Resistance of Pepper Cultivars to Ralstonia solanacearum Isolates from Major Cultivated Areas of Chili Peppers in Korea

(1)

Received: June 28, 2017 Revised: October 17, 2017 Accepted: October 20, 2017

OPEN ACCESS

HORTICULTURAL SCIENCE and TECHNOLOGY 36(4):569-576, 2018

URL: http://www.kjhst.org pISSN : 1226-8763 eISSN : 2465-8588

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Copyrightⓒ2018 Korean Society for Horticultural Science.

이 연구는 농림수산식품기술기획평가원 GSP 채소 종자사업단(과제번호 213002-04-4-WT421)의 지원에 의해 수행되었음.

국내 고추 주산지에서 분리한 Ralstonia

solanacearum 균주에 대한 고추 품종들의 저항성

이진훈^1,2† · 이준대^2† · 오대근^1*

1한국농수산대학 식량작물학과, ²전북대학교 원예학과

Resistance of Pepper Cultivars to Ralstonia

solanacearum Isolates from Major Cultivated Areas of Chili Peppers in Korea

Jin Hoon Lee ^1,2† , Jundae Lee ^2† , and Dae-Geun Oh ^1*

1Department of Food Crops, Korea National College of Agriculture and Fisheries, Jeonju 54874, Korea

2Department of Horticulture, Chonbuk National University, Jeonju 54896, Korea

*Corresponding author: [email protected]

†

These authors contributed equally to this work.

Abstract

Bacterial wilt, caused by Ralstonia solanacearum, is a serious disease in chili pepper (Capsicum annuum L.) and is gradually increasing due to climate change in Korea. In this study, we collected 14 R. solanacearum isolates from 12 major cultivated areas of chili pepper and analyzed their biovar and pathogenicity. The biovar test categorized the 14 isolates into two groups, biovar 3 and biovar 4. Their pathogenicity was further analyzed using 12 commercial pepper cultivars including two controls, ‘Geonchowang’ (susceptible) and ‘Konesian Hot’ (resistant). The isolates were divided into six groups based on their pathogenicity and the pepper cultivars were divided into four groups according to their resistance to the 14 isolates. Isolates of group I had the strongest pathogenicity and isolates of group VI had the weakest pathogenicity to the 12 pepper cultivars. Pepper groups B, C, and D were moderately resistant or resistant to some isolates, but the resistance in these cultivars was not as strong as the resistant control ‘Konesian Hot’. These results suggest that R. solanacearum isolates from Korea can be classified by their pathogenicity using five different pepper cultivars.

This study provides useful information on the biovar distribution of R. solanacearum in Korea and on the selection of genetic resources available for bacterial wilt resistance breeding.

Additional key words:

bacterial wilt, Capsicum annuum, disease resistance breeding, hot pepper, germplasm

서 언

고추

⁽Capsicum annuum L.)

는 우리나라에서 소비가 많은 원예작물 중 하나로 생산액의 비중이 크고 주

로 양념채소로 이용된다

^.

그러나 고추의 생산량은

²⁰¹²

년에

^1,041

백 톤

^{, 2013}

년에

^1,178

백 톤

^{, 2014}

년에

(2)

851

백 톤

^{, 2015}

년에

⁹⁷⁷

백 톤으로 연차간 변동이 있는 것을 볼 수 있다

^.

이는 중국산 고추의 수입과 국내 재배면적이 감소한 이 유도 있지만 탄저병

^,

역병

^,

풋마름병 등과 같은 병해의 대발생이 원인이 되기도 한다

(KSPP, 2009).

풋마름병은 세균에 의해 발병되는데 병원균이 상처 난 식물체의 뿌리를 통해 침입하여 도관을 막아 지상부로 수분공급이 되 지 않아 시들어 고사하는데 지상부가 푸른 상태로 시들어 고사하기 때문에 청고병이라 불리기도 한다

(Black et al., 1991).

이 병의 병원균인

Ralstonia solanacearum

은 토양 속에서 장기간 월동이 가능한 토양전염성 병으로 주로 관개수를 따라 이동 전 염한다

(Graham and Lloyd, 1978; Graham et al., 1979; Yabuchhi et al., 1996; Han et al., 2009).

풋마름병은 열대

^,

아열대와 온 대지역에서 광범위하게 발생하고 있지만 이 병의 병원균은 저온에 약해 온대지역보다는 열대지역에서 발병과 피해가 더 크다

(Black et al., 1991).

여름철 기온이 점점 상승하고 있는 우리나라에서도 풋마름병에 대한 피해가 증가하는 추세이다

^.

일반 농 가에서는 두둑을 높여 배수가 잘 되도록 하거나 병이 발생한 식물체를 즉시 제거하는 방법을 사용하고 있지만 현재까지 효율적 인 방제법은 없는 실정이다

^.

풋마름병 병원체는 크게 레이스

^(race)

와 생리형

^(biovar)

으로 분류한다

^.

레이스는 기주 범위에 따른 것으로

⁵

개의 레이스로 나뉘며

^,

생리형은 생화학적이나 생리학적 차이에 따른 것으로

⁵

개의 생리형으로 나뉜다

(Buddenhagen et al., 1962; Hayward, 1964).

레이스

¹

은 주로 생강

^,

담배

^,

감자

^,

토마토 등 매우 넓은 기주 범위를 가지며

^,

레이스

²

는 바나나과

^,

레이스

³

은 감자와 토 마토

^,

레이스

⁴

는 중국의 뽕나무

^,

레이스

⁵

는 호주의 생강에 주로 침입한다고 보고되었다

(He et al., 1983; Pegg et al., 1971).

생 리형

¹

은 주로 미국에서 관찰되며

^,

아시아 국가 중에서는 필리핀에서 관찰되었다

(Martine et al., 1982; Haque and Echandi, 1984).

생리형

²

와

⁴

는 전세계적으로 분포하고 있다

^.

생리형

³

은 주로 아시아에서 관찰되며

^,

생리형

⁵

는 중국에서만 관찰되었다 고 보고되었다

(He et al., 1983). Lee(1999)

는 우리나라의 풋마름병 병원균은 주로 생리형

^{2, 3, 4}

가 존재하고 있다고 보고하였으 며

, Yun et al.(2004)

은 토마토에서

⁷¹

개의 풋마름병 병원균을 분리하여 생리형 검정을 수행하여 생리형

³

과

⁴

로 분류하였고

^{, Seo} et al.(2007)

은 고추와 토마토에서 병원균을 분리하여

³⁵

개의 균주를 검정한 결과 모두 생리형

⁴

로 동정하였다

. Jeong et al.(2007)

은 국내의 다양한 식물체에서 풋마름병 병원균을 분리하여

⁴⁷⁸

개의 균주를 검정한 결과 국내에는 레이스

¹

과

^3,

생리형

^{1, 2, 3,} 4

가 분포하고 있다고 보고하였다

^.

또한

Lee and Kang(2013)

은 국내 주요 고추 재배지에서 분리한

⁶³

개의 풋마름병 균주를 검정 한 결과 모두 레이스

¹

및 생리형

³

과

⁴

로 분류하였으며

^,

생리형

⁴

가 우점 계통이라 보고하였다

^.

이렇듯 연구시기 및 연구자에 따 라 생리형에 대한 약간의 연구결과가 차이가 나타나고 있어 최근 풋마름병 병원균의 생리형에 대한 조사가 필요하다

^.

Lim et al.(2008)

은 가지에서 풋마름병이 발생한 식물체를 수집하여

¹⁵

개의 병원균을 분리하였으며

^,

가지

^,

토마토와 고추에 기주별로 접종하여 병원성을 검정하였다

^.

그 결과 가지와 토마토에는 병원성을 나타냈지만

^,

고추는 비병원성을 나타냈다고 보 고하였다

^.

또한

Han et al.(2009)

은 토마토에서 풋마름병에 저항성을 지닌 품종을 선발하기 위해 토마토 이병주에서 분리한 풋 마름병 병원균을

⁷³

개의 토마토 시판품종에 저항성 검정을 실시한 결과

³⁷

개의 품종이 감수성

^{, 24}

개의 품종이 중도 저항성

^{, 12}

개의 품종이 저항성으로 확인되었다고 보고하였다

^.

이와 같이 가지와 토마토에서는 풋마름병 병원균의 병원성에 대한 연구가 보고되고 있지만 고추에서는 전혀 보고된 바가 없다

^.

고추에서 풋마름병을 효율적으로 방제하기 위한 가장 좋은 방법은 고추의 역병과 탄저병의 성공적인 경우

(Yoon et al., 2006; Liu et al., 2014)

처럼 저항성 품종을 육성하는 것이다

^.

풋마름병의 경우 저항성 품종 육성이 상당히 미진한 상태이다

^.

따 라서 이 연구는 고추 풋마름병 병원균의 생리형 및 병원성을 분석하여 향후 풋마름병 저항성 품종 육성의 기초자료로서 활용하 는 것을 목적으로 하였다

^.

재료 및 방법

식물 재료

고추 상용품종 중에서

¹⁰

개를 선정하였고 대조구로서 감수성 품종과 저항성 품종을 각각

¹

개씩 포함하여 총

¹²

개의 품종을

(3)

사용하였다 (Table 1). 감수성 품종은 국립원예특작과학원의 의견을 참고로 하였으며

^,

저항성 품종은

Koh et al.(2005)

를 참고 로 하여 선정하였다

^.

저항성 품종을 플라스틱하우스 내에서 바로커 상토

⁽

서울바이오

⁾

를 충전

⁽

充塡

⁾

한

⁷²

구 트레이에

¹²

개의 품종을 한 품종당

¹²

립씩 파종하였고 실험은 총

³

반복으로 동시에 수행하였다

^.

풋마름병 병원균 수집 및 분리

이 연구에 사용한 병원균은

²⁰¹⁴

년과

²⁰¹⁵

년 국내 고추 주산지를 기준으로 강원도와 경상남도를 제외한

⁶

개 도

¹²

개 시군을 선정하여 발병 증상을 보이는 식물체를 채집하여 병원균을 분리하였다 (Table 2). 그 중 경북 영양에서는 파프리카

^,

전북 완주에 서는 토마토에서도 병원균을 분리하여 총

¹⁴

개의 균주를 수집하였다 (Table 2). 채집한 식물체는 도관의 부패 여부를 확인한 후 세균액 분출여부

(ooze test)

를 통해 병원균의 감염을 확인하였다

^.

그 후 식물체의 이병부위를

^70%

에탄올에 수초간 소독한 다 음

^1%

차아염소산나트륨

^(NaOCl)

으로

⁵

분간 표면소독을 하고 멸균수로

⁴

회 세척한 후 물기를 제거하였다

^.

Table 1. Chili pepper materials used in this study

Cultivar

Company Resistance to bacterial wilt

Keunsarang Nongwoo Bio Unknown

Teukbo Nongwoo Bio Unknown

PR Nongshin Nongwoo Bio Unknown

Shin Super Eomcheongna Asia Seed Unknown

PR Jindaegeon Asia Seed Unknown

Meokgottomeokgo Asia Seed Unknown

Duruduru Farm Hannong Unknown

Daekwonseoneon Farm Hannong Moderate resistant

Meotjinsanai Syngenta Resistant

Muhanjilju Syngenta Resistant

Konesian Hot Jungang Seed Resistant (control)

Geonchowang Samsung Seed Susceptible (control)

Table 2. Biovar classification of isolates of Ralstonia solanacearum used in this study

Isolate name Geographical origin Host Biovar

^z

CJ Chungju-si, Chungcheongbuk-do Pepper 4

HS Hwaseong-si, Gyeonggi-do Pepper 4

IS Imsil-gun, Jeollabuk-do Pepper 4

WJT Wanju-gun, Jeollabuk-do Tomato 4

WJC Wanju-gun, Jeollabuk-do Pepper 4

GS Goesan-gun, Chungcheongbuk-do Pepper 4

SW Suwon-si, Gyeonggi-do Pepper 4

CY Cheongyang-gun, Chungcheongnam-do Pepper 4

KJ Gimje-si, Jeollabuk-do Pepper 4

MA Muan-gun, Jeollanam-do Pepper 4

HWA Hwasun-gun, Jeollanam-do Pepper 4

YYC Yeongyang-gun, Gyeongsangbuk-do Pepper 3

YYP Yeongyang-gun, Gyeongsangbuk-do Paprika 3

AD Andong-si, Gyeongsangbuk-do Pepper 3

z

Schaad et al. (2001).

(4)

페트리디쉬

(10090, SPL)

에 멸균수

^1mL

를 넣고 줄기의 이병부위를

^0.5cm

간격으로 멸균된 칼로 절단하여 올려 놓았다

^.

일 정시간이 지나면 절단된 조각에서 멸균수로 세균이 누출되는데 이를 루프

^(loop)

로

^NA

배지

(nutrient agar 20g;

증류수

^1L)

에 도말

(streaking)

하여

^28°C

에서

⁴⁸

시간 배양하였다

^{. 2}

일 뒤 배양된 부분을 한 번 더

^NA

배지에 도말하여

²

일 간 배양하였다

^.

그 후 배양된 병원균을

^TTC

배지

(peptone 10g; casein hydrolysate 1g; glucose 5g; agar 17g;

증류수

1 L; 2, 3, 5-triphenyl tetrazolium chloride 1%

수용액

5 mL; Kelman, 1954)

에 도말하여

^28°C

에서

⁴⁸

시간 동안 배양하였다

^.

풋마름병균의 형태를 보이는 콜로니

^(colony)

를 취하여

^TTC

배지에서

³

회 순수분리하였다

^.

그 후 병원균을

Immunostrip® for Ralstonia solanacearum (Agdia)

과

^ELISA

방식의

Pathoscreen® kit for Ralstonia solanacearum (Agdia)

을 이용하여 간이 동정을 수행하였고

^{, 14}

개의 균 주 모두

R. solanacearum

으로 확인되었다

^.

순수분리된 병원균은

^10%

글리세롤에 현탁하여

^70°C

초저온냉장고에 보관하였다

^.

생리형(biovar) 검정

국내 고추 주산지에서 분리한 풋마름병 병원균은

Hayward(1964)

의 방법에 따라 생리형을 조사하였다

^.

먼저

⁵

가지 당

(dextrose, mannitol, sorbitol, dulcitol, trehalose)

의 이용 여부와

³

가지 당

[lactose, maltose, D(+) cellobiose]

의 산화 여부를 검 정하였다

^.

기본배지는

^mineral

배지

^(NH⁴^H²^PO⁴ 1.0g; KCl 0.2g; MgSO₄·7H₂O 0.2g; bacto peptone 1g; agar 3g; bromothymol blue 0.08g;

증류수

1 L; pH 7.0

∼

^7.1)

를 사용하였고 시험관에

^4.5mL

씩 분주한 후 각각의 당이 최종농도가

^1%

가 되도록 첨가 하였다

^{. TTC}

배지에서 배양한 병원균을

¹⁰⁸^CFU/mL

의 농도로

^20µL

씩 접종하여

^30°C

에서 배양하며

²⁸

일 후 배지의 색이 노 랗게 변하면 양성으로 판정하였다

^.

또한 질산염의 아질산염으로의 환원반응을 검정하였다

^.

아질산염 환원배지

^(KH²^PO⁴^{0.5g; K}²^HPO⁴ 0.5g; MgSO₄·7H₂O 0.2g; glycerol 2.0mL; KNO₃ 3.0g; yeast extract 5.0g; agar 1.0g;

증류수

1 L; pH 6.9)

를 시험관에

^4mL

씩 분주하여 굳히고

^TTC

배지에서 배양한 병원균을 바늘에 묻혀 앞서 만든 배지에 찔러 접종

⁽

천자접종

⁾

하여

^30°C

에서

⁵

일간 배양하였다

^.

그 후

^starch iodide solution

과

hydrochloric acid(HCl 16.0mL;

증류수

^{, 84.0mL)}

를 만들어 각각

^50µL

씩 첨가하여 파란색으로 반응을 보이 는 것을 양성으로 판정하였다

^.

마지막으로 질산염에서의 공기발생 반응을 검정하였다

^.

아질산염 환원 검정 방법과 마찬가지로 천자접종을 한 후

^{3% water} agar

를

^{3 mL}

씩 분주하여 봉하였다

^{. 30°C}

에서

⁷

일 동안 배양하며 매일 공기발생 여부를 조사하였고 공기가 발생하는 것을 양성 으로 판정하였다

^.

생리형 검정을 위한

³

가지 반응 실험은

¹⁴

개의 균주를 한 균주당

¹

번씩 검정하였고

³

반복으로 진행하였다

^.

병원성(pathogenicity) 검정

병원균을

⁴⁸

시간 동안

^LB

액체 배지

(Luria-Bertani broth 25g;

증류수

^1L)

에서 배양하여

¹⁰⁸^CFU/mL

의 농도로 조절하여 접 종원으로 사용하였다

(Lin et al., 2014).

고추 품종 파종 후 본엽이

^3-4

매 정도가 되었을 때 지제부 부근을 멸균한 칼로

^2-3

회 단 근 후 준비한 접종원에 침지 접종하였다

^.

접종 후 플라스틱하우스 내의 온도를 야간온도가

^25°C

이하로 내려가지 않도록 관리 하였다

^.

병원성 검정은 접종

²⁸

일 후에 조사하였으며 발병 정도에 따라 병세지수

(disease index, DI)

는

^{0, 1, 2, 3}

의 총

⁴

단계의 기준에 의하였다 (Fig. 1). 0 은 병징이 보이지 않고 건전한 것

^{; 1}

은 병징은 보이지 않지만 자엽이 황화된 것

^{; 2}

는 줄기가 마르고 지상부가 시든 것

^{; 3}

은 식물체가 완전히 고사한 것으로 판별하였다

^.

발병지수는 평균

⁰

이상

¹

이하일 경우 저항성

(resistance, R), 1

초과

²

이하일 경우 중도 저항성

(moderate resistance, M), 2

초과일 경우 감수성

(susceptible, S)

으로 판단하였다

^.

통계분석

병원성 검정은

³

반복의 실험 결과를 통계분석

^SAS

프로그램

(SAS 8.2, SAS Institute Inc., USA)

를 이용하여 한 균주 내에서

품종 간의 병세지수 차이 유무를

one-way ANOVA(Analysis of Variation)

로 분석한 뒤

Duncan's multiple range test

를 이용

하여

p

＜

^0.05

수준에서 유의성을 검정하였다

^.

(5)

결과 및 고찰

Ralstonia solanacearum 균주의 생리형 검정

국내 고추 주산지 중에서 강원도와 경상남도를 제외한

⁶

개도의

¹²

곳을 선정하여 풋마름병 증상을 보이는 식물체에서 풋마 름병 병원균

⁽R. solanacearum)

을 분리하였고 영양과 완주에서는 고추 외에도 각각 토마토와 파프리카에서 병원균을 분리하여 총

¹⁴

개의 균주를 얻었다 (Table 2). 생리형 검정 결과

¹⁴

개의 균주는 생리형

³

과

⁴

로 구분이 되었다

^{. 3}

개 균주

(AD, YYC, YYP)

는 탄소원 이용능력 등 모든 생리적 검정에서 양성으로 반응이 나타나 생리형

³

으로 확인되었고

^{, 11}

개 균주

(CJ, HS, IS, WJT, WJC, GS, SW, CY, KJ, MA, HWA)

는

⁵

가지 당의 이용과 아질산염 및 공기의 생성 여부 검정에서는 양성으로 반응이 나타났 지만

³

가지 당

[lactose, maltose, D(+) cellobiose]

의 산화 검정에서는 음성으로 반응이 나타나 생리형

⁴

로 확인되었다 (Table 2).

이와 같은 결과는 국내 풋마름병 병원균은 대부분이 생리형

³

과

⁴

에 속한다고 보고한

^Lee(1999)

의 결과와 일치하였다

^.

또한 생 리형

³

의

³

개 균주는 모두 경상북도에서 수집한 균주이며

^,

생리형

⁴

의

¹¹

개 균주는 경상북도를 제외한

⁵

개 도

⁽

경기도

^,

전라남 도

^,

전라북도

^,

충청남도

^,

충청북도

⁾

에서 수집한 균주였다 ^{(Table 2).}

Ralstonia solanacearum 균주에 대한 고추 품종들의 저항성

14

개 균주의 병원성 비교를 위해 감수성 품종

^(‘

건초왕

^’)

과 저항성 품종

^(‘

코네시안핫

^’)

을 포함한 총

¹²

개의 고추 상용품종에

10⁸CFU/mL

농도로 접종하여 ^{Table 3} 과 같은 결과를 얻을 수 있었다

^{. Table 3}

은 왼쪽에서 오른쪽으로 풋마름병 병원균의 병원 성이 강한 순으로 나열하였고

^,

위쪽에서 아래쪽으로는 고추 품종의 저항성이 약한 것에서 강한 것의 순서대로 나열하였다

^.

이 에 따라

¹⁴

개의 균주와

¹⁰

개의 상용품종에서 유사한 양상을 보이는 것을 묶으니 각각 크게

⁶

개의 균주 그룹과

⁴

개의 고추 그룹 으로 구분되었다 ^{(Table 4).}

균주 그룹

^I

에 속하는 균주는

^WJT

과

^HWA

로 감수성 품종인

^‘

건초왕

^’

을 포함한

¹⁰

개의 모든 상용품종에서 강한 병원성

^(S, 2.5

≤

^DI

≤

^3.0)

을 나타내었고 저항성 대조품종인

^‘

코네시안핫

^’

에서는 약한 병원성

(M, DI = 1.2)

을 보이는 것으로 나타났다 (Tables 3 and 4). 균주 그룹

^II

는

AD, YYC, YYP

및

^KJ

균주가 속하였고

^‘

건초왕

^’

과

⁸

개의 품종에서 강한 병원성

^{(S, 2.1}

≤

^DI

A B

C D

Fig. 1. Symptoms caused by Ralstonia solanacearum. A, no symptoms; B, no symptoms but cotyledon etiolated; C, most of

leaves and stem wilted; D, whole plant wilted or dead.

(6)

≤

^3.0)

을 나타내었고

^‘

멋진사나이

^’

와

^‘

무한질주

^’

에서는 약한 병원성

^{(M, 1.2}

≤

^DI

≤

^1.8)

을

^{, ‘}

코네시안핫

^’

에서는 아주 약한 병 원성

^{(R, 0.6}

≤

^DI

≤

^0.9)

을 나타냈다 (Tables 3 and 4). 균주 그룹

^III

에는

^CJ

과

^HS

균주가 속하였고

^‘

건초왕

^’

과

⁷

개 품종에서 강한 병원성

^{(S, 2.3}

≤

^DI

≤

^3.0)

을 나타내었고

^‘

대권선언

^{’, ‘}

멋진사나이

^’

및

^‘

무한질주

^’

에서는 약한 병원성

^{(M, 1.3}

≤

^DI

≤

1.8)

을 나타냈으며

^‘

코네시안핫

^’

에서는 아주 약한 병원성

^{(R, 0.6}

≤

^DI

≤

^0.9)

을 나타냈다 (Tables 3 and 4). 균주 그룹

^IV

에는

CY

과

^MA

균주가 속하였고

^‘

건초왕

^’

과

⁷

개 품종에서 강한 병원성

^{(R, 2.3}

≤

^DI

≤

^3.0)

을 나타냈고

^‘

대권선언

^’

과

^‘

멋진사나이

^’

에서는 약한 병원성

^{(M, 1.3}

≤

^DI

≤

^1.6)

을 나타냈으며

^‘

코네시안핫

^’

과

^‘

무한질주

^’

에서는 아주 약한 병원성

^{(R, 0.8}

≤

^DI

≤

1.0)

을 나타냈다 (Tables 3 and 4). 균주 그룹

^V

에는

^GS

가 속하였으며

^‘

건초왕

^’

과

⁷

개의 품종에서 강한 병원성

^{(S, 2.4}

≤

^DI

≤

2.8)

을 나타냈고

^‘

대권선언

^’

에서는 약한 병원성

(M, DI = 1.1)

을 나타냈으며

^‘

멋진사나이

^{’, ‘}

무한질주

^’

및

^‘

코네시안핫

^’

에서는 아주 약한 병원성

^{(R, 0.5}

≤

^DI

≤

^0.9)

을 나타냈다 (Tables 3 and 4). 마지막으로 균주 그룹

^VI

에는

^{WJC, SW}

및

^IS

균주가 속하 였고

^‘

건초왕

^’

과

⁷

개의 품종에서 강한 병원성

^{(S, 2.5}

≤

^DI

≤

^3.0)

을 나타냈으며

^‘

대권선언

^{’, ‘}

멋진사나이

^{’, ‘}

무한질주

^’

및

^‘

코네

Table 3. Disease index of 12 pepper cultivars inoculated with 14 Ralstonia solanacearum isolates Pathogen isolate

Pepper variety

Group I Group II Group III Group IV Group V Group VI

WJT HWA AD YYC YYP KJ CJ HS CY MA GS WJC SW IS

Geonchowang 3.0

^z

a

^y

3.0 a 2.9 a 2.9 a 3.0 a 2.9 ab 3.0 a 3.0 a 3.0 a 2.9 a 3.0 a 2.6 a 2.8 ab 2.9 ab Keunsarang 3.0 a 2.9 ab 2.6 ab 3.0 a 2.9 a 2.8 ab 2.6 bc 3.0 a 2.9 ab 2.6 a 2.8 a 2.7 a 2.8 ab 2.7 abc Teukbo 2.6 ab 3.0 a 2.3 b 2.7 a 2.7 a 2.7 abc 2.6 bc 2.8 b 2.9 ab 2.7 a 2.7 ab 2.6 a 3.0 a 2.5 c PR Nongshin 2.9 ab 2.8 ab 2.9 a 2.8 a 2.8 a 2.7 abc 2.7 ab 2.9 ab 2.9 ab 2.9 a 2.8 a 2.7 a 2.9 ab 2.9 ab Shin Super Eomcheongna 3.0 a 2.8 ab 2.2 b 3.0 a 3.0 a 2.2 cd 3.0 a 3.0 a 2.9 ab 3.0 a 2.8 a 2.8 a 2.8 ab 2.9 ab PR Jindaegeon 3.0 a 3.0 a 2.4 b 3.0 a 2.7 a 2.4 bcd 2.6 bc 3.0 a 2.9 ab 2.9 a 2.4 b 2.7 a 2.6 b 2.5 c Meokgottomeokgo 3.0 a 2.9 ab 2.6 ab 3.0 a 3.0 a 3.0 a 3.0 a 2.9 ab 2.6 bc 3.0 a 2.7 ab 2.8 a 2.9 ab 3.0 a Duruduru 3.0 a 3.0 a 2.5 b 3.0 a 3.0 a 2.2 cd 2.3 c 2.8 b 2.3 c 3.0 a 2.7 ab 2.9 a 3.0 a 2.6 bc Daekwonseoneon 2.9 ab 2.5 b 2.9 a 2.7 a 2.8 a 2.1 de 1.4 d 1.8 c 1.3 d 1.6 b 1.1 c 0.9 b 0.8 c 0.9 d Meotjinsanai 2.8 ab 3.0 a 1.8 c 1.7 b 1.3 c 1.5 ef 1.6 d 1.8 c 1.3 d 1.3 bc 0.9 cd 0.9 b 0.9 c 0.9 d Muhanjilju 2.5 b 2.6 b 1.5 c 1.6 b 1.8 b 1.2 f 1.3 d 1.5 d 0.9 e 1.0 cd 0.9 cd 0.9 b 0.8 c 1.0 d Konesian Hot 1.2 c 1.3 c 0.9 d 0.6 c 0.8 d 0.9 f 0.6 e 0.9 e 1.0 d 0.8 d 0.5 d 0.6 b 0.9 c 0.7 d Twelve commercial pepper cultivars were inoculated using 14 isolates at a concentration of inoculum of 10

⁸

CFU·mL

^-1

. The experiment was conducted with 12 plants per cultivar per isolate with 3 replicates.

z

0 = no symptoms; 1 = no symptoms but cotyledon etiolated; 2 = wilting observed in nearly all the leaves and stem; 3=whole plant wilted or dead.

y

Different letters indicate significant difference ( p < 0.05) by Duncan's multiple range test.

Table 4. Interaction between chili pepper cultivars and Ralstonia solanacearum isolates Isolate group

Pepper group I

^z

II III IV V VI Pepper cultivar

Susceptible control S

^y

S S S S S Geonchowang

A S S S S S S The rest

^x

B S S M M M R Daekwonseoneon

C S M M M R R Meotjinsanai

D S M M R R R Muhanjilju

Resistant control M R R R R R Konesian Hot

z

I, WJT, HWA; II, AD, YYC, YYP, KJ; III, CJ, HS; IV, CY, MA; V, GS; VI, WJC, SW, IS.

y

R, resistant, disease index ≤ 1; M, moderate resistant, 1 < disease index ≤ 2; S, susceptible, disease index > 2.

x

Keunsarang, Teukbo, PR Nongshin, Shin Super Eomcheongna, PR Jindaegeon, Meokgottomeokgo, Duruduru.

(7)

시안핫

^’

에서는 아주 약한 병원성

^{(R, 0.6}

≤

^DI

≤

^1.0)

을 나타내었다 (Tables 3 and 4). 이러한 결과는 초기 유전자원 선발에 중간 정도의 병원성을 지닌 균주를 사용하는 것이 효과적이라고 보고한

^Tran(2007)

의 의견에 따라 고추 풋마름병 저항성 검정에 그

룹

^II-IV

에 속한 균주들을 사용하는 것이 효율적이라는 것을 확인할 수 있었다

^.

이 실험에서 사용된

¹⁴

개 균주에 모두 감수성을 보이는 고추 그룹

^A

에 속하는 품종은

^‘

큰사랑

^{’, ‘}

특보

^{’, ‘PR}

농신

^{’, ‘}

신슈퍼엄 청나

^{’, ‘PR}

진대건

^{’, ‘}

먹고또먹고

^’

및

^‘

두루두루

^’

였다 (Table 4). 그룹

^B

는

^‘

대권선언

^’

이

^,

그룹

^C

는

^‘

멋진사나이

^’

가

^,

그룹

^D

는

^‘

무 한질주

^’

가 속하는데

^,

일부 균주에 대해 중도 저항성

^(M)

및 저항성

^(R)

을 가진 것으로 보였다 (Table 4). 저항성 대조구로 사용한

‘

코네시안핫

^’

은 균주 그룹

^I

에 속한 균주에 대해서만 중도 저항성

^(M)

을 보였고 나머지 균주에 대해서는 저항성

^(R)

을 보였다 (Table 4). 특히

^‘

무한질주

^{’, ‘}

멋진사나이

^’

및

^‘

대권선언

^’

은 풋마름병에 저항성이 있다고 표시하여 판매되고 있는 품종들로 이 실험에서 나타난 결과와 일치하는 것을 확인할 수 있었다 (Tables 1 and 4). 그 중

^‘

무한질주

^’

는 역병과 풋마름병에 저항성을 지 닌 복합내병성 품종이나 이 실험의 결과는 풋마름병에 대한 저항성 정도가

^‘

코네시안핫

^’

만큼 강하지 않은 것을 확인할 수 있었 다 (Table 4). 따라서 앞으로

^‘

코네시안핫

^’

만큼 강한 풋마름병 저항성 품종을 육성해야 할 것으로 판단된다

^.

또한 ^{Table 4} 의 결과에 따르면 풋마름병 저항성이 하나 또는 소수의 유전자가 관여하는 질적 저항성이 아닌 다수의 유전자가

관여하는 양적 저항성임을 예상할 수 있다

. Mimura et al.(2009a, 2009b)

은 말레이시아 고추 유전자원

^LS2341

을 풋마름병 저 항성 유전자원으로 선발한 다음

, ‘California Wonder’(

이병성

⁾

와 교배한 후대에서 배가반수체

^(DH)

집단을 만들어 양적형질유 전자좌

^(QTL)

분석을 수행하여 하나의 주동

^QTL

을 탐색하였다

^.Bw1

이라고 명명된 이

^QTL

은

^LS2341

에서 유래하였고 풋마 름병 저항성을

^33%

설명할 수 있었다

^.

또한 이

^QTL

과 연관된

^CAMS451

분자표지를 개발하였으며 개발된 분자표지는 풋마름 병 저항성 품종 육성 시 이용될 수 있을 것이라고 보고하였다

(Mimura et al., 2009a).

이와 마찬가지로 이 연구에서는

^‘

코네시안 핫

^’

이 국내 여러 풋마름병 병원균에 대해 전반적으로 강한 저항성을 보이는 것으로 보아

^‘

코네시안핫

^’

을 저항성 유전자원으로 사용하여

^QTL

분석을 수행할 필요가 있어 보인다

^.

이 연구는 풋마름병에 저항성인 품종을 육성하는 데 있어 국내에 어떤 생리형이 존재하는지에 대한 정보를 제공하고 있고

^,

또한 풋마름병 저항성 고추 육종에 이용할 수 있는 유전자원을 선발하는 방법에 대한 기초 정보를 제공하고 있어 이 연구의 결 과는 앞으로 풋마름병 저항성 품종 육종이나 고추 대목품종 육종

(Abebe et al., 2016)

등에 크게 기여할 수 있을 것이라고 기대 된다

^.

초 록

고추

⁽Capsicum annuum L.)

의 주요 병해 중 하나인 풋마름병은 지구 온난화로 인해 여름철 기온이 점차 상승하고 있는 우리 나라에서 피해가 증가하는 추세이다

^.

이 연구에서는 국내 고추 주산지

¹²

곳에서 풋마름병이 발생한 식물체를 채집하여 총

¹⁴

개의 병원균을 분리하였으며

^,

각 균주의 생리형을 분류하고 병원성 비교 실험을 수행하였다

^.

생리형 검정 결과

¹⁴

개의 균주는 생리형

³

과

⁴

의 두 개 그룹으로 나뉘었다

^.

또한 분리 균주들의 병원성 비교 실험에서는

¹⁴

개의 균주를

¹⁰

개의 고추 시판품종과 저항성 대조품종

^(‘

코네시안핫

^’)

과 감수성 대조품종

^(‘

건초왕

^’)

을 포함하여 총

¹²

개의 품종에 접종하였다

^.

그 결과 균주는 병원 성에 따라

⁶

개의 그룹으로 나뉘었고

^,

고추는

¹⁴

개 균주의 저항성에 따라

⁴

개의 그룹으로 나뉘었다

^.

균주 그룹

^I

은

¹²

개의 고추 품종에 대해 병원성이 가장 강한 균주임을 확인한 반면 균주 그룹

^IV

는 병원성이 가장 약한 균주임을 확인하였다

^.

또한

^,

고추 그 룹

^{B, C}

와

^D

는 몇몇 균주에 중도 저항성

^(M)

및 저항성

^(R)

을 나타냈지만 저항성 정도가 저항성 대조품종인

^‘

코네시안핫

^’

만큼 강 하지 않은 것을 확인할 수 있었다

^.

이와 같은 결과는

⁵

개의 고추 판별품종을 사용하여

R. solanacearum

균주의 병원성을 비교할 수 있을 것이라 생각된다

^.

결과적으로 이 연구는 풋마름병 저항성 품종 육성 시 어떤 생리형이 국내에 존재하는지에 대한 정보를 제시하고

^,

저항성 육종에 이용할 수 있는 유전자원의 선발 방법에 대한 정보를 제공한 점에서 유용할 것으로 사료된다

^.

추가 주요어 :

Capsicum annuum, 고추 ^, 내병성 육종 ^, 유전자원 ^, 풋마름병

(8)

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Resistance of Pepper Cultivars to Ralstonia solanacearum Isolates from Major Cultivated Areas of Chili Peppers in Korea

Received: June 28, 2017 Revised: October 17, 2017 Accepted: October 20, 2017

OPEN ACCESS

HORTICULTURAL SCIENCE and TECHNOLOGY 36(4):569-576, 2018

URL: http://www.kjhst.org pISSN : 1226-8763 eISSN : 2465-8588

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Copyrightⓒ2018 Korean Society for Horticultural Science.

이 연구는 농림수산식품기술기획평가원 GSP 채소 종자사업단(과제번호 213002-04-4-WT421)의 지원에 의해 수행되었음.

국내 고추 주산지에서 분리한 Ralstonia

solanacearum 균주에 대한 고추 품종들의 저항성

Resistance of Pepper Cultivars to Ralstonia

solanacearum Isolates from Major Cultivated Areas of Chili Peppers in Korea

Jin Hoon Lee 1,2† , Jundae Lee 2† , and Dae-Geun Oh 1*

*Corresponding author: [email protected]

These authors contributed equally to this work.

Abstract

bacterial wilt, Capsicum annuum, disease resistance breeding, hot pepper, germplasm

고추

는 우리나라에서 소비가 많은 원예작물 중 하나로 생산액의 비중이 크고 주

로 양념채소로 이용된다

그러나 고추의 생산량은

년에

백 톤

년에

백 톤

년에

백 톤

년에

백 톤으로 연차간 변동이 있는 것을 볼 수 있다

이는 중국산 고추의 수입과 국내 재배면적이 감소한 이 유도 있지만 탄저병

역병

풋마름병 등과 같은 병해의 대발생이 원인이 되기도 한다

이 병의 병원균인

은 토양 속에서 장기간 월동이 가능한 토양전염성 병으로 주로 관개수를 따라 이동 전 염한다

풋마름병은 열대

아열대와 온 대지역에서 광범위하게 발생하고 있지만 이 병의 병원균은 저온에 약해 온대지역보다는 열대지역에서 발병과 피해가 더 크다

여름철 기온이 점점 상승하고 있는 우리나라에서도 풋마름병에 대한 피해가 증가하는 추세이다

일반 농 가에서는 두둑을 높여 배수가 잘 되도록 하거나 병이 발생한 식물체를 즉시 제거하는 방법을 사용하고 있지만 현재까지 효율적 인 방제법은 없는 실정이다

풋마름병 병원체는 크게 레이스

와 생리형

으로 분류한다

레이스는 기주 범위에 따른 것으로

개의 레이스로 나뉘며

생리형은 생화학적이나 생리학적 차이에 따른 것으로

개의 생리형으로 나뉜다

레이스

은 주로 생강

담배

감자

토마토 등 매우 넓은 기주 범위를 가지며

레이스

는 바나나과

레이스

은 감자와 토 마토

레이스

는 중국의 뽕나무

레이스

는 호주의 생강에 주로 침입한다고 보고되었다

생 리형

은 주로 미국에서 관찰되며

아시아 국가 중에서는 필리핀에서 관찰되었다

생리형

와

는 전세계적으로 분포하고 있다

생리형

은 주로 아시아에서 관찰되며

생리형

는 중국에서만 관찰되었다 고 보고되었다

는 우리나라의 풋마름병 병원균은 주로 생리형

가 존재하고 있다고 보고하였으 며

은 토마토에서

개의 풋마름병 병원균을 분리하여 생리형 검정을 수행하여 생리형

과

로 분류하였고

은 고추와 토마토에서 병원균을 분리하여

개의 균주를 검정한 결과 모두 생리형

로 동정하였다

은 국내의 다양한 식물체에서 풋마름병 병원균을 분리하여

개의 균주를 검정한 결과 국내에는 레이스

과

Jin Hoon Lee ^1,2† , Jundae Lee ^2† , and Dae-Geun Oh ^1*