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.

벼 흰빛잎마름병의 저항성의 품종간 차이와 그 유전양식을 조사하여 저항성품종육성의 기초자료로 활용코저 몇 가지 시험을 수행하여 얻어진 결과는 다음과 같다. 1. 최고분얼기와 출수기때의 저항성정도는 품종에 따라 상이한 반응을 보였고 공시품종중에서 IR2061-465-1-5-5, IR2061-553-6-9, IR1561-228-3-3, 밀양 42호는 공시된 3균주에 대해 최고분얼기나 출수기에 모두 높은 저항성을 보였다. 2. 질적저항성이 동일한 품종군에 속하는 품종중에서도 저항성정도의 양적인 차이는 크게 인정되었고, 그 차는 품종군별로는 밀양 23호군에서 균주별로는 II 균군에서 크게 나타났다. 3. IR2061-465-1-5-5와 IR1561-228-3-3의 II균군에 대한 저항성의 유전은 및 세대의 분리양상으로 보아 개의 유전인자에 의해 저항성이 지배된다고느 보기 어렵고 상당수의 유전인자가 이에 관여하는 것으로 생각된다.

벼 흰빛잎마름병균의 10균주(I군 3균주, II군 4균주, III군 3균주)를 저항성이 서로 다른 벼품종 '밀양 23호'(김남풍군), '유신'(황옥군), '통일'(Rantaiemas군)의 유묘기와 분얼초기, 최고분얼기, 지엽기에 각각 접종하였다. 그 결과 1) 병원성 발현의 양상이 균주 간 매우 다양하였다. 2) 특히 II군의 균주들은 같은 군균내에서도 변이가 매우 큰 것으로 나타났다. II군은 더 많은 균형으로 세분될 수 있었다. 3) 생육시기 별로 병원성 발현 양상이 달랐으며, 대체로 지엽기 이후 높은 발병을 나타내었다. II군중 G 7716균주는 출수이후에야 비로소 '유신'품종에 발병을 일으킬 수 있었다. 4) 통계분산분석(ANOVA) 결과, 각각 다른 균형의 균주, 품종, 생육시기가 발병정도의 분산에 주요인으로 작용하였고, 균주와 품종간의 상호작용(interaction)에 유의성이 있었으나 다른 요인간에는 없었다.

벼 흰빛잎마름병균, Xanthomonas oryzae의 채집균주중에서 가장 병원성이 큰 2균주를 선발하여 각각 10대까지 계대배양하였다. 계대배양한 모든 세균을 "밀양23호", "유신", "통일"의 분얼기묘에 접종한 결과, 1) 병원성이 큰 III군균주(IN7721)가 작은 1군균주 (KB7785)보다 계대배양으로 인해 더 많은 감퇴를 나타내었다. 2) 품종의 저항성에 따라 병원성 감퇴정도가 다르게 나타났다. 병원성이 작은 균주(I군, KB7785)는 저항성 품종에서, 병원성이 큰 균주(III군, JN7721)는 이병성품종에서 각각 병원성감퇴가 더 컸다. 3) I군균주(KB7785)가 "통일" 품종의 분얼기 묘에 III군균주(JN7721)와 비슷한 정도로 침입할 수 있었다. 4) 10대까지의 계대배양 도중에 콜로니 형태가 다른 변이균은 관찰되지 않았다.

1977년 및 1978년에 걸쳐 전국 191개 지역에서 채집분리한 병원균의 균군에 대한 결과는 다음과 같았다. 1. 224균주의 병원성검정은 I균군 , II균군 , III균군 , V균군 균주로서 I균군의 분포가 제일 많았다. 2. 채집된 도별 균군분포는 충남이 가장 다양하였으며, 전남에서는 I균군의 분포보다 I균군이 많은 경향을 보이고 있었다. 3. 균군과 품종군간에는 전남풍군의 품종에 균군이 다양하게 검정되었고, 이중 밀양23호에서 많은 균주가 채집분리되었으며, 황옥군에서는 II균상의 침해만 받았으나, Rantai emas품종군에서는 I, II균군도 볼수있었다. 4. 급성형(Kresek)발병주에서 분리된 28균주의 균군은 I군 20균주, II군 8균주였고, 이병된 품종으로는 밀양23호가 많은 발병을 나타내었다. 5. 병원균 균군의 동일지역에서의 분포는 조사장소에 따라 수개품종이 단일균군에 감염된 곳이 있는가 하면 혼합균군에 의해 감염된 곳도 있었다.

선발에 의하여 얻은 벼 흰빛잎마름병균 Xanthomonas oryzae의 Streptomycin 내성균에 대하여 병원성, 배지내에서의 생장량 및 자외선 감수성에 대한 변이성을 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다. (1) SM 내성균은 Wase-Aikoku-3, Rant Emas-2 황옥 및 Kimmase의 4개 판별품종에 대한 병원성 비교에서 75-6의 내성균주가 황옥에 대하여 감수성 반응이 모균과 달리 중정도의 저항성을 나타내었다. 2) SM-내성균은 정상배지에서 모균보다 약간 높은 생장량을 보였고 100ug/ml Agrepto 첨가 배지에서는 접종후 60시간까지 생장이 조지되었으나 70시간 이후에는 모균의 생장량을 능가하였다. (3) SM-내성균은 254mu 파장의 자외선 조사에서 모균과 동일한 감수성을 나타내어 내성인자는 안정된 것으로 생각되었다.

벼 흰빛잎마름균을 이용하여 Streptomycin 계약제인 Agrepto에 대한 내성형질의 선발효과를 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 사용된 약제 Agrepto는 에서 20분간의 온도처리에서 약제의 안정성을 보였다. 2) 서로 다른 지역균주인 75-6 및 75-9 묘주는 선발영제농도 10ug/ml 및 100ug/ml에서 상이한 내성력을 나타내는 내성균이 선발되었다. 3) 저농도인 10ug/ml 및 100ug/ml의 선발농도에서도 10,000ug/ml에서 생장이 가능한 내성균이 선발될 수 있었다. 4) 전세대 100ug/ml에서 선발하고 재차 3,000ug/ml에서 선발된 선발균주는 처리농도 100ug/ml에서 무처리와 동일한 생장량을 보였다. 5) 자연집단의 균주 75-9를 100ug/ml에서 선발한 이들 분리균주는 내성 정도에 있어서 500ug/ml 이하, 500-1,000ug/ml 및 1,000-3,000ug/ml의 내성을 나타내는 몇단계의 내성력 정도가 상이한 균들이 분포하고 있었다.

본 실험은 벼흰빛잎마름병에 대한 저항성계통선발에 필요한 인공접종법 개발을 위해 시도한 것으로서 병원균의 접종농도와 식물체의 노유가 본병의 발전에 미치는 영향에 관해 중점을 두었다. 일정한 환경조건하에서 본병에 대한 식물의 감수성은 식물의 묘령이 어릴 때 일수록 예민하게 나타났으며 식물의 생장과 더불어 점차 둔감해지는 경향이었다. 파종후 14, 37, 48 및 58일째 되는 식물에서 본병에 대한 저항성과 이병성 계통을 선별할 수 있는 병원균의 적정농도는 각각 및였다. 어린 식물에 대해 지나치게 높은 농도의 접종액은 식물의 품종에 관계없이 단시일에 고사시키는 결과를 초래하였고 묘령이 많은 식물에 대해 일정수준 이하의 세균접종농도를 적용했을 때는 식물의 품종간 특성을 구별할 수 없었다.

1. 전국에서 채집 분리한 51개의 균주를 phage의 용 균형에 따라 분류하여 8가지 계통으로 나누었다. 2. 8가지 계통 중 F-계통이 우리나라에 가장 많았으며 H.C.A계통이 그 다음 순이었고 일본이나 남방계에 많은 D-계통은 발견되지 않았다. 3. 우리나라에 분포하고 있는 흰빛잎마름병균은 지역에 따라서 계통이 한정되거나 특이성을 보이지 않았다. 4. 통일품종은 단일품종내에서 6가지의 계통이 분리되었으나 다른 품종에서는 3가지 이내의 계통이 분리되었다.

1. 지엽에 있어서 배수선의 또는 감수성인 품종이 저항성인 품종보다 평균 6개 이상 많았으며 중간성과 저항성 품종간에는 차이가 없었다. 2. 엽맥의 도관절의 길이는 감수성인 진흥, 김마제 수원 213호 등이 저항성 품종보다 길었으며 팔달 시로 가네 농릴 6호 등은 차이가 없었다. 3. 도관의 직경은 김마제쓱 수원 213호가 다른 4 품종에 비하여 길었으나 저항성품종과 감수성 품종간에는 유의차가 없었다. 4. 6-7엽기에 이른 뿌리의 후생도관은 진흥 김마제가 시로가에, 농릴 6호 보다 휠씬 많았으나 수원 213호는 예외적으로 후생도관수가 가장 적었다. 5. 저항성인 시로가네의 즙액에서는 감수성품종에 비하여 세균의 증식이 현저하게 억제 되였고 다른 품종들 간에는 차이가 없었다. 6. 열처리된 즙액에서는 저항성 품종이나 감수성품종에 관계없이 세균증식이 비슷하였고 전체적으로 신선한 즙액에서 보다 세균수가 훨씬 적었다.

벼 흰빛잎마름병의 병원균의 생리적 성질을 구명하고자 시험한 곁과는 다음과 같았다. 1, 공시균주로는 본 병리 연구 담당관실 보존균주 및 일본, 비율빈에서 분양받은 균주와 최근 IR 계통품종과 이병성 품종에서 채집 분리된 10균주를 공시하였다. 2. 탄소원의 분해 및 산도변화에서는 Glucose, Galactose는 모든 균주가 이용하였고 Esculin, Mannitol, Raffinose Salicin, Saccharose는 몇몇균주가 이용했으며 lactose, Starch, Dextrin은 이용하지 못하였다. 3. 시험에 사용된 공시균주는 유화수소 및 암모니아를 생성하였으며 methylene blue 환원시험에서는 환인이 일어났으며 인돌생성은 하지 않았고 젤라틴은 서서히 액화시켰지만 균중간에는 액화정토가 서로 차이가 났으며 우유의 소화 및 응결은 없었으며 리트머스 우유를 청변시켰다.

본 병은 그 병징이 종래에 알려진 일반 묘썩음병과는 달리 검은빛 균사가 수중의 종자표면을 뒤덮어 자라면서 종자표면을 흑변시킬 뿐만 아니라, 종자의 주위토양까지도 흑변시켰으며, 발아한 종자는 최고 3cm 이상은 자라지도 못하고 흑변하여 부패하였다. 병원균은 자연상태에서나 인공배양기상에서나 포자를 형성하지 않았으며, 균사는 현미경하에서 암색을 띄었고 뚜렷한 격막을 갖고 있었다. 따라서 종래의 벼모썩음병 병원균의 대부분이 Phycomysetes에 속했으나 본병원균은 불완전균을 닮아 있었으며, 앞으로 그 구명을 위한 계속적인 연구가 필요했다. 본병의 발병환경은 모든 면에서 종래의 벼 모썩음병과 거의 동일했으며, 특히 종자가 발아할 때의 환경조건이 절대적인 영향을 미쳤다. 본병균은 종자를 통해서 전염되는 경우는 없었으며, 오직 감염된 토양에 의해서만 전염된다는 것을 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.