본 연구는 Colletotrichum 속에 따른 친환경 자재들의 고추 탄저병 방제 효과 차이를 구명하고자 수행하였다. 포자 발아억제 효과는 가용성 황과 BP 혼합 미생물 제제가 각각 90.4 - 99.3%와 83.4 - 96.6%를 나타내어 가장 효과적이었다. 균사 생육 억제 효과는 BP 미생물 제제가 83.5 - 98.3%로 가장 효과적이었다. 무상처 과실의 예방 효과는 수산화동이 85.5 - 93.1%, 상처 낸 과실의 예방 효과는 가용성 황이 75.4 - 79.5%로 가장 효과적이었다. 무상처 과실의 치료 효과는 가용성 황이 70.3 - 74.1%, 상처 낸 과실의 치료 효과는 C. dematium과 C. acutatum에서 30% 내외의 미미한 치료효과가 있었지만 다른 친환경 자재들은 그 효과가 없었다. 두 기내 실험에서 Colletotrichum 속에 따른 친환경 자재의 방제 효과가 대부분의 처리구에서 확인되었다. 포자 발아와 균사 생육의 억제 효과가 친환경 자재 특히 BP 혼합 미생물 제제에서 C. gloeosporioides이 높았고 C. capsici이 낮게 나타나 Colletotrichum속 간의 차이를 보였다. 고추 과실에서 Colletotrichum 속에 따른 친환경 자재의 방제 효과를 보면, 두 기내실험과 달리 일부에서 확인되었다. 무상처 과실의 예방 효과가 확인된 수산화동과 가용성 황 처리구에서 C. dematium에서 높고, C. capsici 및 G. cingulata에서 낮았다. 하지만 상처 낸 과실의 예방 효과와 무상처 과실의 치료 효과가 확인된 가용성 황 처리구에서 Colletotrichum 속에 따른 유의한 차이가 없었다.

나노 크기인 5nm 이하로 제조한 은나노제품(파이투패치)은 주요 식물병원균인 탄저병원균(Collectotrichum gloeosporioides), 잿빛곰팡이병원균(Botrytis cinerea), 균핵병원균(Sclerotinia sclerotiorum)에 대해 포자발아 및 균사생장을 억제하는 항균력이 있었다. 파이투패치 살포에 의한 고추탄저병 방제효과를 실험하기 위해 파이투패치 희석액에 포자를 침지하여 포습시킨 후 발아율을 조사한 결과 5ppm까지 희석한 처리구에서 병원균의 포자발아억제효과를 보였으며, 균사는 10ppm에서 생장억제효과가 15일간 지속되었다. 특히 파이투패치를 10ppm으로 희석하여 배지표면에 도말한 후 탄저병원균 포자를 접종하면 3일간 발아가 억제되어 식물체 감염을 효과적으로 예방하였으며, 40% 이상 발병한 시험구에 4ppm 파이투패치를 살포한 결과 21일 후 7% 이하의 발병과율로 무처리 대비 70% 방제효과가 있었다. 장마철 탄저병 발생율이 94.6%인 시험포장에서 10ppm 농도로 파이투패치를 7일간격으로 엽면살포한 결과 발병과 발생율이 5.8%로 방제효과를 확인하였으며, 수확한 홍고추를 자연건조한 후에도 발병과율이 24.2%로 건고추 수확량도 증가하였다. 장마철 고추역병(Phytophthora capsici)은 장마가 끝난 무피복시험구에서 8월 11일 15%이었으며 고온기를 지난 9월 7일에는 발병율이 74%로 수확을 포기하였으나, 파이투패치를 코팅처리한 피복재를 씌운 시험구에서는 발병주가 2.3%로 장마철 역병발생이 효과적으로 방제되었다.

친환경 유기농자재를 이용하여 고추 탄저병균의 포자 발아, 균사생장 억제효과를 기내에서 조사하였다. 그 결과 균사생장 억제효과 기내검정. 탄저병의 균사생장 억제 효과는 Bacillus subtilis를 주성분으로 하는 제제가 100%의 억제효과를 보였으며, 그 외의 제제는 20~40%의 범위에서 억제효과를 나타내었다. 포자발아억제효과는 유황 수화제 2종('BTB', '황스타')이 각각 100%, 95.1%, '고려역'(95.0%), '보르스타'(99.0%), '지하부대 KM'(96.1%) 순으로 나타났다. 균사생장 억제와 포자 발아억제, 부착기 형성억제 결과를 고려하여 고추 탄저병 방제에 적용 가능한 친환경 방제제는 Bacillus subtilis, Panibacillus polymyxa 혼용제('고려역')가 가장 효과적인 것으로 판단되었으며, 예방을 전제로 한 방제의 경우 유황 수화제, 보르도액을 주성분으로 하는 제제가 적용 가능할 것으로 생각된다. 본 연구에서 선택된 제제는 고추 포장에서 탄저병 방제효과가 최종적으로 인정되면 차후 고추 탄저병 방제에 이용될 것으로 사료된다.

고추에 큰 피해를 일으키는 탄저병에 대한 강한 길항력이 있는 세균을 선발하기 위해 선행연구에서 식물뿌리 시료로부터 분리하여 보관중인 세균들을 대상으로 검정에 사용하였다. 총 457균주로부터 IA70-5균주를 최종 선발하였고, 16S rDNA 염기서열 분석을 통해 Streptomyces padanus로 동정하였다. S. padanus IA70-5는 색소를 분비하지 않고 운동성이 없으며 전형적인 Streptomyces속에 속하는 세균들처럼 나선형의 형태를 이루고 있었다. S. padanus IA70-5 균주는 in vitro에서 Colletotrichum acutaum의 균사생장, 포자발아, 그리고 부착기 형성을 효과적으로 억제하였다. 실내 고추 과실에 대하여 병원균 접종 전 IA70-5 배양액 처리 시 약 90%의 탄저병 억제효과를 나타내었다. 본 연구결과를 통하여 길항방선균 S. padanus IA70-5는 고추 탄저병을 억제하는 효과가 있음을 확인하였다.

농업생태계에 심겨진 탄저병 저항성 유전자인 PepEST 유전자가 내재된 유전자변형 고추의 환경위해성을 평가하기 위하여 2006년 고추의 생육기간 동안 절지동물의 군집구조를 3회(6월 20일, 7월 25일, 8월 28일)에 걸쳐 조사하였다. 두 가지의 고추 즉 모본(nTR, WT512)와 유전자 변형 고추(TR, line 68)의 꽃과 잎에 서식하는 곤충을 포함한 절지동물의 군집구조를 파악하기 위하여 곤충을 포획할 수 있는 진공 흡입기를 이용하여 절지동물

To assess the environmental risks of transgenic chili pepper with PepEST gene on non-target organisms before it exposes to the agro-ecosystem environments, we conducted the three sets of green peach aphids (Myzus persicae S.) life table experiment under laboratory conditions (Temp. 25℃, R.H. 50-70%, Photoperiod L16 : D8) in series during 2005-2006. We measured the net reproductive rate (R₀)*, the intrinsic rate of increase (r<SUB>m</SUB>), the mean generation time (T<SUB>c</SUB>), fecundity*, life span, and reproduction period between non-transgenic chili peppers and transgenic chili peppers, respectively. The life span of green peach aphids from three sets was 31, 27, 25 days, and the period of life span was similar to the general average length of green peach aphids, 25-29 days. Although the first reproduction of transgenic pepper was similar to the non transgenic pepper (P＞0.05), the fecundity and the net reproductive rate (R<SUB>o</SUB>) by using Jackknife method of transgenic pepper were lower than those of non transgenic pepper (P＜0.05). Conclusively, we observed the adverse effect from our results but we should execute further experiments to confirm the results at the fields with the similar way.

한국(韓國) 지방(地方) 재래종(在來種) 고추 9계통(系統)과 미국(美國) 식물(植物) 도입국계통(導入局系統)(PI) 34개(個) 계통(系統)을 공시(公試)하여 흑색(黑色) 병징(病徵)의 탄저병(炭疽病)(Colletotrichum dematium)에 대한 저항성(抵抗性)을 검정(檢定)하였다. 적열과(赤熱果)에다 침상후(針傷後) 병원균(病原菌) 현탁액(懸濁液)을 분무(噴霧)하는 방법(方法)과 점적(點滴)하는 방법(方法)으로 접종(接種)한후 침상부위(針傷部位)를 중심(中心)으로 형성(形成)된 병반(病班) 직경(直徑)을 측정(側定)하여 저항성(低抗性)을 평가(評價)한 결과(結果)는 다음과 같다. 1) PI 201232, PI 224451, PI 257044, PI 257119, PI 257099, PI 224433, PI 244668, PI 257102, PI 173877, 남지 청룡 서동 등(等)은 발병(發病)이 가장 적어 저항성(抵抗性)으로 사료(思料)된다. 2) PI 241670, PI 244670, PI 224423 등(等)은 발병(發病)이 가장 커 이병성(罹病性)으로 사료(思料)된다. 3) 기외(其外)는 중간(中間) 정도(程度)였다.

To control the pepper anthracnose caused by Colletotrichum acutatum, antifungal bacterium strains which was selected among bacterium from natural soil, was tested the antimicrobial activity against various pathogens and its control efficacy on anthracnose disease in the fields. We confirmed that antagonistic activity of CAB13001 strain to pathogens such as Sclerotinia cepivorum, Sclerotinia sclerotium and Botrytis cinerea including Colletotrichum acutatum was remarkable superior with the dual culture method in the artificial medium. In vitro bioassay using the green pepper fruit, CAB13001 strain suppressed the lesion development of Anthracnose disease, and its control value compared to the untreated one was 82.4% on pepper fruit in field test. These results suggested that CAB13001 strain could be a very useful biological control agents to anthracnose disease caused by air born plant pathogens of pepper. By the way, analysis of nucleotide sequence of the gene 16S rDNA, antagonistic bacterium CAB13001 strain used in this study was identified as Burkholderia lata.

본 과제는 “고추 육종가 맞춤식 고효율 분자육종시스템 실용화” 과제의 주관과제인, 고추 탄저병 및 CMV 저항성 마커 개발과 복합내병성 품종 육성(고추와 육종, 윤재복)으로, 세부과제인 고추 유용 분자표지의 foreground selection용 multiplexing 기술 개발(전북대학교, 이준대)과 협업을 통해 2015~2017 년까지 탄저병과 오이모자이크바이러스(cucumber mosaic virus, CMV)에 대한 복합내병성 품종 개발을 목표로 하고 있다. 탄저병과 CMV는 국내외에서 심각한 문제를 일으키고 있는 병원체로, 저항성 품종 육성 효율을 높이기 위해서는, 탄저병 저항성 연관 신규 분자표지와 CMV 강병원성 계통(기존 저항성 Cmr1 극복 CMV, CMV-P1)에 대한 저항성 연관 분자표지 개발이 필요하다. 본 과제의 성공적인 수행을 위해 현재까지 진행된 연구결과는 다음과 같다. 탄저병 저항성 연관 신규 분자표지 개발의 경우, 탄저병 및 CMV복합 CMS모계(B)와 부계(C) 계통, GMS 모계는 각각 BC1F3와 F4, F5, BC1F6 까지 세대 진전하였다. 탄저병과 바이러스에 단독 혹은 복합 내병성을 지닌 CMS와 GMS 모계, 탄저병저항성 C계통 간에 156개 교배조합을 작성하였고, 시교 사업은 경북, 경남, 충북, 충남, 전남, 전북, 강원, 인천, 제주지역을 포함하는 138개 지역에 수행하고 있다. CMV-P1 저항성 연관 분자표지 개발의 경우, 국내에서 분리된 18개 CMV 분리의 저항성 정도를 평가하여 4가지 유형으로 분류하였고, 이들을 이용해 고추유전자원의 CMV 저항성을 조사한 다음 CMV 병원형 판별 품종 후보를 선발하였다. 한편, 고추 포장에서 CMV에 강 저항을 보인 개체의 후대를 대상으로 CMV-P1대한 저항성 유전 분석을 수행하였고, 분자표지 검정을 통해 저항성과 연관된 후보 마커를 선발하였다. 금년 하반기에는 새로운 탄저병 저항성 마커 개발을 위한 저항성 유전분석 및 분리집단을 선발할 예정이며, 차년도에는 탄저병 및 CMV복합 계통의 세대진전과 신규교배 조합을 작성할 예정이다. 또한 새로운 탄저병 저항성 분자표지 개발 및 CMV-P1 저항성 연관 후보 분자표지를 이용해 CMV 병원형 판별 계통을 최종적으로 선발하고자 한다.

Colletotrichum spp.에 의해 발생하는 고추 탄저병은 국내외 고추 재배 시에 가장 많은 피해를 주는 병해이다. 현재 가장 많은 분포를 나타내는 종은 C. acutatum이며 베노밀 등 일부 살균제에 내성을 가지는 것으로 보고되었다. 그러 므로 탄저병 피해 경감을 위한 방법으로 저항성 품종을 재배하는 것이 최선이지만 판매되고 있는 저항성 품종이 극히 일부이며 보급면적이 아직 확대되지 않아 대부분 약제에 의한 화학적 방제가 이루어지고 있다. C. baccatum 종에서 저항성 유전자를 도입하고자 많은 연구가 이루어 졌으나 종간교잡으로 인한 임성저하 등의 문제점으로 저 항성 품종 육성에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 국내외의 다양한 유전자원과 육성계통을 대상으로 무상 처접종법과 포장검정을 통하여 기존에 알려진 저항성 이외의 새로운 저항성 계통을 탐색하여 고추 탄저병 저항성 품종육성에 이용하고자 수행하였다. 고추 육성계통 및 유전자원 932점을 대상으로 수확과실을 이용한 분무접종 방법과 포장검정을 통해 저항성을 평가한 결과 무상처 분무접종결과 강한 저항성을 나타낸 자원은 13A101 등 15 점이었으며 나머지 평가자원들은 감수성으로 확인되었다. 포장결과도 무상처 분무접종과 유사한 결과를 보였으 며 저항성으로 13A37등 28점, 중도저항성으로 18점을 선발하였다. 인공접종결과와 포장저항성 결과를 비교하여 평가방법에 상관없이 저항성이였던 13A263등 C. baccatum 6점과 13A691등 C. annuum 2점을 선발하였으며 이는 고추 탄저병 저항성 품종육성 재료로 지속적으로 육성할 계획이다.

고추 탄저병은 국내에서 아주 피해가 심한 병 중의 하나로 본 연구팀은 십수 년 동안 탄저병 저항성에 대해 유전분석을 수행하는 동시에 저항성 품종 육성에 노력을 기울여 왔다. 이전에 사용하였던 탄저병 저항성 소재는 Capsicum baccatum 종의 PBC81 accession이었는데, 이와 가장 교잡화합성이 높았던 C. annuum 종의 SP21 계통을 모친으로 사용하여 종간 교잡을 수행하였고, 이에 대한 BC1F1과 BC1F2 분리집단에서 QTL mapping을 수행하여 두 가지의 탄저병(Colletotrichum acutatum과 C. capsici)에 대한 각각의 저항성 주동 QTL을 탐색함과 동시에 연관된 분자표지를 개발하였다. 본 연구에서는 탄저병 저항성 소재로 PBC81이 아닌 PI594137과 AR을 사용하여 NGS re-sequencing을 수행한 후 대량의 SNP를 탐색하고자 하였다. PI594137은 C. baccatum 종에 속하며, PBC81보다 좀 더 broad spectrum resistance를 보인다. AR은 AVRDC에서 분양 받은 재료인데, C. chinense Jacq. PBC932의 열성 저항성을 C. annuum에 도입한 계통이다. 탄저병 저항성 QTL mapping은 Golden aji(C. baccatum, 탄저병 이병성)와 PI594137의 F2 분리집단과 SP211(C. annuum, 탄저병 이병성)과 AR의 F2 분리집단에서 수행할 계획이어서 각각의 양친 사이(Golden aji vs. PI594137과 SP211 vs. AR)에서 SNP를 탐색하였다. NGS re-sequencing을 통해 읽혀진 염기서열 총 길이는 PI594137이 40.5Gbp, Golden aji가 12.1Gbp, AR이 12.8Gbp, SP211이 11.5Gbp였다. 이 염기서열을 사용하여 생물정보학적 분석((주)씨더스에 의뢰)을 수행하였는데, PI594137과 Golden aji 사이에서 333,816개, AR과 SP211 사이에서 1,218,595개의 SNP를 최종적으로 탐색할 수 있었다. 탐색된 SNP는 탄저병 저항성 QTL mapping 분석에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

고추 탄저병은 Colletotrichum spp. 균에 의해 일어나고, 국내에는 주로 C. acutatum 종이 우점을 하고 있다. 탄저병 저항성 고추 유전자원은 주로 Capsicum baccatum 종(PBC80, PBC81, PI594137, Cpb 등)에서 주로 보고되고 있으며, C. chinense 종(PBC932 등)에서도 일부 보고되고 있다. PBC81은 C. acutatum과 C. capsici에 모두 우성으로 각각의 주동 QTL에 연관된 분자표지가 개발되었다. AR은 PBC932에서 유래한 육성 계통으로 C. acutatum과 C. capsici에 모두 열성으로 보고되었다. 본 연구에서는 AR 유래 탄저병 열성저항성 유전자와 연관된 분자표지를 개발하고자 하였다. 식물 재료는 대풍초(S) x AR(R) 조합의 F2 분리집단 93개체를 이용하였다. 접종 탄저병 균주는 KSCa-1(C. acutatum)을 사용하였고, 저항성 조사는 DI(disease incidence), OLD(overall lesion diameter) 및 TLD(true lesion diameter) 3가지 방법으로 조사하였다. F2에서 탄저병 저항성이 정규분포 곡선에 가깝게 나타나 QTL mapping을 우선적으로 수행해 보기로 하였다. 연관지도를 작성하기 위해 다른 연구에서 mapping된 마커를 우선 사용하였는데, SSR(200여개), COSII(50여개), STS(20여개) 등 총 270여개의 마커를 스크리닝하였고, 그 중 SSR(45개), COSII(9개), STS(4개) 등 총 58개의 마커가 다형성을 보여 mapping에 사용하였다. 그 결과, 총 512 cM을 커버하는 연관지도를 만들 수 있었고, 이를 이용하여 preliminary QTL 분석을 수행하여 보았다. 그 결과, OLD trait에서 LG9에 저항성 QTL(AR 유래)이 잡히는 것을 확인하였는데, LG9에는 이전 보고에서 C. capsici에 주동저항성을 보이는 부분이 있는 곳이기도 하다. 그리고 TLD trait에서는 LG3에 저항성 QTL(대풍초 유래)이 잡혔는데, 이 부분은 병이 발생했을 때 얼마나 병반이 빨리 커지는지를 설명할 수 있는 형질이다. 현재 각각의 QTL에 아주 가까운 마커를 개발하기 위해 LG3과 LG9에 마커를 추가하는 실험을 계속 진행 중이다.

고추 탄저병은 우리나라는 물론 몬순기후를 갖고 있는 동남아시아의 거의 모든 나라와 중국, 인도 등에서 그 피해가 매우 심각한 병이다. 작년에는 특히 긴 장마로 인해 탄저병 발병이 심하여 엄청난 수확량 감소(홍고추의 경우 대략 50% 이상) 피해를 봤고, 시장에서는 홍고추의 가격이 무려 3배 이상 높게 거래되기도 하였다. 특히 농민들은 비가 올 때마다 농약을 쳐서 농약비용도 아주 큰 부담이 됐다. 따라서 본 과제에서는 지금까지 개발된 탄저병 저항성 계통을 사용하여 하루 빨리 탄저병 저항성 F1 품종을 개발하고 보급해야겠다는 생각으로 여러 종자회사들과 함께 F1 품종 개발에 힘쓰고 있다. 올해 탄저병 저항성 B계통 육성용 33계통(F4세대 30계통, F2세대 3계통), C계통 육성용 106계통(BC2F10세대 36계통, BC2F8세대 47계통, F4세대 23계통), 탄저병/역병 복합저항성 육성용 6계통(F2세대)을 정식하여 육성하고 있다. 특히 작년에는 몇몇 종묘회사의 웅성불임 계통(CMS A계통 또는 GMS 모계)에 본 연구과제에서 개발한 탄저병 저항성 계통을 교배하였고, 올해 총 122개의 F1 조합을 파종한 후 노지포장에 정식하였고, 이들에 대한 탄저병 저항성 및 원예적 특성을 조사할 예정이다. 또한 탄저병 저항성 계통 및 품종을 보호하기 위해 탄저병 저항성 유전자원 Capsicum baccatum ‘PBC81’과 ‘PI594137’ 및 탄저병 저항성 육성계통 ‘2602-14-5’와 ‘2602-27-21’을 NGS sequencing하였고, 염기서열을 비교 분석하였다. 이 결과를 바탕으로 탄저병 저항성 계통 및 품종 보호를 위한 특허를 출원할 예정이다.

고추 탄저병은 국내외 고추 재배 시에 가장 많은 피해를 주는 병해이며, 해외 종자 수출 대상국에서도 많은 피해를 주고 있다. 고추 탄저병은 Colletotrichum spp.에 의해 발생하며 현재 가장 많은 분포를 나타내는 종은 C. acutatum으로 보고되고 있다. 탄저병 피해를 줄이기 위한 방법으로는 탄저병 저항성 품종을 재배하는 것이 최선이지만 아직까지 저항성 품종이 시판되지 않아 약제에 의한 화학적 방제가 이루어지고 있다. 이러한 이유로 고추 탄저병 저항성 품종육성을 위하여 다양한 유전자원을 대상으로 병원균에 강한 육종재료의 탐색이 이루어져 왔으나, 국내외적으로 가장 많이 재배하고 있는 C. annuum 종내에는 안정적인 저항성을 보이는 유전자원이 없는 것으로 알려지고 있다. 따라서 본 연구에서는 국내외의 다양한 유전자원과 육성계통을 대상으로 무상처접종법과 포장검정을 통하여 기존에 알려진 저항성 이외의 새로운 저항성 계통을 탐색하여 고추 탄저병 저항성 품종육성에 이용하고자 수행하였다. 11A 1등 F4세대 13점, 2010 선발계통 22점, 신규도입 유전자원 2점 및 시판대비품종 2점을 대상으로 탄저병 저항성 검정을 수행한 결과 이병과율이 10%미만으로 강한 저항성을 보이는 11A9, 11A10, 11A11, 11A19, 11A26의 5계통을 선발하였다. 이들은 모두 무상처접종에 의한 저항성 검정에서도 동일한 결과를 보였다. 아울러 포장검정 결과 11A9와 11A10은 세균성 점무늬병, 11A19는 역병에 강한 저항성을 보여 금후 유묘검정 등을 통하여 탄저병 저항성 품종육성과 함께 이들 병해에 대한 저항성 연구 및 품종 육성에 이용될 것으로 기대한다.