This study was conducted to assess the environmental risk of CMV resistant GM pepper and to evaluate the effects of the transgenic pepper (Line: H15) with CMV resistant gene and non-transgenic peppers (Line: P2377, PM Singang, Berota) without gene introduction on the insect community in the three pepper cultivation areas. Sampling was conducted using yellow sticky traps in Deokso, Anseong and Ochang fields, respectively. The total number of insect individuals caught by sticky trap was not shown significant differences between GM and non-GM pepper at Deokso, Anseong and Ochang fields, respectively. Also, there were no significant differences in density of aphids caught on sticky traps between GM and non-GM pepper, and the species richness and species diversity was no statistical difference between the types of crops, GM and non-GM at three experimental pepper fields.

오이모자이크바이러스(Cucumber Mosaic Virus, CMV)에 이병된 착색단고추(Capsicum annuum var. grossum) 의 휘발성 물질(Volatile organic chemicals, VOCs)에 대해 식물바이러스 매개충인 목화진딧물(Aphis gossypii)의 유인반응을 조사하였다. 착색단고추에 CMV를 즙액 접종, 진딧물 보독충을 이용한 접종 및 대조군으로 완충용액만 접종한 처리구와 진딧물 비보독충을 접종한 처리구를 배치하였다. 접종한 CMV와 중복 감염 여부를 우려하여 접종하지 않은 PepMoV를 RT-PCR로 각 단계에서 검정하였다. 분자검정은 상처효과(wounding effect)를 우려하여 유인반응 24시간 이전에 수행하였다. Gas chromatography 분석에 의해 CMV에 이병된 착색단고추는 접종 후 2주 또는 4주에 바이러스 감염에 따른 특이적인 VOCs를 확인할 수 있었다. 특히 접종 후 2주차에 즙액접종과 보독충 진딧물 접종 간에는 발병 특이적인 VOCs의 방출 패턴이 유의적으로 차이를 보였다. 이에 따라 이들 VOCs에 대한 진딧물의 유인 반응을 검정하고자 CMV 이병 식물과 건전 식물에 대한 목화진딧물 유시충의 Y-tube 유인 수를 조사하였다. 그러나 CMV 이병주의 VOCs에 대하여 목화진딧물의 특이적인 유인효과는 나타나지 않았으며, 다만 식물의 생장에 따른 유인수의 증가만 확인 되었다.

그라디오러스에 발생하는 바이러스병을 포장에서 조사한 결과 이 병율이 이었다. BYMV는 명아주에 엽맥괴사병징, 강남콩에 심한 모자익 병징 그리고 잠두에 모자익 병길을 일으켰다. CMV는 명아주에 국부병반, 담배와 오이에 모자익 병징을 일으켰다. 분류 동정된 두 바이러스는 모두 복숭아 혹진딧물에 의하여 전염되었다. 바이러스를 순화하여 흡광도를 측정한 결과 두 바이러스 모두 260nm에서 최고의 흡광도를 나타내었다. 한천내확산법을 이용한 항혈청과의 반응 결과 SDS를 처리한 BYMY와 CMV는 각각 그 바이러스의 항혈청과 뚜렷한 반응대를 형성하였다. 바이러스 입자의 진자현미경검경 과파 BYMV는 길이가 750nm였으며, CMV는 직경이 30nm이었다.

아마리리스에 모자익병을 일으키는 병원바이러스의 기주범위, 물리적성질, 혈청반응을 조사하고 바이러스 입자를 전자현미경으로 관찰을 하였다. 바이러스의 지표식물 검정 결과 C. amaranticolor, V. unguiculata, C. sativus G. globosa둥 21종의 CMV감수성식물에 병징이 나타났다. 바이러스의 내열성은 55C(10분간)이며 내희석성은 이고 내보존성은 실온에서 2일이었다. 한천내 확산법을 이용한 항혈청반응결과 뚜렷한 반응대가 형성되었으며, 바이러스흡광도는 260nm에서 최고였으며, 245nm에서 최저였다. 전자현미경에 의한 바이러스입자의 검경결과 직경이 90nm내외인 소구형 입자가 관찰되었다. 이상의 결과를 종합하면 아마리리스에 모자익병을 일으키는 것은 CMV에 의한 것으로 보인다.

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.

Capsicum annuum ‘Bukang’ is a resistant variety to Cucumber mosaic virus isolate-P0 (CMV-P0), CMV-P1 can overcome the CMV resistance of ‘Bukang’ due to mutations in Helicase (Hel) domain of CMV RNA1. To identify host factors involved in CMV-P1 infection, a yeast two-hybrid system derived from C. annuum ‘Bukang’ cDNA library was used. A total of 156 potential clones interacting with the CMV-P1 RNA helicase domain were isolated. These clones were confirmed by β-galactosidase filter lift assay, PCR screening and sequence analysis. Then, we narrowed the ten candidate host genes which are related to virus infection, replication or virus movement. To elucidate functions of these candidate genes, each gene was silenced by virus induced gene silencing in Nicotiana benthamiana. The silenced plants were then inoculated with green fluorescent protein (GFP) tagged CMV-P1. Virus accumulations in silenced plants were assessed by monitoring GFP fluorescence and enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Among ten genes, silencing of formate dehydrogenase (FDH) or calreticulin-3 (CRT3) resulted in weak GFP signals of CMV-P1 in the inoculated or upper leaves. These results suggested that FDH and CRT3 are essential for CMV infection in plants. The importance of FDH and CRT3 in CMV-P1 accumulation was also validated by the accumulation level of CMV coat protein confirmed by ELISA. Altogether, these results demonstrate that FDH and CRT3 are required for CMV-P1 infection in plants.

고추(Capsicum annuum L.)는 가지과(Solanaceae)로 분류되는 일년초로서 온대에서 열대까지 널리 재배되고 있다. 또한 세계 50억 인구가 식생활에 활용하고 있고 재배면적이 7위인 세계적인 채소로서 식생 외에도 먹거리의 식품첨가제, 색소, 의약품재료, 화장품 등 산업적으로 많이 사용되고 있으며, 그 산업규모가 계속 증가하고 있다. 고추 관련 산업 매출은 300억불로서 상업적 가치가 매우 높은 채소작물이다. 따라서 고추는 채소류 중 동남아 등 해외로 수출가능성이 가장 높은 작물로써 수출전용 품종 개발이 시급하고, 국내 재배용으로는 바이러스 내병성이 강하고 고품질의 고추 품종 개발이 요구된다. 현대 생물공학은 고추의 병해충에 대한 유전적 개량을 통해 이익을 줄 수 있으며, 첫 번째 유전자 형질전환은 Agrobacterium tumefaciens로 neomycin phosphotransferase와 β-glucuronidase 유전자를 삽입한 것으로 (Liu et al., 1990) 그 후로 C. annuum에 대한 기술의 발달이 꾸준히 보고되었다. 최근 고추에서 개량하고자 하는 형질에는 CMV, TEV, TMV에 대한 바이러스 저항성(Cai et al., 2003), 담배나방(Heliothis assulta)에 대한 해충저항성(Kim et al., 2003), 과실성숙도 조절, 저장기간 연장 등으로 요약되고 있다(OECD 고추표준기술서, 2006). 본 연구에서는 국내에 존재하는 고추 품종과 계통을 모두 이병시키는 새로운 바이러스인 CMVP1에 대한 내성이 있는 GM고추 H15 event의 농업적 특성 포장시험을 실시하였다. 농업환경위해성 평가를 위한 농업적 특성 포장시험을 2012년 5월부터 9월까지 H15 event와 모본 P2377에 대하여 수행하였다. 조사내용은 식물체, 과실 및 꽃의 특성을 조사하였다. 식물체의 특성은 6월부터 9월까지 6항목을 조사하였으며, 8월 최성기는 18항목을 조사하였다. 조사결과는 6월부터 8월까지 식물체 특성은 통계적으로 유의한 차이가 없었으며, 9월에는 P2377 고추의 초폭이 H15 고추에 비해 유의하게 컸지만 초장, 주경장, 경경, 엽장 및 엽폭은 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 과실의 특성은 미숙과 20항목과 숙과 19항목을 조사하였으며, 착과상태, 과장, 과경 등 조사대상 항목의 특성은 모두 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 꽃의 특성은 화색 등 10가지 항목을 조사하였으며, 화색, 웅예수 등 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 종자의 특성은 종자색등 4가지 항목을 조사하였으며, 종자색, 종자크기 등 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 이와 같은 연구결과는 포장시험을 통한 농업적 특성의 위해성평가 기초자료로 제시할 수 있을 것이며, GMO식품안정성평가에 대한 가이드라인으로 제시 할 수 있을 것으로 기대된다.

Cucumber mosaic virus (CMV), which has the broadest host range among plant viruses, is a very destructive pathogen in pepper production. Various resistance sources against CMV have been identified by plant breeders. One of them is Capsicum annuum ‘Bukang’, which contains a single dominant resistance gene, Cmr1. C. annuum ‘Bukang’ is resistant to CMV-P0 strains (CMV-Kor and CMV-Fny), but susceptible to CMV-P1. CMV-P1 is a new strain recently identified in South Korea. Previously we showed that CMV-P1 RNA1 helicase domain is responsible for overcoming Cmr1 and may be play a role in viral replication and systemic infection. To identify the plant host factors involved in CMV-P1 replication and movement, we utilized a yeast two-hybrid system derived from C. annuum ‘Bukang’ cDNA library as a prey. A total of 78 potential host genes interacting with the CMV-P1 RNA1 helicase domain were isolated in the first screening, and PCR confirmation and sequencing analysis narrowed the candidates to ten genes. The candidate genes have found to be encoding acireductone dioxygenase, ADP-glucose pyrophosphorylase, ADP-ribosylation factor 1, ADP-ribosylation factor, calreticulin-3 precursor, cysteine synthase, formate dehydrogenase, histone-H3, phosphomannomutase and polyubiqutin 6PU11. Previous studies showed that these genes were involved in virus infection, replication or virus movement. To elucidate the function of these genes, VIGS and coimmumo precipitation assay is being done.

Pepper mild mosaic virus (PMMoV) and cucumber mosaic virus (CMV) are important pathogens in various vegetable crops worldwide. We have found that methanol extracts of Quercus dentate (Daimyo Oak) gallnut strongly inhibit PMMoV and CMV infection. Based on this result, the inhibitor named as "KN0912" formulated from the extract of Q. dentate gallnut was tested for its inhibitory effects on PMMoV or CMV infection to each local lesion host plant (Nicotiana glutinosa; PMMoV, Chenopodium amaranticolor; CMV). Pre-treatment effect of KN0912 against infections of each virus to local host plant was measured to be 75. 1:±0. 5-97. 5±1. 5% to PMMoV and 70.6±2.2-99.0±1.0% to CMV in 1-10mg/ml conc. and the absorption effect of the antiviral composition of KN0912 to the inside of tobacco leaves tissue, was inhibited by 55.7% to PMMoV and 63.8% to CMV. The persistence of KN0912 treatment was maintained until after the 3 days high inhibitory effect by 98% to PMMoV and by 95.1% to CMV. Inhibitory effects on systemic host plants of KN0912 were measured to be 80-90% to PMMoV and 60-75% to CMV. From the change of morphological characteristics of PMMoV particles under EM, we are tentatively suggested that one mode of action of KN0912 is inactivation due to the destruction of virus particles.

Field experiments were conducted to investigate persistence of Chinese milk vetch(CMV) seed under naturally reseeded CMV-rice cropping systems during the period of 2007～2009. Persistence of the CMV seeds were evaluated in the naturally reseeded CMV-rice field on different tillage methods and soil depths based on the seed number recovered and the seed longevity in soil. Field observation in the naturally reseeded CMV rice field showed that as many as 917～2,185 CMV seeds m-2 were found from 0～15cm soil depth in the rotary tillage and 250～10,105 CMV seeds in minimum tillage rice cultivation in autumn. The recovered seed germinated 25～33%, 23～43% but still had high percentage of hard seed having 64～72% and 51～77%. Field experiment showed that the CMV seedling still emerged even after 2 years of continuous destructive killing of emerged CMV plant by rotary tillage in naturally reseeded CMV-rice field, indicating that CMV seeds persistent at least two years in rice field.

자운영답 입모부족시 생초량 증진방법을 구명하고자 실시한 시험결과는 다음과 같다. 1. 3월초에 Sethoxydim 유제로 둑새풀을 일찍 방제시 방제가가 84%로 높았으나 처리시기가 늦을 수록 방제효과는 낮았다. 2. 둑새풀 방제후(처리 76일 후) 자운영 입모수는 처리전과 비슷하였고 가을철 재입모수도 처리전에 비해 2.2~2.6 배가 증가 하였으나 무처리는 둑새풀과 경합에 의해 자운영 입모수가 감소하였다. 3. 둑새풀 방제후 자운영 건물중은 자운영 피복도가 20%일때 63%, 50% 피복도일 때 164%가 증가하였고 질소함량으로는 12.3 kg, 16.4 kg/10a으로 표준질소시비량 9 kg/10a 보다 높았다. 4. 둑새풀 방제에 따른 쌀 수량은 기계이앙 및 부분경운 이앙 모두 무방제와 비슷하였다.