In the present study, a severe outbreak of Sclerotium rot on Korean melon(Cucumis melo L. var. makuwa Makino) observed in Jinju, Korea in August of 2014 and 2015 is reported. The fruit rot disease on the surface of Korean melon fruit appeared as water soaked lesion followed by the development of large rotten areas with abundant white mycelial growth. Abundant white mycelial mats with globoid and white to brown sclerotia(1-3 mm) were also developed on stems near the soil line, and infected plants withered. The fungal pathogen was isolated on potato dextrose agar(PDA) and formed white colonies with numerous sclerotia on PDA. The sclerotia were globoid in shape, 1-3 mm in size, and white to brown in color. The mycelium formed typical clamp connection. These measurements and taxonomic characteristics were most similar to those of Sclerotium. DNA sequencing and phylogenetic analysis of the complete internal transcribed spacer rRNA gene region confirmed that the fungal isolates were Sclerotium rolfsii Saccardo. Koch’s postulates were supported by pathogenicity tests conducted on fruit. Based on mycological characteristics, pathogenicity tests, and molecular identification, the fungus was identified as Sclerotium rolfsii. To the best of our knowledge, this is the first report of a Sclerotium rot caused by S. rolfsii on Korean melon in Korea.

고추를 비롯한 채소작물에 심각한 피해를 야기하는 흰비단병의 생물학적 방제제를 개발하기 위하여 시설재배 토양에서 분리한 세균 중에서 흰비단병균인 Sclerotium rolfsii의 균사생장을 강하게 억제하는 균주를 선발하였다. 선발된 균주는 형태적, 생리적 분석과 16S rRNA 분석결과를 바탕으로 Bacillus amyloliquefaciens로 동정하였고 최종 선발균주를 Bacillus amyloliquefaciens KBC1009로 명명하였 다. Bacillus amyloliquefaciens KBC1009의 배양특성을 조사한 결과 배양온도 30℃, pH 7의 조건에서 72시간동안 배양했을 때 배양 효율이 가장 우수하였으며, 배양에 적정한 영양원은 탄소원 glucose, 질 소원 yeast extract를 사용했을 때 가장 높은 균수를 나타내었다. 포장에서 고추 흰비단병에 대한 Bacillus amyloliquefaciens KBC1009의 방제효과를 검정하기 위해 흰비단병원균을 토양에 접종하고 B. amyloliquefaciens KBC1009 배양액(5×108 cfu/ml)을 500배로 희석하여 10일 간격으로 3회 관주 처리한 결과 무처리대비 66.7%의 방제효과를 나타내었다.

본 연구는 목련에서 분리한 흰비단병균 Sclerotimu rolfsii Sacc.의 분화형을 밝히고 균계생장 및 균핵형성에 대한 영양생리를 구명코저 vitamin, 질소원, 탄소원의 효과를 검토했으며 또 본 균과 Penicillium sp.와의 생태적 관계를 해명하기 위한 기초적인 연구로서 본 균의 균계생장 및 균핵형성에 대한 Penicillium 배양여액의 촉진효과와 그 요인을 밝히려고 시도하였다. 본 연구결과를 종합해서 적요하면 다음과 같다. 1. 목연에서 분리한 흰비단병균 제1형, 축2형은 배지상의 성상이나 생리적 성질 펄 병원성이 상이하였다. 특히 목연 아카시아에 대한 병원성은 양자 동일하나 콩이나 오이에 대해서는 제2형균이 제1형균보다 더 강하였다. 2. 공시된 14종의 질소원중 와 glycine을 제외하고는 모두 thiamine hydrochloride 10r/l가 첨가되었을 때 비로소 공시균의 균계생장 및 균핵형성에 이용되었다. 질소의 형태별로 보면 균계생장에 있어서는 보다는 이 훨씬 더 효과적이며 organic N은 화합물에 따라 상이하였다. 그러나 균핵형성에 있어서는 이와 반대로 이 효과적이었다. 은 균계생장이나, 균핵형성에 전혀 효과가 없었다. 3. 공시 탄소원 7종도 대체적으로 thiamine이 존재하지 않는 한 균계생장이나 균핵형성에 아무런 효과가 없었다. thiamine이 첨가될 경우 균계생장에 있어서 glucose와 saccharose가 가장 효과적이고 maltose와 soluble starch는 효과가 적었으며 xylose, lactose, glyceline은 전혀 효과가 없었다. 균핵형성에 있어서는 loctose를 제외하고는 전구에서 균핵형성을 보였으며 모두 비슷한 효과를 나타냈다. 4. 배지중의 질소원이 동일수준이면 탄소원이 증가함에 따라 균계생장량이 증가하였다. 그러나 질소원의 량에는 한도가 있는 것으로 질소 0.5g/l이상에서는 오히려 균계생장이 억제되었다. 그러나 균핵형성에 있어서는 탄소원의 증가에 따라 균핵형성량이 저하하였다. 5. 공시균은 thiamine 결핍균으로서 균계생장 최적 thiamine 농도는 20r/l이고 이 농도를 초과하면 오히려 균계생장이 억제되는데 150r/l에서는 무첨가구와 거의 같은 정도로 억제되었다. 6. 공시균의 생장에 있어서 thiamine의 첨가에 따른 질소원리용도는 NH4NO3>(NH4)2SO4>asparagine>KNO3의 순위이며 질소원별 thiamine 최적요구량은 인 경우 12r/l, asparagine인 경우 16r/l 정도였다. 균핵형성량에 있어서는 KNO3>NH4NO3>asparagine>(NH4)2SO4의 순위로서 thiamine 최적량은 인 경우 8r/l에서 전균핵생산량의 대부분이 형성되나 asparagine인 경우에는 16r/l 정도였다. 7. 배양액의 pH는 공시균이 생장을 개시하자마자 3.5정도로 급격히 떨어지나 그 이후부터는 생장량이 증가함에 따라 완만하게 떨어졌다. 그러나 pH2.2 이하로는 더 내려가지 않았다. 8. 공시균의 균계생장에 대한 각종 vitamin의 상호효과는 thiamine, biotin, pyridoxine, inositol의 4가지 조합에 있어서도 thiamine이 첨가되지 않은 곳에서는 거의 효과가 나타나지 않았다. 그러나 thiamine+pyridoxine, thiamine+inosital, thiamine+biotin+pyridoxine, thiamine+pyridoxine+inositol구에 있어서는 thiamine 단독 첨가구와 동등 혹은 그 이상의 효과를 나타내지만 thiamine+biotin과 thiamine+biotin+inosital구는 오히려 떨어졌다. 균핵형성에 있어서는 thiamine 단독구에 비하여 각구 모두 약간씩 증가하였다. 9. Penicillium 배양여액중에는 공시균의 균계생장을 촉진하는 물질이 존재하며 배양여액 6-15ml/50ml 배양액의 농도에서 거의 최고균계생장량에 달하였다. 10. 질소원으로서 첨가한 혹은 asparagine은 균계생장에 있어서 배양여액농도 여가에 관계없이 가 더 유효하였다. 11. 배양여액에 대한 일련의 처리에 있어서 휘발성물질분획, 비휘발성물질분획, 휘발산분획, ether 가용성유기산분획, ether 불용성물질분획, cation 흡착물질분획, cation 비흡착물질분획, anion 흡착물질분획 및 비흡착물질분획의 9분획중 비휘발성물질분획, ether 불용물질분획, cation 흡착물질분획 및 anion 비흡착물질분획에서만 균계가 잘 자랐다. 그러나 균핵은 오직 cation 흡착물질분획에서만 형성되었다. 12. 이 결과는 배양여액중에 균계생장물질, 균핵형성물질 및 균핵형성억제물질이 존재하며 이들 물질은 각각 별개의 물질로서 전2자는 비휘발성이고 ether 불용성이며 cation교환수지에는 흡착되지 않는 물질이며 후자는 비휘발성이고 ether 불용성이며 cation 및 anion 교환수지에 흡착되지 않는 물질임을 암시한다. 13. DNP-aminoacids paper chromatography에 의하여 cation 교환수지흡착분획중에서 aspartic acid, cystine, glycine, histidine, lycine, tyrosine 및 dinitroaniline 7종의 아미노산이 검출되었다. 14. S. rolfsii의 균계생장 및 균핵형성은 glutamic acid, aspartic acid, cystine, histidine 및 glycine의 단독첨가나 혼합첨가에 의해서 촉진되지 않았고 다만 tyrosine에 의해서 약간 촉진되었다. 15. 균핵의 습열에 대한 저항성은 균핵의 수분함유량에 따라 다르며 수분함유량이 적은 것이 보다 더 강하였다. 배지에서 채취한 균핵은 제1,2형균 모두 에서 5분에 사멸하거나 155일간 에서 건조시킨 것은 에 있어서 제1형균은 15분, 제2형균은 10분, 에 있어서는 제1형균은 5분, 제2형균은 10분처리에 사멸하였다. 16. 배양균핵을 132일간 에서 건조시킨 것은 제1,2형균 모두 전부 발아하였고 기건상태에서 283일간 방치한 천연균핵도 제1,2균형 모두 발아하였으며 443일간처리한 것도 아직 제1형균 , 제2형균 의 발아율을 보지하고 있었다. 17. 저온에 대한 저항성은 균계, 균계괴, 균핵의 순으로 강하였는데 균계는 1주간 처리에서 완전 사멸하였으나 균계괴는 3주에서도 아직 사멸치 않은 것이 있었으며 균핵은 3주에서 대부분 생존하였다. 18. 약제저항력은 승괴수 에 있어서 제1형균은 180분 제2형균은 240분, 에 있어서는 제1형균 60분, 제2형균 30분에 각각 사멸하였고, Uspulun 800배에 있어서는 제1형균은 120분에 사멸하나 제2형균은 180분에도 사멸치 않으며 500배에 있어서는 제1,2형균 모두 90분에 비로소 사멸하였다. 그러나 유산동 240분, Ceresan 석탄, Mercuron 각 500배 80분처리에도 아무런 영향이 없었다. 19. Benlate와 Tachigaren의 농도가 증가함에 따라 균계생장 억제효과도 증가하였다. 처리 6째에는 Benlate 0.5ppm을 제외하고는 전농도에서 뚜렷한 억제효과를 나타내었으나 12일째에는 농도에 따라 현저한 차이를 나타냈다. Benlate 0.5ppm 처리는 대조구에 비하여 , 2.0ppm은 의 억제효과를, Tachigaren은 1ppm , 1.5ppm과 2.0ppm은 의 억제효과를 나타냈다. 양자 모두 500ppm에서는 거의 완전히 균계생장을 억제시켰다. 균핵형성은 Benlate 500ppm과 Tachigaren 500ppm 및 1000ppm에서 억제되었다. 20. 일반적으로 균계생장량이 증가함에 따라 배지중의 glucose나 의 소비량도 증가하였으나 Benlate나 Techigaren을 처리할 경우 그 농도의 증가에 따라 이들의 소비량이 억제되었다. 그러나 Benlate 저농도(0.5ppm 및 1ppm)에 있어서는 의 소비가 무처리구보다 많았다. 21. glucose와 의 흡수이용효과 즉 glucose나 1mg을 소비하여 생산된 균계량은 Benlate나 Techigaren의 처리로 말미암아 크게 저하되었다. 그 정도는 농도에 관계없이 처리 3일째에 가장 심했고 이후 시일이 경과함에 따라 높아졌다. Benlate 처리의 glucose를 제외하고는 대체로 농도가 증가함에 따라 흡수이용효과가 저하되었다. 22. 토양배양에 있어서 배출량으로 측정한 균계생장은 어느 농도에서나 저지되지 않았고 다만 Tachigaren 100mg/g 토양에서만 현저하게 억제되었다. 균핵형성은 Benlate나 Tachigaren 10mg/g 토양에서 완전히 억제되었다. 23. Benlate와 Tachigaren 0.1, 1.0, 10, 100, 1000ppm에 10분 및 20분간 침지처리한 결과 균핵의 발아억제효과를 인정할 수 없었다.

목련흰비단병균 Sclerotium rolfsii의 균사생장 및 균핵형성에 대한 thianine, biotin, nicotinic acid, Pyrido-xine, inositol과 DNA 및 RNA의 영향을 조사한 바 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 공시균은 thiamine 결핍균으로서 균사생장 최적 thiamine 농도는 20r/l이고 이농도를 초과하면 오히려 균사생장이 억제되어 150r/l에서는 무첨가구와 거이 비슷한 균사생장을 하였다. 2. 공시균의 생장에 있어서 thiamine의 첨가에 따른 질소원 이용도는 NH4NO3>(NH4)2SO4>asparagine>KNO3의 순위이며 질소원별 thiamine 최적요구량은 인 경우 12r/l, asparagine인 경우는 16r/l정도였다. 균핵형성량에 있어서는 KNO3>NH4NO3>asparagine>(NH4)2SO4의 순위로 질소원별 thiamine 최적량은 가 8r/l에서 균핵의 대부분이 형성되나 asparagine은 16r/l정도였다. 3. 배양액의 pH는 공시균이 생장을 개시하자마자 3.5정도로 급격히 떨어지나 그 이후로는 생장량이 증가함에 따라 완만하게 떨어졌다. 그러나 pH2.2 이하로는 내려가지 않았다. 4. Nicotinic acid는 공시균의 생장 및 균핵형성에 아무런 효과가 없었다. 그러나 thiamine 10r/l와의 공존하에서는 다소의 효과가 있는 것으로 nicotinic acid 7-10mg/l에서 가장 생장이 좋았고 그 이상에서는 생육이 억제되었다. 5. Pyridoxine, biotin 및 inositol은 배지의 질소원이 나 asparagine인 경우 모두 공시균의 균사생장 및 균핵형성에 아무런 효과가 없었다. 6. 공시균의 균사생 장에 대한 각종 vitamin의 상호효과는 thiamine, biotin, Pyridoxine, inositol의 4가지 combination에 의해서도 thiamine이 첨가되지 않으면 거이 효과가 나타나지 않았다. 그러나 thiamine+pyridoxine, thiamine + inositol, thiamine + biotin + pyrid oxine, thiamine + biotin + pyridoxine + inositol 구에 있어서는 thiamine단독첨가구와 동등 혹은 그 이상이지만 thiamine+biotin과 thianline+biftin+inositol구는 오히려 떨어졌다. 균핵형성에 있어서는 thiamine단독구에 비하여 각구 모두 약간씩 증가하였다. 7. 공시균의 균사생장에 대한 DNA와 RNA의 효과는 무첨가구에 비하여 다소 인정되는데 DNA보다는 RNA가 좀더 효과적이었다. RNA는 2-6mg/l에서 DNA는 6mg/l에서 가장 좋았다. 균핵형성에 있어서는 효과가 없 었다. 8. RNA의 농도가 증가함에 따라 또 thiamine의 농도가 증가함에 따라 균사생장량이 증가하는 것으로 thiamine의 존재하에 RNA의 효과가 뚜렷하게 나타났다. 그러나 균핵형성에는 효과가 없었다.

Background : In previous study, we reported Sclerotium rot caused by Sclerotium rolfsii in Ixeridium dentatum for the first time. This experiment was conducted to select highly effective pesticides against Sclerotium rot caused by S. rolfsii in I. dentatum. Methods and Results : The chemical efficacy and the injury test were carried out. A total of five pesticides were used for the experiment test. For the efficacy test, we investigated spore germination and mycelial growth inhibiting ability by each pesticides in vitro and disease inhibiting ability in the field. For the chemical injury, we investigated appearance of abnormalities on condition of reference amount and fold amount in the field. In vitro, three kinds of chemicals such as Fludioxonil suspension concentrate (SC), Tebuconazole suspension concentrate (SC), and Flutolanil emulsifiable concentrate (EC) showed complete spore germination inhibitory effect, However in two chemicals such as Pyraclostrobin water-dispersible granule (WG) and Pyribencarb suspension concentrate (SC), the mycelial growth inhibitory effect was partially recognized but the spore germination was not inhibited. In the field, we performed an artificial inoculation experiment using sclerotia. As a result four kinds of chemicals such as Fludioxonil SC, Tebuconazole SC, Flutolanil EC, and Pyraclostrobin WG showed control value of above 80% against Sclerotium rot caused by Sclerotium rolfsii except Pyribencarb SC. Also there was no chemical injury in reference amount and in fold amount respectively, compared to non treated control. Conclusion : From the above results, we selected four items of pesticides including Fludioxonil SC, Tebuconazole SC, Flutolanil EC, and Pyraclostrobin WG as effective chemicals against Sclerotium rot caused by Sclerotium rolfsii in Ixeridium dentatum.