*Corresponding author 좀돌팥(Vigna nakashimae)은 제주도를 제외한 전국에 분포하며 볕이 잘 드는 저지대에 주로 서식하며 새팥(Vigna angularis var. nipponensis)보다 흔하게 발생하는 일년생 덩굴성 식물이다(Lee 등, 2006). 좀돌팥은 한국에서 재배되고 있는 팥(Vigna angularis)과 근연종들의 유전적 관계 분석에 사용되었다(Yoon 등, 2007). 그리고 콩바구미과(bruchid) 저항성 유전자를 팥으로 전이하기 위해 좀돌팥을 사용하였다(Somta 등, 2006). 이렇듯 유용한 유전자원으로 이용되는 좀돌팥에 2022년 10월 충청남도 예산군(36°40′12.7′N, 126°51′36.4′E)에서 흰가루병이 발생하였다. 흰가루병에 감염된 식물체의 조직은 고사하지 않으나, 병원균에 의해 기주식물은 양분을 빼앗기고, 광합성이 감소된다(Nam 등, 2012). 전 세계적으로 좀돌팥에 흰가루병을 일으키는 병원균은 보고되지 않았으며(Farr과 Rossman, 2022), 국내에도 보고되지 않았다(The Korean Society of Plant Pathology, 2022). 시료를 채집하여 병원균의 균학적 특성 및 DNA 염기서열을 분석한 결과 Podosphaera xanthii으로 동정되었다. 따라서 본 연구는 좀돌팥 흰가루병의 병징, 균학적 특징 및 염기서열 분석결과를 보고하고자 한다.
병원균의 발병 및 병징
좀돌팥에서 발생한 흰가루병은 주로 잎의 앞면에 발생하였으며 흰가루병은 잎전체로 확산되었다. 발병된지 오래된 잎들은 차츰 말라가며 담갈색으로 변화하였으며(Fig. 1A), 이는 녹두 흰가루병에서 보고된 증상(Lee 등, 2002)과 유사하였다. 잎 뒷면에는 흰가루병이 약하게 발생하였으며(Fig. 1B) 자낭구가 형성되는것을 확인하였다(Fig. 1C).
병원균의 균학적 특징 및 염기서열분석
좀돌팥 흰가루병균의 무성세대와 유성세대를 검경하였으며 분류학적 특징과 크기를 측정하기 위해 광학 현미경(KB-500, Korea Lab Tech Corp., Seongnam, Korea)을 이용하였다. 분생포자경은 표생균사의 윗 부분으로부터 발달하며, 크기는 102−219×9−13 μ m 이며, 3−8개의 세포로 구성되었다(Fig. 2A). 분생포자경의 기부세포는 아래쪽이 곧고, 길이는 23−77 μ m였다. 분생포자는 무색의 단세포이며, 뚜렷한 피브로신체(fibrosin body)를 가지며, 타원형 내지 달걀형이며, 크기는 22−32×14−21 μ m이다(Fig. 2B). 자낭구는 잎 뒷면에 형성되었으며, 직경은 89−100 μ m이며, 1개의 자낭을 가졌다(Fig. 2C, D). 자낭은 타원형 내지 달걀형으로 크기는 70−87×60-69 μ m이며 8개의 자낭포자를 지녔다. 자낭포자는 타원형 내지 달걀형이며 크기는 20−25×10−15 μ m이며 무색이었다(Fig. 2E). 이러한 균학적 특징을 통해 좀돌팥 흰가루병은 Podosphaera xanthii와 일치하였다(Braun과 Cook, 2012)
Fig. 2.
Morphological characteristics of Podosphaera xanthii on Vigna nakashimae. (A) Conidiophores. (B) Conidia. Arrow indicates fibrosin body. (C) Chasmothecium. (D) Chasmothecium with one ascus containing mature ascospores. (E) Ascus containing eight ascospores.
좀돌팥 흰가루병균의 분자생물학적 동정을 위해 염기서열 기반의 계통학적 분석을 수행하였다. Genomic DNA는 잎 윗면에 형성된 흰가루병 균사체를 DNeasy Plant Kit (Qiagen, Hilden, Germany)을 이용하여 추출했다. 추출된 genomic DNA의 internal transcribed spacer rDNA (ITS) 영역과 28S large subunit (LSU) rDNA 영역의 염기서열을 분석하였다. ITS 영역은 ITS1와 ITS4 primer (White 등, 1990), LSU 영역은 PM3와 TW14 primer (Khodaparast 등, 2005)을 사용하여 polymerase chain reaction으로 증폭시켰다. 증폭된 산물은 SolGent (Daejeon, Korea)에 정제와 분석을 의뢰하였다. 분석된 염기서열은 National Center for Biotechnology Information (미국국립생물정보센터) BlastN을 통해 상동성을 확인하였다. 계통학적 분석을 위해 Multiple Alignment Fast Fourier Transform ver. 7 (Katoh와 Toh, 2010)을 사용하여 염기서열을 정렬하였으며, MEGA X program (Kumar 등, 2018) 을 이용하여 neighbor-joining 방법으로 수행하였다. 염기서열의 유전자거리는 Tajima-Nei parameter model로 계산하였고, bootstrap analysis은 1,000반복으로 수행하였다.
좀돌팥 흰가루병의 ITS 영역에 대한 GenBank 등록번호는 OP919509이며 Blastn search한 결과 P. xanthii로 등록된 MN833717, AB040340 등과 99% 이상 상동성을 보였다. 또한 LSU 영역에 대한 GenBank 등록번호는 OP919510이며 Blastn search한 결과 P. xanthii로 등록된 AB462784, AB462770, MK357445 등과 99% 이상의 상동성을 보였다. 계통수 작성 결과 좀돌팥 흰가루병원균의 ITS 염기서열과 LSU 염기서열은 P. xanthii과 같은 계통군에 속하였다(Figs. 3, 4).
Fig. 3.
Phylogenetic tree based on neighbor-joining method com-paring the internal transcribed spacer of Podosphaera xanthii on Vigna nakashimae isolates and some reference isolates retrieved from GenBank. The bootstrap values over than 70% are shown at the nodes. The sequence of the strain used in this study is indicated in bold.
Fig. 4.
Phylogenetic tree based on neighbor-joining method com-paring the 28S large subunit sequences of Podosphaera xanthii on Vigna nakashimae isolates and some reference isolates retrieved from GenBank. The bootstrap values over than 70% are shown at the nodes. The sequence of the strain used in this study is indicated in bold.
전 세계적으로 좀돌팥에 발생하는 식물병원균으로 Phia-lophora gregata가 보고되었으나 흰가루병균에 대해서는 보고되지 않았다(Farr과 Rossman, 2022). 국내에서도 새팥과 팥 그리고 녹두와 동부에 흰가루병 발생과 병원균은 보고되어있으나 좀돌팥 흰가루병에 대해서는 보고되어있지 않다(The Korean Society of Plant Pathology, 2022). 따라서 본 연구를 통해 좀돌팥에 발생하는 흰가루병의 원인균으로 Podosphaera xanthii를 국내에서 처음 보고하고자 한다
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