Kor. J. Hort. Sci. Technol. 30(2):185-191, 2012 DOI http://dx.doi.org/10.7235/hort.2012.11140
병저항성 육종을 위한 고추 유전자원의 저항성 평가
이상준ㆍ김병섭* 강릉원주대학교 식물생명과학과
Evaluation of Pepper Genetic Sources (Capsicum spp.) for Disease Resistance Breeding
Sang Jun Lee and Byung Sup Kim*
Department of Plant Science, Gangneung-Wonju National University, Gangneung 210-702, Korea
Abstract. For initiation of resistance breeding program of the red pepper, 21 PR (Phytophthora resistance) cultivars, 36 cultivars collected from USA and ‘Supermanitta’ which is a susceptible cultivar against phytophthora blight were assayed against phytophthora blight, powdery mildew, and anthracnose. For seedling assay of phytophthora blight, three different mating type strains of Phytophthora capsici were used (A1, A2, Sterile).
The result showed that most of the pepper of PR cultivars were resistance or moderately resistance at each mating type. ‘Yeokganghongjanggun’ was resistant to all three P. capsici strains and ‘PR-Datta’ and ‘PR-Manitta’
were resistant or moderately resistant at each type. In case of the collected cultivars, ‘NuMex J.E.Parker’, ‘Omni Color’, and ‘SCM334’ were resistant to all the three types and some cultivars including ‘Sweet Banana’ and
‘Tabasco’ were moderately resistant to each type fungi. ‘Orange Habanero’ and ‘Black Cuban’ were resistant to powdery mildew and ‘Supermanitta’ and ‘PR Keumdong’ were moderately resistant, while ‘Santa Fe Grande’,
‘NuMex Pinata’ and ‘Puya’ were very susceptible. In the case of anthracnose, ‘Aji Limon’ and ‘Capsicum baccatum var. pendulum 3-4’ were resistant and ‘Pobalno’, ‘Omni Color’, ‘Negro’, ‘Mesilla’, ‘Mulato’, ‘Bhut Jolokia’, ‘Big Dipper’, ‘Black Cuban’, ‘NuMex Pinata’, and ‘NuMex Big Jim’ were moderately resistant.
The most PR cultivars except ‘Taesan’ were susceptible or very susceptible. These resistant individuals identified through this experiment can be used as sources of resistance to pepper pathogens in the future breeding programs.
Additional key words: pepper anthracnose, phytophthora blight, powdery mildew
*Corresponding author: [email protected]
※ Received 4 December 2011; Revised 25 January 2012; Accepted 31 January 2012. 본 연구는 농림수산식품부 농림기술개발사업의 채소병리 검정지원사업단(과제번호: 609002-5호)의 지원에 의해 이루어진 것이다.
서 언
고추는 우리나라에 1614년에 도입되어 국민의 식생활에 빼놓을 수 없는 중요한 조미채소로서 농가수입에 있어서 중 요한 소득원이 되어 왔으며 2009년 연간 생산액이 1조 2300 억 원으로 조미 채소작물 중에서도 가장 많이 재배되는 작 물이다. 고추에는 비타민 A, C, E 등의 함량이 풍부하여 고 추에 대한 소비자의 수요가 매년 일정치는 않지만 증가하고 있으며 조미채소뿐만 아니라 생식, 색소, 의약품 등의 원료 로서 많은 수요가 요구되는 작물로 앞으로도 그 수요가 꾸 준히 증가할 것으로 기대되고 있다(Bosland, 1996).
그러나 앞에서 언급한 바와 같이 고추는 농가에 있어 고
소득 작물이기 때문에 농가에서는 비옥한 경작지에 연작을 하고 있으며 심지어 산간경사지에까지 고추재배지역이 확 대되고 있다. 이에 따라 토양 병원균의 증가로 고추재배에 큰 타격을 주고 있는 실정이다(Hwang, 2002). 우리나라 고 추에 발생하는 식물병은 바이러스병 11종, 세균병 6종, 균류 병 28종, 선충병 3종이 보고되었다(KSPP, 2009). 현재 보 고된 식물병 중 역병, 탄저병, 흰가루병은 노지포장 및 시설 재배 포장에서 매년 발생하여 막대한 피해를 주고 있으므로 고추의 재배 시 이들 병해의 방제는 작황을 좌우하는 중요 한 요인이다(Kim et al., 2009; Yoon et al., 2004).
고추의 병을 방제하기 위해서 현재 화학적 약제의 사용, 윤작, 길항 미생물을 이용한 방제, 저항성 품종을 이용한 재
배와 같은 방법이 사용되고 있다. 하지만 약제살포는 토양 전염원을 효율적으로 제거할 수 없고 최근 소비자들의 추세 가 유기농산물을 선호하고 있는 점을 고려할 때 단점으로 작용할 수 있다. 또한 훌륭한 길항미생물을 선발하는 것은 어려우며 이들 길항미생물들이 지속적으로 토양에 정착하 여 바람직한 방제효과를 나타내지 않기 때문에 저항성을 보 이는 고추품종을 육성, 재배하는 것이 재배자의 입장에서 가장 경제적이고 이상적인 방제법이라 할 수 있다(Hwang, 1995). 저항성 품종을 육성하기 위해서는 우선 저항성 유전 자원을 수집하는 것이 우선시 되어야 한다. 이에 따라 국내 에서도 저항성 품종을 선발하기 위한 많은 연구가 진행되었 다(Kim, 1986; Kim and Hwang, 2002; Lee et al., 2001, Yoon et al., 2004).
따라서 본 실험은 고추 유전자원의 병저항성 검정을 실시 하여 고추의 주요 병에 대한 저항성 재료를 확보하고 고추 의 주요 병에 대한 저항성 품종 육성의 기초자료로 활용하 고자 실시하였다.
재료 및 방법
공시재료
본 실험에서는 현재 국내에서 판매되고 있는 고추역병 저 항성 계통인 PR계통 21품종, 미국 뉴멕시코 주립대학교에 서 들여온 외래종 36품종 및 역병 감수성 대조품종으로 시 판품종인 ‘슈퍼마니따’를 사용하여 역병, 탄저병, 흰가루병 저항성을 검정하였다.
고추역병균은 2005년부터 2007년까지 경기도를 포함한 총 7개 지역에서 분리한 균주와 충북대학교에서 분양 받은 총 153균주를 공시하였다. 그 중 서로 다른 반응형을 나타내 는 세 균주(KPC-1, KPC-7, MY-1)를 표준균주로 채택하였 다(Lee et al., 2010). 각각의 균주들은 한달에 한 번씩 V8 juice agar가 첨가된 100 × 20mm Petri dish에 계대배양을 실시하여 26℃의 incubator에 보존하였다.
접종 및 병 발생
고추 육묘는 농우바이오 상토(초록이)를 채운 50공 plastic tray에 파종하였다. 고추역병 접종은 고추가 본엽이 7-8엽이 되었을 때 뿌리를 흐르는 물에 깨끗이 씻어 35mL의 증류수 가 첨가된 Palcon tube에 각 품종/계통을 10주씩 3반복(총 30주)으로 넣은 후, V8 juice agar medium에서 일주일 동안 배양시킨 표준균주의 agar disc를 직경 7.0mm의 cork borer 를 이용하여 떼어낸 후 agar disc 5조각을 Palcon tube에 직 접 접종하였다(Bosland and Lindsey, 1991). 고추 탄저병과
흰가루병 실험을 위하여 각 고추 품종/계통을 2009년 4월 29일 강릉시에 위치한 강릉원주대학교 실험포장에 실험구 당 10주씩 난괴법 3반복으로 정식하였으며 탄저병 실험구 는 스프링쿨러로 관수하여 자연발병을 유도하였고, 활물기 생균인 흰가루병 실험은 저면관수하여 자연발병을 유도하 였다.
저항성 평가
각각 품종들의 역병 저항성 정도를 확인하기 위하여 총 10일 동안 2-3일 간격으로 0-5의 기준을 두고 저항성 정도 를 표기 하였다. 그 기준은 다음과 같다: 0 = 병징 없음/건강 한 식물체; 1 = 잎의 황화 그리고 줄기 괴사 없음; 2 = 약간 의 줄기 괴사증상; 3 = 중간정도의 줄기괴사 증상 및 약간의 시들음 증상; 4 = 심각한 줄기 괴사 그리고 심각한 시들음 증상; 5 = 식물체 고사. 각각의 품종들은 다음과 같이 저항 성 정도가 기록되었으며 0은 저항성으로 -로 표기하였고, 0.1-2.0은 중도저항성으로 +로 표기하였으며, 2.1-4.0은 감 수성으로 ++로, 4.1-5.0은 심각한 감수성으로 +++로 표기하 였다. 흰가루병과 탄저병의 저항성 검정은 정식을 하고 자 연발병 후 각각 100일과 120일 후에 육안검정을 실시하였 다. 흰가루병은 Kim et al.(2009)이 이용한 조사방법으로 발병 도를 조사하였다. 발병도는 0-4까지 나누었으며, 0 = 발병없 음, 1 = 병반면적율 1-5% 미만, 2 = 5.1-20%, 3 = 20.1-40%, 4=40.1% 이상으로 구분하여 조사하였다. 이 때 저항성 정도는 0은 저항성으로 –로, 0.1-2.0은 중도저항성으로 +로, 2.1-3.0은 감수성으로 ++로, 3.1 이상은 심각한 감수성으로 +++로 표 기하였다. 탄저병은 각 고추 품종/계통별로 시험구 전체의 성숙과를 대상으로 이병과율을 조사하였다(Yoon et al., 2004).
이 때 무발병은 저항성으로 –로, 이병과율 0.1-2.0%은 중도 저항성으로 +로, 이병과율 2.1-20.0%는 감수성으로 ++로, 이병과율 20.1%이상은 심한 감수성으로 +++로 표기하였다.
결과 및 고찰
국내 역병 저항성 품종(PR 품종) 21품종, 외국 도입종 36 품종 및 역병 감수성 대조품종으로 고추의 주요 병 저항성 검정을 실시하였다. 고추 유묘에 대한 역병 저항성 검정 결 과 21개의 PR 품종들 중 ‘PR 다따’를 포함한 8품종이 특정 한 교배형을 가지는 균주에 저항성 반응을 나타냈지만 모든 표준균주에 저항성 반응을 나타낸 품종은 ‘역강홍장군’이 유일하였다(Table 1). 외래종의 경우 ‘NuMex 6-4’품종을 포 함한 13개 품종이 특정한 균주에 저항성 반응을 나타냈으 나, 세 균주 모두에 대하여 ‘Aji Limon’, ‘Omni Color’ 그리고
Table 1. The disease resistance of 58 peppers to Phytophthora blight, anthracnose, and powdery mildew.
Cultivar
Disease severity Phytophthora blight
Anthracnose Powdery mildew
KPC-7z MY-1 KPC-1
Super manitta +++y +++ ++ + +
PR Galmuri + ++ + ++ ++
PR Keumdong + ++ ++ ++ +
PR Kiripbaksu ++ ++ + ++ +
PR Datta - - + ++ ++
PR Daechon + + + ++ +
PR Manitta - - + ++ +
Muhanjilju ++ + ++ +++ +
PR Bobae - + ++ ++ +
PR Sangseang - + - ++ ++
PR Ildeunggongsin - ++ + +++ ++
PR Chambut + ++ + ++ +
PR Power ++ + ++ ++ ++
PR Palgwang + + + ++ +
Kangreukjosanggun ++ ++ - ++ +
Dokyacungcung ++ + ++ ++ ++
Mansahyungtong + - - ++ ++
Bulsajo - - + ++ +
Yeokganghongjanggun - - - ++ +
Tantandaemok + - + ++ +
Taesan - + + + +
Hanpanseung + + ++ ++ +
NuMex 6-4 - + - ++ ++
NuMex Big Jim + + - + ++
NuMex Conquistador Ntx Nt Nt ++ ++
NuMex Espanola improved + - - ++ ++
NuMex Joe E. Parker + ++ + +++ ++
NuMex Sandia Nt Nt Nt ++ ++
Jalapèno Early + + ++ ++ +
Jalapèno M ++ +++ ++ ++ +
NuMex Pinata + + + + +++
NuMex Primavera Nt Nt Nt ++ +
Black Cuban Nt Nt Nt + -
NuMex Centennial - + + ++ +
NuMex Twilight - + - ++ +
Aji Limon - - - - +
Anaheim - + + ++ ++
Bhut Jolokia Nt Nt Nt + -
Big Dipper Nt Nt Nt + ++
Cascabella - ++ ++ ++ ++
Chainese Giant - + + ++ ++
Guajillo + + - ++ ++
Mulato - - + + +
Mesilla Nt Nt Nt ++ +
Table 1. (Continued)
Cultivar
Disease severity Phytophthora blight
Anthracnose Powdery mildew
KPC-7 MY-1 KPC-1
Negro + + - + +
NuMex Suave Orange ++ ++ ++ + ++
Omni Color - - - + +
Orage Habanero + + + ++ -
Ornamental Pepper (U.S.A) + ++ + ++ +
Ornamental Pepper (K.N.U) - + + + +
Pobalno + + - ++ ++
Puya + + + + ++
Serrano + + - ++ +
Sapinish Piquillo - + + ++ +
Sweet Banana + + + ++ ++
Tabasco + + + + +
SCM334 - - - Nt Nt
Capsicum baccatum var. pendelum 3-4 + - + - Nt
zKPC-7, A1 mating type; MY-1, A2 mating type; KPC-1, Sterile (Lee et al., 2010).
y-, resistant; +, moderately resistant; ++, susceptible; +++, very susceptible.
xNt, not tested.
A B C
Fig. 1. Disease resistance assay to phytophthora blight (A, susceptible; B, moderately resistant; C, resistant).
기존에 저항성 품종으로 보고되었던(Bosland, 1993, Ortega et al., 1991) ‘SCM334’이 저항성을 나타내는 것으로 조사 되었다(Table 1 and Fig. 1). 이 결과로 미루어 기존 역병 저항성 품종으로 알려진 PR계통들의 저항성이 무너짐을 확 인할 수 있었다. 이러한 결과는 역병균주의 병원력에 변이 가 일어난다는 Hwang(2002)과 Ham et al.(1991)의 연구결 과와 국내에 A1과 A2균이 모두 분포하고 있기 때문에 저항 성 품종을 보급할 경우 역병균의 A1과 A2균주간의 교배로 품종의 저항성을 극복하는 균으로 진화하여 저항성을 무력 화시키게 될 가능성이 있다는 Song et al.(2002)의 연구결과
와 관계가 있는 것으로 보여진다. 따라서 본 실험에서 역병 저항성 품종인 PR품종들의 저항성이 무너진 것은 역병균의 병원성 분화에 의해 서로 다른 교배형을 가지는 균주에 대 하여 감수성 반응 나타낸 것으로 사료된다(Lee et al., 2010).
본 실험을 통해 역병 저항성 품종 육종 시 모든 판별균주 대해 저항성을 나타낸 ‘역강홍장군’, ‘Aji Limon’, ‘Omni Color’는 역병 저항성 계통으로 보고됐던 ‘SCM334’,
‘PI123469’ 등의 품종 외에도 역병 저항성 품종 육성을 위 한 유전자원으로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.
탄저병 저항성 검정 결과 모든 PR품종들은 탄저병에 대하
A
B
C
D
E
F
Fig. 2. Disease resistance assay to anthracnose (A, NuMex Joe. E. Parker; B, Jalapeno M; C, Muhanjilju; D, Pendulum 3-4; E, Ancho; F, Aji Limon).
A B C
D E F
Fig. 3. Disease resistance assay to powdery mildew (A, PR Sangsaeng; B, Dokyachungchung; C, PR Galmuri; D, Black Cuban;
E, Orange Habanero; F, Super Manitta).
여 감수성인 것으로 조사되었다. 외래종의 경우 중도 저항성 을 나타내는 몇몇 품종은 확인할 수 있었지만 대부분의 품종 이 감수성인 것으로 나타났다. 그 중 탄저병에 저항성을 나 타낸 품종은 ‘Aji Limon’과 ‘C. baccatum var. pendelum 3-4’인 것으로 조사되었다(Table 1 and Fig. 2). 이러한 결과 는 탄저병에 강한 육종재료는 현재까지 C. chinense와 C.
baccatum에서만 보고되어지고 있고(AVRDC, 1999; Berke
et al., 1999; Yoon et al., 2004), 국내에서 많이 재배하고 있 는 C. annuum에는 저항성 유전자원이 없는 것으로 알려져 있다는 보고와 일치하는 것으로 보여진다. ‘Aji Limon’과
‘C. baccatum var. pendulum 3-4’는 C. baccatum에 속하는 고추이며 ‘C. baccatum var. pendulum 3-4’는 CMV(Cucumber mosaic virus)와 PVY(Potato virus Y)에도 저항성을 갖는 것 으로 이미 보고되었다(Green and Kim, 1994). ‘Aji Limon’
의 경우 역병과 탄저병에 저항성을 나타내어 병저항성 육종 을 위한 유전자원으로서의 가치가 있을 것으로 사료된다 (Table 1 and Fig. 2).
국내에서 고추 흰가루병은 매년 발생하며 특히 시설재배 에서 심각한 피해를 주고 있다(Kim et al., 2009). 이 병의 방제에 저항성 품종의 이용이 효율적이지만 흰가루병에 대 한 저항성 검정 결과 조사한 국내 품종 중에는 저항성을 보이는 품종은 없는 것으로 나타났다(Table 1). 외래 도입 종의 경우 ‘Black Cuban’, ‘Bhut Jolokia’, ‘Orange Habanero’
가 저항성을 가진 것으로 나타났다(Table 1 and Fig. 3).
Blazquez(1976)는 대부분의 감미종은 흰가루병에 저항성이 라고 하기도 하였으나 C. annuum에는 저항성이 매우 귀한 것으로 보고하였다. 따라서 대부분의 품종이 C. annuum인 국내 품종에는 흰가루병에 저항성이 나타나지 않은 것으로 보여진다. 고추 재배 시 흰가루병에 대하여 감수성 품종을 재배할 경우 더욱 심하게 발병하기 때문에 국내 품종 및 외 래도입종에서 흰가루병 저항성 유전자원을 확보하는 것이 중요하다고 생각된다. ‘Black Cuban’은 C. annuum에 속하 는 고추이다. 국내에서 선호하는 고추형은 아니지만 흰가루 병 저항성 유전자원으로 활용가치는 있는 것으로 사료된다.
‘Bhut Jolokia’와 ‘Orange Habanero’는 C. chinense에 속하 는 매우 매운 고추로 ‘Bhut Jolokia’는 2007년도 Guinness Book에 세계에서 가장 매운고추로 등록이 되어 있기도 하 다(http://en.wikipedia.org/wiki/Bhut_Jolokia_chili_pepper).
이러한 자원은 흰가루병 저항성 유전자원으로 가치를 확인 할 필요가 있다.
초 록
본 시험은 고추의 육종을 위한 병 저항성 고추를 선발하 고자 하였다. 국내에서 시판중인 역병 저항성 품종인 PR계 통 21품종, 미국에서 도입해온 36품종과 역병감수성 품종인
‘슈퍼마니따’를 사용하여 역병, 탄저병, 흰가루병의 병 저항 성 검정을 수행하였다. Phytophthora capsici에 의해 발병하 는 고추역병의 유묘검정은 서로 다른 교배형(A1, A2, Sterile) 을 가지는 3 균주를 사용하여 접종하였다. 그 결과 대부분의 PR계통 고추들은 각각의 교배형에 대하여 저항성 또는 중 도저항성을 나타내는 것으로 조사되었다. ‘역강홍장군’은 서 로 다른 교배형의 세 가지 균주에 대하여 저항성을 나타냈으 며, ‘PR-다따’와 ‘PR-마니따’는 각각의 교배형에 저항성 또는 중도저항성을 보였다. 외래종의 경우, ‘NuMex J.E.Parker’,
‘Omni Color’과 ‘SCM-334’ 품종은 세 가지 균주에 저항성 을 나타냈고, ‘Sweet Banana’와 ‘Tabasco’를 포함한 몇몇
품종들은 각각의 균주에 중도저항성을 나타냈다. 흰가루병 에 대하여 ‘Orange Habanero’, ‘black Cuban’은 저항성을 나타냈으며, ‘슈퍼마니따’와 ‘PR 금동’은 중도저항성을 나 타냈다. ‘Santa Fe Grnade’, ‘NuMex Pinata’ 품종은 흰가루 병에 매우 심한 감수성인 것으로 조사되었다. 탄저병의 경 우, ‘Aji Limon’과 ‘C. baccatum var. pendelum 3-4’ 품종은 저항성인 것으로 조사되었다. ‘Pobalno’, ‘Omni Color’, ‘Negro’,
‘Mesilla’, ‘Mulato’, ‘Bhut Jolokia’, ‘Big Dipper’, ‘Black Cuban’, ‘NuMex Pinata’와 ‘NuMex Big Jim’은 중도저항성 을 나타내는 것으로 조사되었다. ‘태산’을 제외한 대부분의 PR계통들은 탄저병에 대하여 감수성 내지 심한 감수성인 것으로 확인되었다. 본 연구에서 확인된 저항성 개체는 이 후에 고추 병저항성 육종에 유용한 유전자원으로 이용될 수 있다.
추가 주요어 : 탄저병, 역병, 흰가루병 인용문헌
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