 좋았으며 특히 비비추와 까마중 추출물은 약제처리 7일 후에도 95% 이상의 방제가를 보였다. 이들 결과를 종합해 보면 4종 식물 추출물 특히 까마중 추출물은 포장에서 밀 녹병에 대하여 우수한 방제효과를 보이리라 생각된다.

• 식물병연구
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• 제16권2호
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• pp.183-190
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• 2010

1999년부터 2008년까지 우리나라에서 발생하는 벼의 주요 병해에 대한 발생상황을 조사하였다. 잎도열병은 2000년에 0.85%의 병반면적률을 보인 이후 2008년에는 0.02%로 지속적으로 감소한 반면에 이삭도열병의 경우에는 출수기부터 호숙기까지 그 해의 기상조건에 따라 불규칙적으로 발생하였다. 잎집무늬마름병은 2001년에 10.2%의 병반고율로 가장 적었고 2007년에 21.4%로 가장 많이 발생하였는데 8월 중순에서 하순 사이의 일조시간과 병반고율 사이에 상관계수가 $-.0.88^*$로 부의상관을 나타내었다. 깨씨무늬병은 충북, 경북, 경남 지방에서는 2001년에 발생이 심한 이후에 급격히 그 정도가 감소한 반면에 충남, 전북, 전남 지방에서는 2005년 이후로 발생이 증가하였다. 이삭누룩병은 2000년에 전국적으로 7.59%의 발병수율을 보인 후에 급격히 감소하였는데 출수기인 8월 하순의 강우량과 상관계수 $0.94^{**}$로 고도의 정의 상관을 나타냈다. 흰잎마름병은 전남, 전북, 경남, 충남의 상습지에서 2003년 이후로 심하게 발생하였다.

• 한국식물학회:학술대회논문집
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• 한국식물학회 1985년도 워크샵 및 심포지엄 북한산국립공원의 식생
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• pp.19-22
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• 1985

Magnaporthe grisea (Hebert) Barr (anamorph: Pyricularia grisea) is a typical heterothallic Ascomycete and the causal agent of rice blast, one of the most destructive diseases on rice (Oryza sativa L.) worldwide. The interactions between cells of the pathogen and those of the host involve a complex of biological influences which can lead to blast disease. The early stages of infection process in particular may be viewed as a sequence of discrete and critical events. These include conidial attachment, gemination, and the formation of an appressorium, a dome-shaped and melanized infection structure. Disruption of this process at any point will result in failure of the pathogen to colonize host tissues. This may offer a new avenue for developing innovative crop protection strategies. To recognize and capture such opportunities, understanding the very bases of the pathogenesis at the cellular and molecular level is prerequisite. Much has been learned about environmental cues and endogenous signaling systems for the early infection-related morphogenesis in M. grisea during last several years. The study of signal transduction system in phytopathogenic filamentous fungi offers distinct advantages over traditional mammalian systems. Mammalian systems often contain multiple copies of important genes active in the same tissue under the same physiological processes. Functional redundancy, alternate gene splicing, and specilized isoforms make defining the role of any single gene difficult. Fungi and animals are closely related kingdoms [3], so inferences between these organisms are often justified. For many genes, fungi frequently possess only a single copy, thus phenotype can be attributed directly to the mutation or deletion of any particular gene of interest.

• 한국식물병리학회:학술대회논문집
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• 한국식물병리학회 2005년도 한국식물병리학회 임시총회 및 춘계학술발표회
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• pp.12-12
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• 2005

• 식물병연구
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• 제27권4호
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• pp.129-136
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• 2021

벼는 전 세계 30억 인구의 식량 공급원으로 아시아 인구의 약 절반이 쌀을 식량자원으로 의존하며 100개 이상의 국가에서 재배되고 있다. 따라서 벼의 병해충에 따른 경제적 손실과 수확량 감소는 식량 수요와 공급을 위협할 수 있다. 벼에 발생하는 병해충을 방제하기 위해 가장 일반적으로 사용되는 방법은 농약을 통한 화학적 방제이다. 그러나 이러한 농약을 통한 환경 오염, 잔류 독성, 내성 병원균 출현, 토양 품질 저하 및 생물 다양성 파괴 등의 문제를 야기할 수 있다. 벼의 병해를 방제하기 위한 최근의 대안으로 미생물을 포함한 환경친화적인 생물학적 방제에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 미생물 작용제는 식물 병원균과의 경쟁, 항생제 효과 및 기생을 통해 식물 병을 방제 할 수 있다. 벼 근권에서 분리한 미생물들, 예를들어 Bacillus spp., Pseudomonas spp., Trichoderma sp. 등은 벼에 발생하는 다양한 곰팡이 및 세균 병들에 대한 생물 방제제로 사용가능성이 보고되었는데, 특히 벼도열병, 벼 잎집무늬마름병, 벼 흰잎마름병, 벼 깨씨무늬병 및 벼 키다리병을 방제하는 것으로 보고되었다. 이 리뷰에서는 벼에 발생하는 다양한 병에 대한 생물 방제제로서 미생물들이 적용된 연구들에 대하여 논의하였다.

• 한국균학회소식:학술대회논문집
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• 한국균학회 2014년도 추계학술대회 및 정기총회
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• pp.11-11
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• 2014

Fungal pathogens have huge impact on health and economic wellbeing of human by causing life-threatening mycoses in immune-compromised patients or by destroying crop plants. A key determinant of fungal pathogenesis is their ability to undergo developmental change in response to host or environmental factors. Genetic pathways that regulate such morphological transitions and adaptation are therefore extensively studied during the last few decades. Given that epigenetic as well as genetic components play pivotal roles in development of plants and mammals, contribution of microbial epigenetic counterparts to this morphogenetic process is intriguing yet nearly unappreciated question to date. To bridge this gap in our knowledge, we set out to investigate histone modifications among epigenetic mechanisms that possibly regulate fungal adaptation and processes involved in pathogenesis of a model plant pathogenic fungus, Magnaporthe oryzae. M. oryzae is a causal agent of rice blast disease, which destroys 10 to 30% of the rice crop annually. Since the rice is the staple food for more than half of human population, the disease is a major threat to global food security. In addition to the socioeconomic impact of the disease it causes, the fungus is genetically tractable and can undergo well-defined morphological transitions including asexual spore production and appressorium (a specialized infection structure) formation in vitro, making it a model to study fungal development and pathogenicity. For functional and comparative analysis of histone modifications, a web-based database (dbHiMo) was constructed to archive and analyze histone modifying enzymes from eukaryotic species whose genome sequences are available. Histone modifying enzymes were identified applying a search pipeline built upon profile hidden Markov model (HMM) to proteomes. The database incorporates 22,169 histone-modifying enzymes identified from 342 species including 214 fungal, 33 plants, and 77 metazoan species. The dbHiMo provides users with web-based personalized data browsing and analysis tools, supporting comparative and evolutionary genomics. Based on the database entries, functional analysis of genes encoding histone acetyltransferases and histone demethylases is under way. Here I provide examples of such analyses that show how histone acetylation and methylation is implicated in regulating important aspects of fungal pathogenesis. Current analysis of histone modifying enzymes will be followed by ChIP-Seq and RNA-seq experiments to pinpoint the genes that are controlled by particular histone modifications. We anticipate that our work will provide not only the significant advances in our understanding of epigenetic mechanisms operating in microbial eukaryotes but also basis to expand our perspective on regulation of development in fungal pathogens.