종자 등 유전자원의 국가간 교류는 새로운 병원균을 유입시켜 새로운 병을 일으키고 경제적인 손실을 극대화 시킬수 있는 원인을 제공하기 때문에 국가별로 검역이 더욱 강화되고 있는 실정이다. 그러한 연유로 국가별로는 자국에 존재하지 않은 유사한 병원균을 발견할 경우 종자도입을 막고 있어 불필요한 경제적 손실원인이 되기도 한다. 따라서 이러한 손실을 막기위해 각국에 검역소에서는 병원균의 형태적인 감별보다 더 정확한 검정기술이 시급한 실정이다. 본 연구에서는 다중PCR을 통하여 한번의 PCR 증폭으로 벼종자에 존재하는 벼흰잎마름병을 일으키는 Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo)과 세균성 줄무늬병을 일으키는 Xanthomonas oryzae pv.oryzicola (Xoc) 를 검출하고 이 두병원균을 판별할수 있는, 국제미작연구소가 최적화한 다중PCR 검정방법의 실질적 적용성 여부를 검증하기 위한 연구였다. 그 결과 51개의 비병원성이나 Xoo 또는 Xoc 와 유사하며 벼종자에서 분리된 균들은 다중PCR검정에서 어떤 밴드도 증폭하지 않은 반면, 대조구(positive control)에서는 알맞은 band size의 amplicon들을 증폭해냈다. 따라서 본 연구에 사용된 국제미작연구소에서 최적화된 다중 PCR방법 (IRRI-optimized multiplex PCR)은 벼종자에서 발견할수 있는 Xoo와 Xoc 의 존재 여부 뿐만 아니라 이들과 형태적으로 유사하나 비병원성균으로부터 구분해 내는데 탁월한 방법이었음을 확인할 수 있었다.

벼 흰잎마름병균의 정확한 진단을 위하여 PCR용 진단 kit를 개발하였다. 본 PCR kit를 개발하기 위하여 벼 흰잎마름 병균 유전체 정보 중 phage-related integrase and transposase gene의 염기서열을 이용하여 프라이머를 각각 제작하였다. 프라이머 염기서열은 XOP-F (5-CGG TCT GCT CAA TGA GGA AGA-3)와 XOP-R2 (5-TGC AAT TGG TGT TCTCCA GG-3), XOT-F (5-GTC ATA GGT GAG GCT TCCC-3)와 XOT-R2 (5-AGT GCG ATC TTT CAG CAG G-3)로 벼 흰잎마름병균의 DNA를 401bp와 492bp를 증폭하게 제작하였다. PCR 증폭은 벼 흰잎마름병균만 증폭하였으며 다른 세균인 Escherichia coli, Agrobacterim, Pectobacterium caratovora subsp. cartovorum, P. atrosepticum, Pseudomonasputida, P. syringae, P. savastanoi pv. phaeolicola, P. savastanoipv. savastanoi and P. marginalis pv. Marginalis 등은증폭되지 않아 특이성이 인정 되었다. 본 프라이머로 병이 의심되는 벼잎과 논물에서 병원균을 3시간 이내에 검출할 수 있었다.

우리나라 재래종벼 6품종의 벼 흰잎마름병 저항성 유전자를 동정하고자 저항성 유전자 Xa1를 갖는 IR-BB 101과의 교배조합을 양성하고 일본균주 ⅠA(T7174)를 접종한 결과 청군벼의 벼 흰잎마름병 저항성 유전자는 Xa1 이었고, 육성재래, 아국도, 흑피 및 이천7일찰은 Xa1 및 다른 우성유전자 1개를 보유하였으며, 긴까락샤레는 Xa1 및 다른 우성유전자 2개를 갖고 있었고 이 중 2개는 저항성 발현에 보족적으로 작용하는 것으로 추정되었다.

한국(韓國)에서 발생(發生)하고 있는 흰잎마름병균의 병원성(病原性) 변이연구(變異硏究)는 일본판별품종(日本判別品種)에 의한 일본(日本) 분류체계(分類體系)를 이용(利用)하여 전국적(全國的)인 균형(菌型)의 분포상태(分布狀態)를 조사(調査)하여 왔으나 일본판별품종(日本判別品種)을 사용(使用)한 균형분류(菌型分類) 결과(結果) 동일(同一) 균군중(菌群中)에서도 다수계품종(多收系品種)에 따라 상이(相異)한 반응(反應)이 나타나 일본판별품종(日本判別品種)을 이용(利用)한 균형분류(菌型分類)가 부적합(不適合)한 것으로 나타났고, 일본판별품종(日本判別品種)을 한국(韓國)에서 증식(增殖) 보존(保存)할때 출수(出穗)가 늦거나 도복(倒伏)에 약(弱)하여 채종(採種)하기 어려운 점이 있으므로 한국(韓國)에 알맞는 판별품종(判別品種)을 선발(選拔)하기 위하여 한국품종중(韓國品種中)에서 선발(選拔)된 밀양(密陽) 23호(號), 청청(靑靑)벼 등(等) 7품종(品種)과 일본판별품종(日本判別品種)을 각(各) 균주별(菌株別)로 접종(接種) 비교(比較)한 결과(結果) 우리나라 흰잎마름병균에 대(對)한 저항성(抵抗性)과 이병성반응(罹病性反應)이 뚜렷하고 저항성유전자(抵抗性遺傳子)가 다르다고 추정(推定)되는 품종중(品種中)에서 밀양(密陽) 42호(號), 한강(漢江)찰벼, 풍산(豊産)벼, 청청(靑靑)벼, 밀양(密陽) 23호(號)가 한국(韓國) 흰잎마름병균의 병원성(病原性) 변이판별(變異判別)에 적합(適合)한 판별품종(判別品種)으로 선발(選拔)되었다. 우리나라 흰잎마름병 병원균(病原菌)의 병원성(病原性)은 일본판별품종(日本判別品種)의 반응(反應)에 의하여 I, II, III, IV, V 균군(菌群) 등(等)으로 분류(分類)되어 왔으나 한국판별품종(韓國判別品種)의 반응(反應)에 따라 Kl, K2, K3, K4, K5 레이스로 명명(命名)하였다.가 높았다. 5. 매몰병원균(埋沒病原菌)의 살균효과(殺菌效果)는 하우스-턴널-단열구(斷熱區)에서 15cm 깊이까지는 처리(處理) 7일간(日間)에 사멸(死滅)했고 20cm 깊이에서는 Pythium균(菌)과 Fusarium균(菌)을 제외(除外)하고 모두 14일간(日間)에 사멸(死滅)하였다. 6. 최고(最高)에 달(達)했다가 최저(最低)에 이르는 온도(溫度)의 반복적(反復的)인 파동(波動)이 있는 것에서 없는 것보다 단시간(短時間)에 사멸(死滅)하였다. 이상(以上)의 결과(結果)에서 볼 때 하기고온기(夏期高溫期)의 재배(栽培) 휴한기(休閑期)에 PVC film을 사용(使用)하여 하우스를 밀폐(密閉)하거나 턴널을 만들어서 태양열(太陽熱)을 이용(利用)한 토양소독(土壤消毒)의 가능성(可能性)이 충분(充分)히 있는 것으로 생각된다.종합적(綜合的)으로 볼 때, diazinon 과 decamethrin의 처리(處理)는 포장(圃場)에서 벼멸구의 산란력(産卵力)과 성충수명을 증대(增大)시키고, 식이활동(食餌活動)을 촉진(促進)함으로서 벼멸구의 resurgence를 유발(誘發)하고 아울러 수도체(水稻體)의 hopperbun을 가속화시킬 가능성(可能性)이 있음을 알 수 있었다.는 점차 약하여 졌으나 catalase, invertase는 그 활성도가 일단 숙성중기에 높아졌다가 낮아졌다.n 이 pH 4.2이고 temperature는 이었다. 그리고 5'-phosphodiesterase 생성에서 최적 탄소원은 sucrose이고 질소원은 이고 corn steep liquor나 혹은 yeast extract를 각각 0.01%씩 첨가한 구는 첨가하지 않은 control 구보다 20%의 5'-phosphodiesterase 생성 증가를 나타 내었다. 이 균이 생성한 5'-ph

벼 흰잎마름병에 대한 저항성품종 육성된 보급에 활용하고자 1979년부터 1983년까지 5개년에 걸쳐 병원세균의 균형분포를 조사한 결과, 1. 전국의 균형분포비율은 조사된 625균주중 I 균군이 , II 균군 , III 균군 , IV 균군 , V 균군 로 I 균군이 대부분 점유하였고, 품종 피해범위가 넓은 IV균군의 분포가 처음으로 확인되었다. 2. 각 도별 균형분포로서는 전라남도에서는 II균군과 III균군의 분포비율이 타도에 비해 매우 높았다. 3. 균형별로 분리된 품종에서는 대부분 밀양 23호품종군에서 각 균군이 분리되었고, 유신품종군에서는 II 균군과 III균군이, 통일품종군에선 III 균군이 많이 분리되었다. 4. 한국에서 본 병의 최초 발병지이며 매년 발병 상습지인 전라남도 해남군내의 균형분포를 조사한 결과 1 균군 , II 균군 , III 균군 , IV 균군 로서 전국의 균형분포화 비교할 때 II 균군과 III 균군에 분포비율이 특히 높았다.

백엽고병에 대한 저항성품종으로 알려진 밀양 30호의 이병화원인을 구명하기 위하여 수원, 밀양, 해남산에 대한 최고분얼기, 출수기엽과 기본식물에 대한 각균군의 균주별 저항성 관계를 조사한 결과 가. 년 전국에서 이병된 밀양 30호의 침해균군 비친화성으로 밝혀진 I, II균군의 균주가 다수분리되었다. 나. 산지 및 생육시기별 저항성 정도의 차는 인정할 수 없었으나 II 균군의 특수균주(병원성 분화형)에 대해 침해받았음이 원인이었다. 다. 밀양 30호의 기본식물에서도 동일 균군 균주에 의해 반응이 일치되므로 품종보다 균주의 병원성 분화에 따른 이병화임을 알 수 있었다.

In spite of the overwhelming number of cysteine proteases in plants, only a few were substantially investigated. Papain-like cysteine proteases (PLCPs) are commonly implicated to disease immunity in some key pathosystems in plants, such as in tomato – Cladosporium fulvum, potato/tomato – phytopthora infestans, and Arabidopsis – Ralstonia solanacearum, among the few others. This study demonstrates the function of cysteine protease gene cloned form Brassica rapa (BrCP) related to resistance to Xanthomonas oryzae pv. oryzae in transgenic rice lines. The cysteine protease-encoding full-length cDNA was identified and characterized using web-based tools. The gene is 2,267 bp in size with an open reading frame of 1,365 bp that encodes predicted polypeptide of 455 amino acids. Blast analysis of the conserved domain of the gene confirmed its affinity to Peptidase_CIA family. Full-length cDNA of PLCP in Brassica rapa was then cloned and co-overexpressed in rice with HPT marker. Introgression of the gene was confirmed in the transformants through genomic PCR assay. RT-PCR analysis showed that the gene was constitutively expressed and present in all tissues. The overexpression rice lines exhibited an enhanced resistance when screened with four Korean Xoo isolates.

Two-component regulatory system (TCS) is the dominant mechanism that controls almost physiological processes of bacteria, such as nutrition assimilation, cell motility, chemotaxis, biofilm formation, quorum sensing and virulence. The intracellular informing process by a typical TCS accompany transfer of a phosphoryl group from His of a histidine kinase (HK) to Asp of a response regulator (RR). In Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) genome, the TCS genes comprise approximately 3% of the nucleotide sequences with 58 response regulators (RRs), 32 orthodox histidine kinase (HKs) and 13 hybrid histidine kinase (HyHKs). However, there is not much understanding of RRs in Xoo except the reported RRs in Xanthomonas spp. including RpfC-RpfG, RavS-RavR, HrpG, VgrS-VgrR (also named ColS-ColR), VemR, RaxH-RaxR, and PhoQ-PhoP. Although a genome-scale mutagenesis and phenotypic characterization of TCSs were studied in Xanthomonas campestris pv. campestris ATCC 33913, there is not any genome-scale research of TCSs in Xanthomonas oryzae pv. oryzae. We have mutagenized 52 predicted RR genes in Xoo PXO99A by marker-exchange mutagenesis method and characterized the phenotype of mutants to identify RR genes involving in pathogenicity of Xoo and understand how Xoo TCSs work in given conditions. Ours investigation with the RR knock-out mutant strains have identified four novel RR genesthat are likely involved in virulence of Xoo. We have studied with these genes in molecular level to elucidate the mechanism for Xoo pathogenicity.

Bacterial blight is a serious problem of rice in irrigated and rainfed lowlands. It is caused by Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) which is represented by many pathotypes, making it difficult to control. Plant proteases are important players in immunity acting either in the execution of attack, in signaling cascade or in perception of invader. This study demonstrates the response of cysteine protease (CP) upon interaction with the pathogen. The cysteine protease encoding full-length cDNA was identified and characterized using web-based tools. Conserved domain of the gene revealed its affinity to Peptidase_CIA family. The full-length cDNA of CP in Brassica rapa was then cloned and overexpressed in rice. Insertion of gene was verified in the transformants through PCR assay. Spatiotemporal expression of the gene was performed in transgenic rice. To evaluate the resistance of CP-overexpression lines to Xoo, transgenic plants were inoculated with two races of Xoo. In planta analysis of enzymatic activity of CP was also performed before and after infection by the pathogen.

본 연구는 우리나라 벼흰잎마름병 균주에 대한 인디카형과 자포니카형의 단일 저항성 유전자의 반응과 이들의 집적 효과를 비교 분석하고 자포니카형의 유망 조합을 제시하여 향후 우리나라 환경 여건에 효과적인 저항성 품종을 육성하고자 수행하였다. 단일 저항성 유전자 계통중 Xa1, Xa3, Xa21은 생태형 간에 차이가 없었으나 Xa4와 xa5는 자포니카에 비해 인디카형에서 저항성이 강하였다. 인디카형과 자포니카형에서 모두 저항성 유전자가 집적되었을 경우에 단일 또는 두 개의 저항성 유전자에 비해 저항성이 정도가 증가하거나, 저항성 수준이 높은 유전자가 저항성 수준이 낮거나 균계 특이적 이병성을 나타내는 저항성 유전자를 보완하는 효과를 나타냈다. 자포니카형에서 새롭게 확인된 저항성 유전자 집적 조합인 Xa3+Xa21, xa5+Xa21과 Xa3+xa5+Xa21은 우리나라 우점 균주와 16개 균주에 대해서 저항성이었으며 현재 우리나라 벼흰잎마름병 저항성 육종에서 주력 저항성 조합으로 이용되고 있는 Xa3+xa5 보다 높은 수준의 저항성을 나타냈다. 이들 저항성 유전자 집적 조합은 균계 분화 등에 따른 저항성 붕괴에 안정적으로 대응할 수 있고 저항성을 효과적으로 강화할 수 있는 유망 조합으로 생각되어 자포니카 벼흰잎마름병 저항성 증진을 위한 목표 조합으로 설정하여 육종사업을 수행하겠다. 

Near-isogenic lines (NILs) carrying bacterial blight resistance genes (Xa4, xa5 and Xa21) were developed in japonica rice using Suweon345 as genetic background. NILs were selected by gene specific DNA markers and inoculation of K1 or K3a race. NILs conferring Xa4 were resistant to K1, K2, K3, and moderately resistant to K3a. NILs conferring xa5 were resistant to K1, K2, K3, and K3a. NILs having Xa21 were susceptible to K1, while resistant to K2, K3 and K3a. Target genes of NILs with the genetic background of Suweon345 were also confirmed by using eleven Philippines races and International Rice Bacterial Blight (IRBB) NILs carrying Xa4, xa5 and Xa21. All NILs had no significant difference from their recurrent parents in the major agronomic traits except for panicle length and brown rice 1,000 grain weight. Heading date of NILs ranged from Aug. 10 to Aug. 11, which was similar to that of recurrent parent, Suweon345. Culm length, number of grains per panicle and ratio of ripened grain of NILs were similar to those of Suweon345. Milled rice of NILs was ranged from 4.82 to 4.93MT/ha. These NILs will be useful for improving resistance to K3a race of bacterial blight pathogens in Korean japonica cultivars.

저항성원이 다른 7개이 근동질 저항성 계통과 감수성 품종인 Toyonishiki에서 X. oryzae pv. oryzae의 증식과 이동에 관한 시험을 실시하였다. 접종 10일 후, NIL의 접종부위 잎의 세균밀도는 약 105~106cfu/cm2 이었으나 감수성 품종인 Toyonishiki에서는 약 107cfu/cm2 로 높게 나타났다. 이와 같이 감수성 품종에서의 세균 수는 급속히 증가하였으나 NIL에서는 점차적으로 증식하였다. IRBB 103과 Toyonishiki는 접종 25일 후에 접종부위로부터 20cm 위쪽에서 세균이 검출되었으나 다른 NIL에서는 검출되지 않았다. 이와같이 Xa1, Xa4, xa5, Xa7 저항성 유전자는 세균의 이동을 크게 억제하였다.