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Res. Plant Dis. 2025;31(2):175-182

Publication date (electronic) : 2025 June 30

doi : https://doi.org/10.5423/RPD.2025.31.2.175

Seong Gwang Lee^1,†, Sunmin An^1,2,†, Gyoung Hee Kim¹, Sook-Young Park^1,2,

¹Department of Plant Medicine, Sunchon National University, Suncheon 57922, Korea

²Interdisciplinary Program in IT-Bio Convergence System (BK21 plus), Sunchon National University, Suncheon 57922, Korea

이성광^1,†, 안선민^1,2,†, 김경희¹, 박숙영^1,2,

¹순천대학교 식물의학과

²순천대학교 IT-Bio 융합시스템(BK21 plus) 협동과정

^*Corresponding author Tel: +82-61-750-5187 Fax: +82-61-750-5187 E-mail: spark@scnu.ac.kr

†These authors equally contributed.

Received 2025 June 17; Revised 2025 June 22; Accepted 2025 June 22.

Abstract

Trans Abstract

수박(Citrullus lanatus)은 박과에 속하는 과채류로, 아프리카가 원산지로 알려져 있으며 아프리카, 아메리카, 지중해 및 중앙아시아를 포함한 온대 지역에서 주로 재배된다(Chomicki 와 Renner, 2015). 우리나라의 재배면적은 약 13,000-14,000 ha 이며, 이 중 시설(하우스) 재배의 비중은 25-30%로 약 3,500-4,000 ha에 해당한다(Korean Statistical Information Service, 2024). 겨울 수박 재배는 주로 난방 시설을 갖춘 시설하우스(온실)에서 이루어지며, 전체 재배면적은 약 500-1,000 ha 내외이다(Korean Statistical Information Service, 2024). 특히 1-3월 사이에 출하되는 조기 출하형 수박은 경남 고성과 함안 지역을 중심으로 재배되고 있으며, 함안군은 겨울 수박의 대표 생산지로 전체 생산량의 약 70%를 차지하고 있다.

겨울 수박의 정식은 9월에서 10월 사이에 이루어지며, 12월 이후에 수확이 시작되어 출하된다. 하우스 환경은 온도와 습도 등의 조건이 병원균의 생육에 유리하게 작용할 경우 병 발생이 빠르고 급속히 확산되는 특징이 있다. 수박에 발생하는 주요 병원체로는 곰팡이, 세균, 바이러스가 있으며, 이들 중 탄저병과 점무늬병 등 다양한 곰팡이병이 보고되었다(The Korea Society of Plant Pathology, 2022).

수박에 발생하는 점무늬병균은 Phyllosticta cucurbitacearum 또는 Cercospora citrullina가 원인 병원균으로 보고된 바 있다(The Korea Society of Plant Pathology, 2022; Wang 등, 2007). 우리나라의 경우에도 “채소병해원색도감”에 C. citrullina에 의한 점무늬병이 보고되었다(Cho 등, 1997).

Cercospora 속에 의한 수박 점무늬병은 습도가 높은 환경에서 하우스 시설 재배 시 병 발생이 심각할 경우 조기 낙엽으로 인한 광합성 양 감소로 과일의 품질이 저하되어 경제적 피해를 초래하는 곰팡이 병이다(Wang 등, 2007). 병원균은 다른 Cercospora 속과 마찬가지로 이전해 재배했던 식물의 잔재에서 월동하며, 공기 중으로 포자를 퍼뜨리는 공기전염균으로 알려져 있다. 특히 상대적으로 높은 25-30^°C 내외의 온도에서 잎이 오랜 시간 동안 습도가 높은 상태에 노출될 경우 높은 감염률을 보인다(Agrios, 2005).

2024년 12월부터 2025년 3월 사이 경남 함안(35°16’9.86” N, 128°24’31.35” E)에서 37개 동의 하우스 중 가장 동쪽에 위치한 2개의 단동형 하우스(각 100 m 길이)에서 잎점무늬 병징이 관찰되었다. 재배 품종은 겨울철에 재배되는 ‘싼타꿀’(cultivar Santa Ggul, 농우바이오) 품종으로, 나머지 35개 동에 비해 결로가 심했던 동쪽 2개 동에서 잎과 과일에 70% 이상 발병하였다(Fig. 1A). 또한, 동일한 증상이 인근 100여 개 농가에서도 발생하였다. 병징은 어린 잎에 약 1 mm 정도의 검은 반점이 점차 커지면서 불규칙한 동심원의 겹둥근 무늬를 형성하였으며(Fig. 1C, D), 심한 경우 감염된 잎이 결국 고사하였다(Fig. 1B).

Fig. 1.

Disease symptoms of naturally infected Citrullus lanatus plants. (A) Five-month-old C. lanatus plants grown in two commercial greenhouses located in Haman, Gyeongsangnam-do Province, Korea, observed in late February 2025. (B) In early March 2025, the C. lanatus plants exhibited wilting symptoms and eventually died. (C) Typical leaf spot symptoms observed on the leaves. (D) Close-up view of the symptomatic leaf area indicated by the red circle in (C), taken from greenhouse-grown C. lanatus in early March 2025.

원인 병원균을 분리하기 위해 100 m 하우스의 입구에서 3개 시료, 하우스의 중간(50 m 지점)에서 3개 시료, 그리고 마지막으로 하우스의 끝부분(100 m 지점)에서 3개 시료를 채집하였다. 채집한 잎은 모두 병반이 대략 5-10 mm 정도 진전된 형태의 병반만을 수집하였다. 병원균의 분리는 이전에 보고된 실험과 마찬가지로 수행하였다(An 등, 2025). 간략히 설명하자면, 병반의 가장자리와 건강한 부분의 중심을 기준으로 5×5 mm 크기로 잘라 70% 에탄올과 1% 차아염소산나트륨(NaClO)으로 각각 1분간 소독한 후, 멸균수로 3회 씻어 물기를 제거하였다. 이후, 1% 물 한천 배지에 치상하여 7일 동안 25^°C 배양기에서 배양한 후, 자라난 균사를 감자 한천 배지(potato dextrose agar [PDA]; Difco Laboratories, Detroit, MI, USA)로 옮겨 2주간 배양하였다. 배양체로부터 형성된 포자를 단포자 분리하였다. 균주의 장기 보존을 위해 단포자 분리된 균주의 균사 블럭을 7×7 mm 크기로 잘라 멸균된 20% glycerol 용액에 넣어 3일간 25° C에서 배양한 뒤, −80° C 초저온 냉동고에 보관하였다.

균주는 동쪽의 첫 번째 하우스 동에서 9개, 두 번째 하우스 동에서 9개를 분리하여 총 18개의 균주를 확보하였다. 균주의 형태학적 특징을 관찰하기 위해 9 cm PDA 배지와 옥수수가루 배지(corn meal agar, CMA)에 접종한 후, 25° C의 암조건에서 4주간 배양하여 균학적 특성을 관찰하였다. 첫 번째 하우스 동의 9개 균주는 PDA 배지에서 4주 만에 9 cm Petri dish를 모두 채우며 자랐으나, 두 번째 하우스 동에서 분리한 9개 균주는 4주 후에도 직경이 35-40 mm 정도로 느리게 성장하였다(Fig. 2A, F). 각 하우스 동에서 분리된 균주의 균사 생장 뒷면은 모두 검정색이었으며(Fig. 2B, G), 두 번째 하우스 동에서 분리한 균주는 테두리가 밝은 갈색이었다(Fig. 2G). CMA에서는 각 하우스 동에서 분리된 모든 균주가 40-50 mm 정도의 느린 성장을 보였으며(Fig. 2C, H), PDA에서의 특성과 마찬가지로 균사 생장 뒷면은 모두 검정색이었고(Fig. 2D, I), 두 번째 하우스 동에서 분리한 균주는 테두리가 밝은 갈색이었다(Fig. 2I).

Fig. 2.

Morphological characteristics of Cercospora cf. citrullina isolated from infected leaf spots on C. lanatus plants. (A, F) Front view and (B, G) reverse view of 4-week-old colonies grown on potato dextrose agar medium. (C, H) Front view and (D, I) reverse view of 4-week-old colo-nies grown on corn meal agar medium. (E, J) Microscopic views of conidia at ×400 magnification.

곰팡이 균사는 격막이 있으며, 분지가 있고 갈색으로 매끄러운 특징을 보였다. 분생자경은 균사와 달리 짙은 갈색으로 다발처럼 보였으며, 곧고 분지가 없는 형태를 띠었다. 분생포자는 가느다란 균사와 같은 유사한 곤봉 모양으로, 무색이며 곧은 형태 또는 굽은 형태를 가졌다. 크기는 55.3-230.9×2.9-6.9 µm였다(n=20; Fig. 2E, J). 이러한 형태적인 특성은 Cercospora spp.의 형태학적인 특성과 일치하였다(Chupp, 1954; Wang 등, 2007).

분자생물학적 동정을 위해 균주를 선발하였다. 각 하우스 동에서 분리한 9개 균주 중 3개씩의 대표 균주를 선정하였다. 첫 번째 하우스 동에서 선정된 균주를 SYP-1767∼1769로, 그리고 두번째 하우스 동에서 선정된 균주를 SYP-1770∼1772로 명명하여 이후 실험에 사용하였다. PDA에서 배양된 균사로부터 이전에 보고된 KCl 용액을 활용한 DNA 추출법을 이용하여 DNA 를 추출하였고(Chi 등, 2009), 이를 중합효소 연쇄 반응(polymerase chain reaction, PCR) 실험에 사용하였다.

분자 마커는 internal transcribed spacers and intervening 5.8S nrDNA (ITS), translation elongation factor 1-alpha (TEF), actin (ACT), calmodulin (CAL), histone H3 (HIS)를 포함하여 총 5개의 Cercospora spp.의 종 동정 마커 유전자를 증폭하였다. 각 마커의 프라이머 정보는 Table 1에 기술하였다. PCR 증폭 산물은 0.8% gel을 이용하여 증폭 여부를 확인하였으며, 염기서열 분석은 마크로젠(Macrogen Inc., Daejeon, Korea)의 염기서열 분석 서비스를 통해 수행하였다. 염기서열의 양방향 염기서열 조립 및 편집은 SeqMan 프로그램(Lager gene pack-age, version 8.0; DNA STAR Inc., Madison, WI, USA)을 사용하였다. 확보된 염기서열은 미국 국립생명공학정보센터(National Center for Biotechnology Information; http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)의 Basic Local Alignment Search Tool에서 검색한 결과로 검증하였다.

Table 1.

Primers used for PCR and sequencing

첫 번째 하우스에서 선발된 3개의 균주(SYP-1767∼1769)의 ITS (GenBank accession no. PV707958-PV707960), TEF (PV737572-PV737974), ACT (PV737578-PV737580), CAL (PV737584-PV737586), HIS (PV737590-PV737592) 염기서열은 Cercospora cf. citrullina CBS 119395 균주의 염기서열(EU514222, JX143335, JX143089, JX142843, JX142597)과 각각 99.81% (527 bp/528 bp), 99.67% (305/306), 99.55% (220/221), 99.36% (311/313), 99.74% (387/388)로 일치하였다.

두 번째 하우스에서 선발된 3개의 균주(SYP-1770∼1772)의 ITS (GenBank accession no. PV707961-PV707963), TEF (PV737575-PV737577), ACT (PV737581-PV737583), CAL (PV737587-PV737589) 염기서열은 Cercospora cf. citrullina CBS 119395 균주의 염기서열(EU514222, JX143335, JX143089, JX142843)과 각각 100% (528 bp/528 bp), 99.67% (305/306), 99.55% (220/221), 99.36% (311/313)로 일치하였으며, HIS (PV737593-PV737595)의 경우 C. citrullina HG21041401의 염기서열(MZ437997)과 100% (388/388) 일치하였다. 염기서열 결과를 기반으로 병원균을 잠정적으로 Cercospora cf. citrullina로 동정하였다.

계통분류학적 분석을 위해 GenBank database에서 Cercospora spp. (Groenewald 등, 2013)의 ex-type 균주들 및 대표균주를 선정한 후, 이들 균주로부터 염기서열을 확보하였다(Table 2). 총 5개의 염기서열 정보들(ITS, TEF, ACT, ACL, HIS)을 CLUSTAL W 방법을 이용하여 다중 염기서열 정렬을 수행하였다. 이후 MEGA X 프로그램(Kumar 등, 2018)을 사용하여 Maximum likelihood 방법으로 계통분석을 수행한 결과, 분리된 6개 균주 SYP-1767∼SYP-1772 모두 Cercospora cf. citrullina 참조 균주들(CBS 119395, HG21041401∼2, UNL090101∼3)과 묶여 분리한 균주가 모두 Cercospora cf. citrullina임을 확인하였다(Fig. 3). Cercospora cf. citrullina는 ‘ confer (cf.)’를 속명 다음으로 표기하는데, 이는 C. citrullina로 확정되지 않았으므로 본 연구에서는 Cercospora cf. citrullina로 명명하였다. 이에 대한 근거로, 광범위한 Cercospora 속 연구가 진행된 논문에서도 표준균주(type strain)가 부재하다(Groenewald 등, 2013).

Table 2.

Strains used in this study and their GenBank accession numbers

Fig. 3.

Phylogenetic analysis. A maximum likelihood (ML) tree was constructed based on the concatenated sequences of ITS, tef1, act, cal, and, histone H3 genes from 45 Cercospora species, including six isolates (SYP-1767 to SYP-1772). Septoria provencialis CPC 12226 was used as the outgroup. Clades containing Cercospora cf. citrullina and the present isolates are shaded, with existing Cercospora cf. citrullina sequences shown in blue and the current isolates in red. Bootstrap values were calculated from 1,000 replicates.

분리된 균주가 잎점무늬병의 원인 병원균임을 확인하기 위해, SYP-1767과 SYP-1770 균주를 대표균주로 선발하여 병원성 검정을 수행하였다. 접종원은 CMA 배지에서 25^°C로 10일간 배양하여 직경 5 mm의 코르크볼러를 이용하여 균사 배양체를 준비하였다. 기주 식물인 수박은 굿초이스와 산타꿀 품종을 파종하여 한 달된 유묘를 병원성 검정에 사용하였다. 병원성 검정은 전개된 4-5엽의 표면에 멸균된 수지침 바늘(0.18×8 mm; Qingdao Dongbang Medical Co., Ltd., Shandong, China)을 이용하여 10번 찔러 상처를 낸 뒤 준비한 배양체를 접종하였다. 음성 대조군에는 경우 동일하게 상처를 낸 후 직경 5 mm의 PDA 배지만을 동일하게 접종하였다. 무상처 접종의 경우 동일하게 접종하였으며 식물체에 아무런 상처를 내지 않았다. 접종 후, 온도는 28^°C, 상대 습도 100% 조건에서 하루 배양한 후 잎 위의 접종원을 제거하였다. 그 후 동일한 조건에서 2일 동안 배양한 뒤 병징을 확인하였다.

그 결과, 음성 대조군과 무상처 접종에서는 병징이 관찰되지 않았다(Fig. 4). 반면, SYP-1767과 SYP-1770을 상처 접종한 잎에서는 점무늬 병징이 관찰되었다(Fig. 4). 특히, 굿초이스 품종에서는 두 균주 모두 3일 만에 최초 분리된 병반과 동일한 급성 진전형 병징이 나타났다(Fig. 4A). 또한, 산타꿀 품종의 경우 두 균주 모두에서 병징의 바깥쪽 부분에 형광색의 둘레무리(halo) 증상이 관찰되었다. 감염된 잎으로부터 병원균을 재분리한 후, 단포자를 분리하여 ITS, TEF, ACT, CAL, HIS 영역을 PCR로 증폭한 결과, SYP-1767과 SYP-1770과 동일한 염기서열을 확보하여 두 개의 분리 병원균이 모두 원인 병원균임을 증명하였으며, 이는 Koch의 법칙을 만족하였다.

Fig. 4.

Pathogenicity test. (A) and (B) show two watermelon culti-vars, ‘Good Choice’ and ‘Santa Ggul’, respectively. In each panel, the left serves as the control, the center displays inoculation with isolate SYP-1767, and the right shows inoculation with isolate SYP-1770. Leaves were inoculated with Cercospora cf. citrullina mycelial blocks on unwounded (yellow arrows) and wounded (red arrows) sites, and symptoms were observed at 3 days post-inoculation (dpi).

Cercospora에 의한 점무늬병은 우리나라에서는 Cho 등(1997)에 의해 최초 보고된 이후, 우리나라 가시오이(Sicyos angulatus L.)에서도 원인 병원균으로 확인된 바 있다(Hong 등, 2014). 그러나 우리나라의 수박 재배지에서 70% 이상의 피해를 입힌 사례는 이번이 처음이다. 특히, 함안 지역의 탐문 조사 결과 100여 곳의 농가에서도 동일한 병이 발생한 것으로 나타났다. 또한, 조사 결과 피해를 입은 지역에서는 대부분 결로가 발생하는 부분에서 더 많은 병이 발생하여, 경종적 방제법을 마련하기 위해서는 온도와 습도의 상관관계에 대한 연구가 필요할 것이다. 더불어, 2024년부터 2025년 상반기 사이에 돌발적으로 발생한 병에 대한 신속한 방제 대책을 위해 효과적인 농약 방제 대책도 함께 마련되어야 할 것이다.

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