Stem Rot on <italic>Ligularia fischeri</italic> Caused by <italic>Sclerotium rolfsii</italic> in Korea

윤기 문; 세원 김; 준근 최; 순배 권; 홍식 심; 호종 주; 인영 최

doi:10.5423/RPD.2015.21.1.036

Note

Research in Plant Disease 2015;21(1):36-39.

Published online: March 31, 2015

DOI: https://doi.org/10.5423/RPD.2015.21.1.036

Sclerotium rolfsii에 의한 곰취 흰비단병

문윤기¹, 김세원², 최준근¹, 권순배¹, 심홍식³, 주호종⁴, 최인영^*

¹ 강원도농업기술원 환경농업연구과

² 강원도농업기술원 특화작물연구소

³ 국립농업과학원 작물보호과

⁴ 전북대학교 농생물학과

⁵ 전라북도농업기술원 기후변화대응과

Stem Rot on Ligularia fischeri Caused by Sclerotium rolfsii in Korea

Youn-Gi Moon¹, Se-Won Kim², Jun-Keun Choi¹, Kwon Soon-Bae¹, Hong-Sik Shim³, Ho-Jong Ju⁴, In-Young Choi^*

¹ Division of Agricultural Environment Research, Gangwon-do Agricultural Research and Extension Services, Chuncheon 200-150, Korea

² Speciality Crops Research Institute Wild Vegetable Research Branch, Gangwon-do ARES, Pyeongchang 232-923, Korea

³ Crop Protection Division, National Academy of Agricultural Science, Rural Development Administration, Wanju 565-851, Korea

⁴ Department of Agricultural Biology, Chonbuk National University, Jeonju 561-765, Korea

⁵ Division of Climate Change Response, Jeollabuk-do Agricultural Research and Extension Services, Iksan 570-704, Korea

^*Corresponding author Tel : +82-63-290-6182 Fax: +82-63-290-6198 E-mail: choiiy21@korea.kr

Received December 03, 2014 Revised March 04, 2015 Accepted March 06, 2015

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요약

2012년과 2013년 6월 하순 강원도 횡성과 평창의 곰취(Ligularia fischeri) 재배포장에서 포기가 서서히 시들어 말라 죽는 이상 증상이 발생하였다. 발병정도는 30-80%로 병든 식물체를 조사한 결과, 줄기가 수침상으로 물러지고 썩으면서 흰색의 곰팡이와 갈색의 작고 둥근 균핵이 관찰되었다. 병원균을 순수 분리하여 병원균의 균학적 특징을 조사한 결과, 감자한천배지에서 균총은 흰색으로 잘 자라며 갈색의 작고 둥근 균핵을 많이 형성하였다. 균핵의 크기는 1-3 mm이며, 균사의 폭은 4-10 µm였다. 균사생육과 균핵 형성 적온은 25-30°C이었으며, 균사특유의 clamp connection이 관찰되었다. 또한, 병원균의 염기서열 분석결과 695 bp로 Sclerotium rolfsii와 같은 계통군으로 확인되었으며, 99% 이상의 상동성을 보였다. 이와 같이 곰취에 발생한 병징, 병원균의 균학적 특징 및 염기서열 분석 등을 종합한 결과 S. rolfsii Saccardo로 동정되어 곰취 흰비단병으로 명명하고자 한다.

ABSTRACT

In June 2012 and 2013, a destructive stem rot symptoms of Ligularia fischeri occurred sporadically in Hoengseong-gun and Pyeongchang-gun Gangwon-do, Korea. The typical symptom included water-soaking on the main stem, rotting, wilting and blighting, which eventually leads to death of the plant. White mycelial mats were spread over lesions and brown sclerotia were formed on stems and near soil surface. The sclerotia were white to brown, spherical or irregular, 1-3 mm in size on potato dextrose agar (PDA), The optimum temperature range of hyphal growth was 25-30°C and the hyphal diameter was 4-10 μm. The typical clamp connections were observed in the hyphae of the fungus grown on PDA. The resulting sequence of 695 bp was deposited in GenBank. A BLAST search revealed that sequences of the this isolates showed >99% identity with those of Sclerotium rolfsii. On the basis of the morphological characteristics and phylogenetic analyses of molecular markers ITS rDNA, the fungi were identified as S. rolfsii. A pathogenicity test was carried out to fulfill Koch’s postulates. To our knowledge, this is the first report of S. rolfsii on Ligularia fischeri in Korea.

Keywords: Ligularia fischeri, Sclerotium rolfsii, Stem rot

서론

곰취(Ligularia fischeri Turcz.)는 국화과 곰취속에 속하는 여러해 살이 풀로 전세계적으로 약 80종이 분포되어 있으며, 우리나라에는 개담배(청취), 곰취, 어리곤달비, 긴잎곰취, 화살곰취, 무산곰취, 곤달비, 갯취(섬곰취) 등이 서식하고 있다(Park 등, 2014). 우리나라에서 곰취에 대한 병해로는 Neoerysiphe galeopsidis와 Sphaerotheca fusca에 의한 흰가루병(Powdery mildew), Phytophthora drechsleri에 의한 역병(Phytophthora root rot), Rhizoctonia solani에 의한 잘록병(Damping-off) 등이 보고되어 있으며, Sclerotium rolfsii에 의한 흰비단병은 보고되어 있지 않다(The Korean Society of Plant Pathology, 2009). 곰취 흰비단병은 2012년과 2013년 강원도 횡성과 평창의 재배농가에서 발병이 확인되었으며, 외부기온이 상승하기 시작하는 6월에 곰취가 포기채로 서서히 시들고 지제부가 물러지면서 흰색 곰팡이가 피고 균핵을 형성하여 결국에는 고사하였다. 병든 식물체를 채집하여 병원균을 순수 분리하여 형태적 특성과 ITS 염기서열 분석을 통한 동정과 병원성을 검정한 결과 S.rolfsii Saccardo에 의한 흰비단병으로 동정하였다. 따라서 본 연구는 곰취에 발생하는 흰비단병의 병징과 병원균의 균학적 특징, ITS 염기서열 분석 및 병원성 조사 결과를 보고한다.

발생환경과 병징

곰취는 농가에서 주로 비가림형태로 재배되고 있었으며, 흰비단병은 6월경에 발생하기 시작하여 7월 장마철에 가장 피해가 심하였다. 곰취 흰비단병 발생농가 포장은 고온다습한 환경에서 통풍과 채광이 좋지 않은 조건으로 재배관리하고 있었으며, 6월경 잦은 강우로 온도와 습도가 알맞게 유지되어 병원균 생육에 좋은 조건이었다. 이병된 곰취는 지제부가 수침상으로 물러지기 시작하여 서서히 시들고 2-3일 후에는 흰색 곰팡이가 발생한 후 갈색의 작고 둥근 균핵이 형성되었다(Fig. 1A, 1B, 1C). 또한, 횡성의 10개 조사농가 중에 3개일부농가에서는 배수관리가 불량하거나 생육조건이 나빠 발병주율이 30-80%에 달하는 것으로 확인되었다.

병원균의 균학적 특성

병원균을 분리하기 위하여 병든 식물체를 채집하여 줄기의 건전부와 이병부의 경계조직을 5×5 mm 크기로 잘라 1% NaOCl 용액에 표면살균하고 멸균수로 세척한 후 멸균된 여과지에서 물기를 말린 다음 물한천배지(WA)에 배양하였다. 25°C 항온기에서 3일간 배양 후 다시 균사 선단부를 떼어 감자한천배지(PDA)에 옮겨 30°C 항온기내에서 18일간 배양하여 병원균의 균학적 특성을 조사하였다(Table 1). 감염된 식물체로부터 병원균은 두 균주가 분리되었으며, 대표균주는 농업유전자원정보센터(Korean Agricultural Culture Collection)에 기탁하여 등록번호(기탁번호 KACC47818)를 부여받아 병원성 검정 및 염기서열 분석에 사용하였다. 분리된 병원균은 감자한천배지에서 흰색 균총으로 균사가 솜털처럼 왕성하게 자랐으며, 흰색의 균핵 시원체가 형성된 후 배양이 더 경과된 후에는 작고 둥근 갈색의 균핵이 형성되었다(Fig. 1D). 균핵은 25-30°C에서 1-3 mm 크기로 형성되었다. 배양된 균사 폭은 4-8 μm로 5일간 배양된 균총에서 광학현미경으로 관찰시 균사 특징인 clamp connection이 관찰되었다(Table 1, Figs.1E, 1F).

Table 1

Comparison of mycological characteristics of the present isolate obtained from Ligularia fishcheri and Sclerotium rolfsii described previously

Characteristics		Present isolate	Sclerotium rolfsiia
Hypha	size (mm)	4-10	4.5-9
Hypha	clamp connection	present	present
Sclerotium	size (mm)	1-3	1-2
	shape	spherical	spherical
	color	white to brown	brown
Colony	color	white	white

Described by Mordue (1974).

Fig. 1

Symptom of stem rot of Ligularia fishcheri caused by Sclerotium rolfsii and mycological characteristics, A: Infected plants, B, C: Typical symptom occurred on stems, D: Mycelial mats and sclerotia produced on PDA after 12 days at 30°C, E, F: A clamp connection in the hyphae.

병원성 검정

2014년 5월 상순에 Sclerotium rolfsii에 의한 곰취 흰비단병의 병원성을 검정하기 위해 순수분리한 대표균주(KACC47818)를 감자한천배지에서 25°C, 5일간 배양 후, oatmeal 모래배지(oat-meal:모래:물 = 1:5:4)에서 균총을 잘게 잘라 접종 후 28°C 항온기에서 7일간 배양하여 접종원을 준비하였다. 배양토양을 그늘에서 하루 동안 말린 다음 큰 덩어리를 부수어 포트(22×19×13 cm)에 재배중인 곰취 지제부에 포트 당 100 g을 넣고 포트 내 상토가 건조하지 않도록 물(500 ml)을 충분히 주었다. 접종된 곰취는 20-35°C로 유지되는 유리온실에 두고 수분이 마르지 않도록 48시간 동안 비닐로 덮고 발병을 유도하였다. 병원균을 접종한지 5일 후 지제부에서 흰색 곰팡이가 피어나기 시작하였으며, 수침상으로 물러지기 시작하였다. 시간이 경과됨에 따라 지제부와 토양표면에 갈색 균핵이 형성되어 포장에서와 같은 흰비단병의 병징이 관찰되었으며, 발병 포장에서와 동일한 병원균이 재분리되었다. 따라서 곰취에서 분리한 S. rolfsii는 병원성을 가진 균주로 판단하였으며, 대조구로 병원균이 없는 PDA 배지만을 접종한 처리에서는 발병되지 않았다．

ITS 염기서열 분석

곰취 흰비단병 병원균(KACC47818, GWARES)을 PDA에서 1주일동안 배양한 후 ribosomal DNA(rDNA)의 ITS 영역의 염기서열을 분석하였다. rDNA는 DNeasy Plant Mini kit(QIAGEN, Valencia, Canada)를 이용하여 분리하였고, ITS1과 ITS4 primer를 이용하여 PCR로 증폭시켰다(White 등, 1990). 증폭시킨 PCR 산물은 1.5% agarose gel에 서 전기영동하여 band를 확인하고 PCR purification kit(CoreoneTM, Core-bio, Korea)를 이용하여 정제하였다. 염기서열은 autosequencer(ABI 3030)로 분석하였으며, rDNA ITS sequence data는 DNASTAR program(DNASTAR Inc, USA)으로 CLUSTALW method(Thompson 등, 1994)로 정렬하였다. Phylogenetic analysis은 GenBank BLAST를 이용하여 ITS 영역의 염기를 검색한 후 MEGA 6.0 program으로 neighbor-joining하였다. 또한 sequence distance는 Tamura-Nei parameter model로 계산하였다(Tamura 등, 2007). 곰취 흰비단병을 일으키는 QWARES(KACC47818) 균주의 ITS sequence 크기는 695 bp로 National Center for Biotechnology Information(NCBI)의 GenBank 등록번호는 KP214032이었다. NCBI에서 Blast search 했을 때 Sclerotium rolfsii로 등록된 GenBank accession number GU567776, AB075316, HM355751와 99% 일치하는 것으로 나타났다. 또한 Sclerotium 속의 분류군들과의 관계에서도 S. rolfsii와 같은 계통군에 속함을 확인할 수 있었다(Fig. 2).

Fig. 2

Phylogenetic analysis inferred by neighbor-joining method comparing the internal transcribed spacer rDNA region of Sclerotium rolfsii with those of other Sclerotium spp. retrieved from GenBank. Numbers above the branches represent the bootstrap value. Fungi found in this study are in bold.

이상과 같이 곰취 흰비단병을 일으키는 병원균을 분리·배양하여 균학적 특성과 병원성 검정을 조사한 결과 Mordue(1974)가 보고한 Sclerotium rolfsii Saccardo [teleomorph Athelia rolfsii(Curzi) Tu & Kimbrough]와 일치하였으며, 최근에 보고된 시클라멘 흰비단병(Kwon 등, 2014), 옥수수 흰비단병(Kwon 등, 2013), 고구마 흰비단병(Kim 등, 2013), 풍란 흰비단병(Han 등, 2010) 등과 병징 및 균학적 특징이 일치하였다. 따라서 본 연구 결과를 기초로 이 병을 S. rolfsii Saccardo에 의한 곰취 흰비단병으로 명명하고자 제안한다.