시중에 판매되는 대목품종 6종에 대하여 유묘의 뿌리를 병원세균 현탁액에 침지하는 방법으로 접종하여 풋마름병에 대한 저항성을 검정한 결과 저항성에서 '신청강'이 최고이고 'B-블로킹'이 다음이었다. 이들 6종 대목 품종에 '도태랑'을 접목한 묘를 대목에서와 같은 방법으로 풋마름병균을 접종하여 비닐하우스와 노지 포장에 재배하여 풋마름병 발생을 조사하였다. 결과 대목 검정에서와 같이 접목 식물에서도 '신청강' 접목 식물에서 풋마름병 발생이 가장 적었으며, '울트라', '파이팅', 'B블로킹', '스페셜', '커넥션' 접목묘의 순으로 낮은 발병도를 보였다. 접목묘의 발병도는 대목의 발병도, 즉 저항성과 대체로 일치하였다. 무접종 접목묘를 정상적 조건에서 재배하여 대목별 수량 반응을 조사한 결과 접수 토마토의 개화일수와 수량, 그리고 과실의 크기와 당도에 미치는 대목의 영향은 미미하거나 차이가 없었다. 접목묘와 함께 대목품종을 재배하여 대목의 개화일수 등 원예적 형질과 접수 식물의 당해 원예적 형질간의 상관을 분석한 결과 개화일수와 과고에서만 유의의한 부의 상관이 관찰되어 대목의 원예적 형질이 접수의 원예적 형질에 직접적으로 영향을 주지는 않는 것으로 나타났다. 따라서 토마토 풋마름병의 효과적 방제와 수량증대를 위해서는 높은 수준의 저항성과 접수의 생육과 수량을 지원하는 능력이 우수한 품종의 선발 보급이 필요하다.
Nguyen, Hoa Thi;Yu, Nan Hee;Park, Ae Ran;Park, Hae Woong;Kim, In Seon;Kim, Jin-Cheol
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제27권10호
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pp.1763-1772
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2017
This study aimed to isolate and characterize antibacterial metabolites from Pharbitis nil seeds and investigate their antibacterial activity against various plant pathogenic bacteria. The methanol extract of P. nil seeds showed the strongest activity against Xanthomonas arboricola pv. pruni (Xap) with a minimum inhibition concentration (MIC) value of $250{\mu}g/ml$. Among the three solvent layers obtained from the methanol extract of P. nil seeds, only the butanol layer displayed the activity with an MIC value of $125{\mu}g/ml$ against Xap. An antibacterial fraction was obtained from P. nil seeds by repeated column chromatography and identified as pharbitin, a crude resin glycoside, by instrumental analysis. The antibacterial activity of pharbitin was tested in vitro against 14 phytopathogenic bacteria, and it was found to inhibit Ralstonia solanacearum and four Xanthomonas species. The minimum inhibitory concentration values against the five bacteria were $125-500{\mu}g/ml$ for the n-butanol layer and $31.25-125{\mu}g/ml$ for pharbitin. In a detached peach leaf assay, it effectively suppressed the development of bacterial leaf spot, with a control value of 87.5% at $500{\mu}g/ml$. In addition, pharbitin strongly reduced the development of bacterial wilt on tomato seedlings by 97.4% at $250{\mu}g/ml$, 7 days after inoculation. These findings suggest that the crude extract of P. nil seeds can be used as an alternative biopesticide for the control of plant diseases caused by R. solanacearum and Xanthomonas spp. This is the first report on the antibacterial activity of pharbitin against phytopathogenic bacteria.
본 연구는 마커이용여교잡(marker-assisted backcross, MAB)을 통한 내병성 토마토 신품종육성에 필요한 기초 정보를 얻기 위해 수행되었다. TYLCV, 시들음역병, 청고병, 흰가루병에 내병성인 공여친 계통 10종과 이병성이지만 우수 원예형질을 지닌 회복친 계통 4종에 대해 병리검정과 TYLCV 내병성 연관 분자마커 분석을 수행하였다. MAB를 위한 회복친 유전자 선발(background selection)용 마커개발을 목표로 SOL Genomics Network에 공시된 토마토 유전자지도(reference map)로부터 전 게놈에 균등히 분포된 108개(염색체 당 평균 9개) SSR 마커를 분석하여, 총 303개의 다형성 마커를 기반으로 공여친, 회복친 계통 간 유연관계를 분석하였다. 그 결과, 유사도 값의 전체 범위는 0.33-0.80으로계통 간 가장 높은 유사도 값(0.80)을 나타낸 것은 청고병에 저항성인 '10BA333'와 '10BA424'이었고, 가장 낮은 유사도 값(0.33)을 나타낸 것은 시들음역병에 내병성인 야생종 L3708(Solanum pimpinelliforium L.)과 청고병에 저항성인 '10BA424'이었다. 유사도 값을 이용하여 UPGMA 분석한 결과, 유사도 0.58를 기준으로 나누었을 때 3개의 군(cluster)으로 분류되었는데, 대부분 동일한 내병성을 지닌 공여친계통 간 유전적 거리가 가까워 이들은 공통된 저항성 재료를 이용한 육성과정에서 파생된 계통일 것이라 판단되었다. 계통수(dendrogram)를 기준으로 유전적 거리가 지나치게 멀지 않으면서 비교적 다수의 회복친 유전자 선발용 SSR 마커의 확보가 가능한 여교배 조합(공여친 ${\times}$ 회복친)은 TYLCV 내병성의 경우 'TYR1' ${\times}$ 'RPL1', 청고병의 경우 '10BA333' 또는 '10BA424' ${\times}$ 'RPL2', 흰가루병의 경우 'KNU12' ${\times}$ 'AV107-4' 또는 'RPL2'로 판단되었다. 시들음역병의 경우 내병성 공여친인 'L3708'은 야생종으로서 모든 회복친 계통들과 유전적 거리가 매우 멀었으며, 적절한 조합은 유사도 값이 0.41이며 계통 간 45개의 다형성 SSR 마커가 선발된 'L3708' ${\times}$ 'AV107-4'로 판단되었다.
2001년 기상의 특징은 3월부터 5월까지 계속된 극심한 가뭄과 생육기간 내내 계속된 고온현상 그리고 별다른 태풍의 내습 없이 9, 10월 수확기 맑은날의 지속으로 요약할 수 있다. 벼는 순조로운 기상 때문에 잎, 이삭도열병, 세균성벼알마름병, 흰잎마름병, 잎집무늬마름병의 발생이 예년에 비해 경미하였으나, 감비추진 정책에 의해 생육후기 깨씨무늬병이 발생하여 전국적으로 문제시되었으며 그동안 발생이 적었던 줄무늬잎마름병이 경기, 충청, 호남 서해안지역을 중심으로 많이 발생하였다. 고추는 생육기 비가 많이 왔던 전남북 지역에서 역병 발생이 심하였으며 토마토와 오이는 대부분 예년에 비해 병발생이 적었다. 수박의 경우는 꽃자리 부분이 썩는 푸른곰팡이병이 전국적으로 발생하였으며 CGMMV는 전년에 비해 상당폭 발생면적이 감소하였고 노지재배의 경우 탄저병 발생이 예년에 비해 심하였다. 참외와 딸기도 전년에 비하여 병발생이 경미하였으며 예년에 발생이 많았던 참외의 급성위조증상도 발생이 대폭 감소하였다. 마늘·양파의 흑색썩음균핵병은 봄철의 가뭄과 고온현상으로 병발생의 전년의 절반수준으로 감소하였다. 감자의 풋마름병은 발병포장이 증가하는 경향이었으며 고구마의 덩굴쪼김병도 발생이 감소하였다. 사과의 경우 전반적으로 병 발생이 예년에 비해 경미하였으며 배는 흰가루병이 많이 발생하였다. 맥류의 붉은곰팡이병은 예년처럼 거기 발생이 없었다.
본 연구는 토마토 수경재배에서 풋마름 병원균의 분포와 침입 및 전파경로를 구명하여 풋마름병 방제의 기초 자료를 얻고자 수행하였다. 배양액 재배시스템에서 토마토 풋미름병의 발생정도별로 배양액탱크, 배지, 폐액에서 병원균의 밀도를 검정한 결과 20% 정도 발병된 포장의 폐액에서는 19,000cfu/mL의 밀도로 검출되었으며 연작연수가 많을수록 병 발생이 심하였다. 토마토 펄라이트 수경재배시스템에서 토마토 풋마름병의 발생전파 과정은 최초 발생지점으로부터 좌우로 급속히 전파되었다. 토마토 풋마름병 발생포쟁에서 병원균의 유입경로를 추적한 결과 육묘 중에 감염되는 경우와 웹스 주변의 이병된 토양에서 감염되는 경우로 크게 두 가지 방법으로 유입되는 것으로 생각된다. 또한 시판용 토마토 종자에서는 풋마름병원균이 검출되지 않았다.
Ralstonia solanacearum은 풋마름병(bacterial wilt)을 일으키는 종자 전염 병원세균으로 한번 발생하면 방제가 매우 어려운 병이다. 따라서 Ralstonia solanacearum는 한국을 비롯한 여러 나라에서 식물검역병으로 지정되어있다. 본 연구에서는 가지과 종자로부터 Ralstonia solanacearum 검출할 수 있는 PCR 방법을 개발하였다. 프라이머 RSJH-F와 RS-JH-R는 오직 Ralstonia solanacearum race 1, 3으로부터 401 bp 크기의 DNA를 증폭하였다. 1차 PCR 증폭산물의 내부에서 디자인 된 nested PCR 프라이머인 RS-JH-F-ne and RS-JH-R-ne는 오직 Ralstonia solanacearum로부터 131 bp 크기의 DNA를 증폭하였다. 이들 프라이머들은 토마토, 고추를 포함한 가지과 종자 추출액으로부터 어떤 비특이적 DNA도 증폭하지 않았다. 인공적으로 병원균을 접종한 가지과 종자를 이용하여 병원균 검출 민감도를 비교하였을 때, 본 연구에서 개발한 nested PCR 방법이 ELISA나 반선택배지보다 100배 높은 민감도를 보여주었다. 따라서, 본 연구에서 개발한 PCR 방법들은 가지과 종자로부터 Ralstonia solanacearum를 검출하는 매우 유용한 방법으로 생각된다.
근권세균은 식물 생육과 건강 증진에 중요한 역할을 하며 생물학적 스트레스뿐만 아니라 저온, 고온, 건조 및 염과 같은 비생물적 스트레스에도 내성을 부여한다. 본 연구는 토마토에 생물적 및 비생물적 스트레스를 완화시키는 기능을 가진 식물생장촉진 근권세균(plant growth promoting rhizobacteria, PGPR)을 선발하는 것을 목표로 하였으며 토마토 근권에서 Variovorax sp. PMC12균주를 분리하였다. PMC12균주는 in vitro에서 PGPR의 특성으로 알려진 암모니아, IAA, 시드로포아 및 ACC 탈아민효소를 생성하였다. PMC12 균주를 처리한 토마토는 대조구에 비해 염, 저온 및 건조 스트레스 조건에서 지상부 생체중이 유의적으로 높았다. 또한 PMC12 균주를 처리한 토마토는 Ralstonia solanacearum에 의한 세균성 시들음병에 대한 저항성이 증가되었다. 결과적으로 PMC12 균주는 식물의 비생물적 스트레스 및 생물적 스트레스에 대한 감수성을 감소시키는 유망한 생물학적 방제제 및 생물활성제로 사용될 수 있을 것으로 전망된다.
충북지역 토마토 시설재배지 토양의 풋마름병 병원균(Ralstonia solanaceaum)의 오염도 및 분리균의 특성을 조사하였다. 총 133개 조사 토양 중 27개 토양에서 선택배지로부터 R. solanacearum이 분리되어, 전체 시설재배지 토양의 20.3%가 풋마름병균에 오염되어 있음을 나타냈다. 오염 토양에서 병원균의 밀도는 토양 g당 $10^{2.4}$ cfu로 조사되었다. 병든 토마토로부터 분리한 12균주를 포함한 총 71개의 분리균주는 모두 레이스 1이었고, 35개 균주가 생리형 3으로, 36개 균주가 생리형 4로 구분되었다. 전체 분리균의 88% 이상이 각각 oxolinic acid 0.5$\mu\textrm{g}$/ml, streptomycin 25 $\mu\textrm{g}$/ml, tetracycline 5 $\mu\textrm{g}$/ml and cupric sulfate 375 $\mu\textrm{g}$ml(1.5 mM)을 함유한 nutrient agar에서 생장이 억제되었고, 전체균주의 11.3%, 4.2% and 5.6%가 각각 감수성균주의 최소억제농도보다 10배 이상의 oxolinic acid, streptomycin, tetracycline가 함유된 배지에서 생장하였다. 5개 균주는 2개의 살세균제에 동시에 그리고 1개 균주는 3개의 살세균제 모두에 저항성을 보였다.
토마토 뿌리에서 분리한 Chryseobacterium sp. T16E-39 균주는 식물생육촉진과 역병, 시들음병에 대한 억제효과가 있었다. 이 균주의 유전체 염기서열은 4,873,888 염기쌍이었으며 G + C 함량은 35.22%이었다. 이 유전체는 4,289개 단백질 유전자, 15개 rRNA 유전자, 71개 tRNA 유전자를 포함하였다. T16E-39 균주의 유전체에서 인산가용화, 식물호르몬 조절, 항산화 활성, 키틴 분해, 제9형 분비시스템에 관여하는 유전자를 확인하였으며, 이들 유전자는 식물의 생육을 촉진하고 병발생을 억제하는 기작과 관련되어 있을 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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