(3)-390(신현동).fm

식물병연구 Res. Plant Dis. 17(3) : 386 390 (2011) http://dx.doi.org/10.5423/rpd.2011.17.3.386 Note Open Access Research in Plant Disease The Korean Society of Plant Pathology Microstroma juglandis 에의한호두나무흰곰팡이병발생 이상현 이승규 박지현 1 조성은 1 신현동 1 * 국립산림과학원산림병해충연구과, 1 고려대학교환경생태공학부 Occurrence of Downy Leaf Spot on Juglans regia Caused by Microstroma juglandis in Korea Sang-Hyun Lee, Seung-Kyu Lee, Ji-Hyun Park 1, Sung-Eun Cho 1 and Hyeon-Dong Shin 1 * Division of Forest Diseases and Insect Pests, Korea Forest Research Institute, Seoul 130-712, Korea 1 Division of Environmental Science and Ecological Engineering, Korea University, Seoul 136-701, Korea (Received on September 4, 2011; Revised on September 29, 2011; Accepted on September 29, 2011) In June 2011, walnuts (Juglans regia) from orchards in Kimcheon and Muan, in southern Korea, were found to exhibit downy mildew-like symptoms of a foliar disease. Whitish polygonal efflorescence was produced on the abaxial surface of affected leaves and discolored light green blotches on the corresponding adaxial surfaces. In the later stage of disease development, diseased tissues collapsed and became necrotic. Based on morphological and cultural characteristics, the causal fungus was identified as Microstroma juglandis. The sequence of ITS rdna of the present isolate showed 100% similarity with those of M. juglandis obtained from GenBank databases, thus confirming its identity. Pathogenicity tests were conducted on leaves of walnut seedlings, fulfilling Koch's postulates. The disease has been previously reported in North America, Europe, Oceania and some western Asia. This is the first report of downy leaf spot on walnuts in East Asia. Keywords : Downy leaf spot, Juglans sinensis, White mold 호두나무류 (Juglans spp.) 는가래나무과 (Juglandaceae) 에속하는낙엽활엽교목으로아시아, 유럽및아메리카대륙에걸쳐약 15종이분포하나, 그중 8종이재배되고있다. 우리나라에서재배되는호두나무 [Juglans regia L. (=J. sinensis Dode)] 는 4세기말중국으로부터전래된것으로추정되고있다 (Kim 등, 2007; Lee 등, 2008). 호두나무는목재가단단하고윤기가있어고급가구재나내장재등으로이용되며, 종실은두뇌발달에도움이되고강장제나변비를없애는데효험이있고, 기름은피부병치료에효과가좋다고보고되는등쓰임새가많은나무이다. 호두나무의상업적재배는연평균 12 o C 등온선을중심으로이루어지고있는데, 주산지는천안 영동 김천 무안 무주등이다. 재배면적은약 1,200 ha이며총생산량은약 1,000톤 / 년으로추산된다. 호두나무재배농가의조수 *Corresponding author Phone) +82-2-3290-3063, Fax) +82-2-921-1715 Email) hdshin@korea.ac.kr 익은 11,586천원 /ha, 순수익은 4,196천원 /ha으로조사되어높은소득액을나타냈다 (Kim과 Lee, 2010). 우리나라에서호두나무에발생하는병해로는탄저병등 14가지가알려져있는데 (Ryu 등, 1993; The Korean Society of Plant Pathology, 2009), 일본에서는 19가지병해가보고되었다 (The Phytopathological Society of Japan, 2000). 이와같이각종병해가호두나무재배에서발생하고있지만아직까지각병해의발생정도및피해에대한구체적인조사가이루어지지않고있는실정이다. 이에대한대책으로국립산림과학원에서는실제호두나무재배단지에서발생하는병해를조사하고피해정도를파악하기시작하였다. 이과정에서지금까지한국에서보고된바없는병의발생이확인되었다. 2011년 6월초순에경상북도김천시구성면마산리의호두나무재배지에서노균병또는뒷면흰가루병과유사한증상이처음으로관찰되었다. 또한같은시기에전라북도무안군보안면상림리의호두나무재배지에서도같은증상을나타내는병든잎을다수채집하였다. 이러한

Microstroma juglandis 에의한호두나무흰곰팡이병발생 387 Fig. 1. Symptoms of downy leaf spot on Juglans regia caused by Microstroma juglandis. A: Infected leaves. B and C: Comparison of leaf lesions on the adaxial (B) and corresponding abaxial (C) surface. D: Close-up view of angular lesions on the abaxial leaf surface. E: Efflorescences of basidial structures on the abaxial leaf surface. F: Necrotic lesions in the later stage of disease development. 증상을나타내는호두나무잎으로부터병원균을순수분리하여균학적특징을파악하고병원성을검정한결과 Microstroma juglandis로동정되었다. 본연구에서는이병의병징과병원균의균학적특징그리고병원성검정결과를보고한다. 병징및발병상황. 잎뒷면에엽맥에의해제한된퇴색부분이생기므로전형적인다각형병반이나타났다 (Fig. 1A, D). 병세가심한경우에는병든부분의조직이부풀어오르는데, 흔히잎앞면쪽으로팽창되므로뒷면에서는다소움푹한모습을나타냈다 (Fig. 1B, C). 병반이차츰확대되면서오래된부분에는흰색의곰팡이가서릿발처럼피어났다 (Fig. 1D, E). 이러한병반에상응하는잎앞면은퇴색되면서약간위로부풀어오르며, 차츰담녹색내지황록색으로변하였다. 병세가진전됨에따라잎이뒤틀리면서기형으로변하였으며, 병든부분이괴사되면서갈색내지흑갈색으로변하며일부분이탈락하여구멍이뚫리기도하였다 (Fig. 1F). 예비조사 ( 문헌및현미경관찰 ) 를통하여이러한증상은외국에서알려진 downy leaf spot[=white mold, 흰곰팡이병 ( 가칭 )] 이라는것을확인하였다. 호두나무에서이와유사한병징을나타내는다른병해가알려진바없으므로, 이와같은증상은흰곰팡이병으로판단하였고, 발병상황을김천과무안의 6개재배지에서개괄적으로조사하였다. 이들지역에서재배되는호두나무의품종명은알수없었으나, 수형을비롯한여러특성으로보아몇가지계통이존재함을알수있었으며, 이러한계통에따라발병정도가다소다른것은인정할수있었다 ( 미발표자료 ). 이들재배지에서흰곰팡이병의발병률 ( 병징을나타내는개체의백분율 ) 은 10 20% 의범주에있었으며, 이병 엽율 ( 발병된개체에서병징을가진잎의백분율 ) 은최대약 40% 에달하였다. 흰곰팡이병에감염된잎은 7월초부터탄저병도함께발생하는것을확인하였는데, 이두가지병해의상호관계에대해서는뚜렷한관련성을유추하기어려웠다. 그러나이러한복합감염의경우에는흰곰팡이병의단독감염또는탄저병의단독감염에비하여피해면적이넓고조기낙엽이유발되었으며, 7월초부터병든잎은떨어지기시작하였다. 병원균의형태적특징. 호두나무의신선한잎에생긴병반으로부터곰팡이를절취하여검경하였다. 이곰팡이의분류학적특성을파악하거나크기를측정하기위해서는명시야광학현미경 (BX51, Olympus, Tokyo, Japan) 을사용하였고, 현미경사진은미분간섭현미경 (Axio Imager, Carl Zeiss, Göttingen, Germany) 을이용하여촬영하였다. 기공하포 (substomatal cavity) 에형성된위유조직의자좌 (stromata) 는대체로둥근편이며, 길이는 30 50 µm정도였다. 자좌가다소돌출되어있으므로해부현미경하에서는짧은뿔처럼보였다 (Fig. 2A C). 자좌위에형성된담자기 (basidia) 는꽃방석처럼배열되어있었다 (Fig. 2C, D). 개개의담자기는곤봉모양인데, 길이는 12 22 µm, 폭은 3 5 µm이었다. 담자포자는담자기위에형성되었는데, 난형내지넓은방추형이며, 무격벽의단세포이며, 무색이며, 대부분 2( 4) 개의기름방울을가지며, 크기는 5 8.5 2.5 5 µm이었다 (Fig. 2E). 이러한균학적특징은앞선연구 (Garcia- Jimenez, 1995; Kurt 등, 2003; Pires, 1928; Saccardo, 1886; Sinclair와 Lyon, 2005) 에서보고된호두나무흰곰팡이병의병원체인 Microstroma juglandis(berenger) Sacc. 와일치하였다 (Table 1). 균주배양. 병원균의단포자균주를획득하기위하여

388 이상현 이승규 박지현 조성은 신현동 Fig. 2. Microstroma juglandis associated with downy leaf spot of Juglans regia. A and B: Young basidia formed on stromata. C: Mature basidia. D: Upper view of a basidium. E: Basidiospores. F: Two-week-old colonies on potato dextrose agar. G: Close-up view of a colony showing pinkish, mucoid, and yeast-like growth. Scale bar = 20 µm for A, B, D, E and 50 µm for C. Table 1. Comparison of morphological characteristics of Microstroma juglandis examined by different authors Characteristics Saccardo (1886) Pires (1928) Garcia-Jimenez (1995) Present isolate Caespituli hypogenous hypogenous hypogenous hypogenous Stroma a ca. 35 µm diam. 30 50 µm diam. Basidia obovato-clavate, 18 µm long Basidiospores fusiform to ovoid, biguttulate, 8 3 µm clavate, 17 20 µm long rod-shaped, 5.8 7. 3 2 2.9 µm clavate, 12 22 µm long 3 7 2 3 µm fusiform to ovoid, mostly biguttulate, 5 8 2.5 5 µm Host plant Juglans regia Juglans sp. Juglans regia Juglans regia a Not described. 희석평판법을이용하였다. 즉, 병든조직에형성된포자집단을떼어낸후에슬라이드글라스위의멸균수에희석하여포자현탁액을만들었다. 이현탁액을백금루프로찍어감자한천평판배지 ( 황산스트렙토마이신 200 µg/ml 함유 ) 에도말하였다. 도말 2일후에평판배지에형성된작은집락을새로운배지에이식하여단포자균주를획득하였다. 균주는농촌진흥청농업미생물유전자원센터에기탁하여보존하고있다 ( 균주번호 KACC46127). 이균은배지상에서전형적인효모상생장을나타내며, 균총은점질성이며분홍색을나타내었다 (Fig. 2F, G). 이러한생장특성은앞선연구 (Garcia-Jimenez, 1995; Kurt 등, 2003) 와일치하였다. 병원성검정. 병원성확인을위하여직경 25 cm 플라스틱포트에 2년생호두나무를이식하여이용하였다. 접종원은감자한천평판배지에균주를배양하여사용하였는데, 농도는약 10 7 cell/ml로맞추었다. 대조구로는멸균수를이용하였다. 호두나무잎에병원균현탁액을분무접종하였으며, 접종후 2일간비닐을씌워상대습도를 100% 로유지시켰다. 3일째부터는비닐을제거하여유리온실에두고발병정도를관찰하였다. 접종 20일후부터자연감염된호두나무잎에나타났던증상과동일한증상이나타나기시작하였다. 병징의발현과진전은자연상태에비하여더디고미약하였는데, 이는인공접종에의한감염이비교적고온상태에서이루어졌던이유때문인것으로판

Microstroma juglandis 에의한호두나무흰곰팡이병발생 389 Fig. 3. Phylogenetic relationship between Microstroma juglandis and related fungi inferred by neighbor-joining method using sequences of the ITS rdna region. Numbers above the branches represent the bootstrap values. Bar = Number of nucleotide substitutions per site. 단된다. 한편, 대조구에서는어떠한병징도관찰되지않았다. 이로써이균주의병원성이확인되었으며, 코흐의원칙을만족시켰다. 균주의분자적분석. 분리된균주 (KACC46127) 의동정을확인하고기초적인유전자정보를제공하기위하여 rdna의 internal transcribed spacer(its) 영역을분석하였다. Lee와 Taylor(1990) 의방법에따라균주에서긁어낸균사집단으로부터 rdna를추출하였다. ITS 영역은프라이머 ITS1과 ITS4를이용하여증폭하였으며 (White 등, 1990), 증폭된것은전기영동을통해확인한후에 LaboPass TM PCR kit(cosmo Genetech, Seoul, Korea) 를이용하여정제하였다. 얻어진염기서열은 DNASTAR computer package 5.05(Lasergene, Madison, WI, USA) 를이용하여정리한뒤, GenBank에등록하여 Accession number JN622110을부여받았다. 이염기서열을 NCBI에서 Blast해본결과앞서등록되어있는 Microstroma juglandis와 100% 일치하는것으로나타났다 (Beer, 2006). Microstromataceae와관련된분류군들과관계를알아보기위하여 MEGA 4.0 프로그램을이용하여 neighbor-joining 방법으로계통수를작성한결과, M. juglandis와같은 clade에속함을확인할수있었다 (Fig. 3). 따라서이러한분자계통학적특성을바탕으로우리나라에서발생한호두나무흰곰팡이병의병원균이 M. juglandis임을재확인하였다. 호두나무흰곰팡이병은북미 ( 미국, 캐나다 ), 유럽 ( 불가리아, 영국, 그리스, 독일, 이탈리아, 폴란드, 스페인, 러시아 ), 오세아니아 ( 호주, 뉴질랜드 ), 그리고서아시아지역 ( 인도, 파키스탄, 터키, 중국의북서부 ) 에서보고되었다 (Farr and Rossman, 2011; Zhuang, 2005). 한편, 일본에서호두나무흰곰팡이병의발생기록은문헌적오류라고하며 (The Phytopathological Society of Japan, 2000), Sawada(1950) 에의하면왕가래나무 (Juglans sieboldiana Max.) 에서 1917년과 1919년에이곰팡이가채집되었다고한다. 따라서한국에서호두나무에이병이보고된것은 적어도동아시아에서최초이다. 최근터키 (Kurt 등, 2003) 에서보고된바에의하면, 호두주산지인 Antakya 지역의 12개및 Altinozu 지역의 5개 재배지를조사한결과, 발병률 ( 병징을나타내는개체의백분율 ) 이무려 69 87% 에이르렀다고한다. 이러한감염에의해호두생산량의감소및품질하락이초래된다는구체적인조사자료는없지만, 적어도조기낙엽및수세의약화등으로인하여상당한피해를초래하는것으로추정되었다. 따라서한국에서이병의발생상황등에대한상세한조사가이루어지고, 예방및방제대책이강구되어야할것으로판단된다. 요 약 2011년 6월에김천과무안의호두나무재배지에서잎에노균병병징과유사한증상이관찰되었다. 병든잎의뒷면에는다각형의병반에흰색의곰팡이가눈꽃처럼형성되었고, 상응하는잎의앞면에는퇴록부분이생겼다. 병세가진전되면서병든조직은붕괴되었고나중에는괴사되었다. 이병의원인균은형태적및배양적특징으로보아 Microstroma juglandis로동정되었다. 또한균주의 ITS rdna 염기서열을 GenBank에등록된 M. juglandis의자료와비교하여 100% 일치함을확인하였다. 호두나무묘목에병원성검정을실시하여코흐의원칙을만족시켰다. 이병은지금까지북미, 유럽, 오세아니아그리고서아시아 ( 인도, 파키스탄, 터키 ) 에서보고되었다. 이연구를통하여한국을포함한동아시아에서는이병을처음으로보고하며, 병명은 호두나무흰곰팡이병 으로제안한다. References Beer, Z. W. de. 2006. Phylogeny of the Quambalariaceae fam. nov., including important Eucalyptus pathogens in South Africa and Australia. Stud. Mycol. 55: 289 298.

390 이상현 이승규 박지현 조성은 신현동 Farr, D. F. and Rossman, A. Y. 2011. Fungal databases. systematic mycology and microbiology laboratory, ARS, USDA. Retrieved August 27, 2011, from http://nt.ars-grin.gov// fungaldatabases/ Garcia-Jimenez, J., Armengol, J. and Martinex-Ferrer, G. 1995. First report of downy spot of walnuts caused by Microstroma juglandis in Spain. Plant Dis. 79: 860. Kim, J. S. and Lee, U. 2010. Analysis of production cost of walnut tree cultivation in major cultivating regions. J. Korean For. Soc. 99: 611 617. Kim, W. J. 2007. 100 Selections of useful trees in Korea. Korea Forest Research Institute, Seoul, Korea. (In Korean) Kurt, S., Soylu, E. M. and Soylu, S. 2003. First report of downy leaf spot of walnuts caused by Microstroma juglandis in Turkey. Plant Pathol. 52: 409. Lee, S. B. and Taylor, J. W. 1990. Isolation of DNA from fungal mycelia and single spores. In: PCR protocols: a guide to methods and applications, ed. by M. A. Innis, D. H. Gelfand, J. J. Sninsky, and T. J. White, pp. 282 287. Academic Press, San Diego, CA, USA. Lee, U. 2008. Cultivation technique of fruit trees for better Production. Korea Forest Research Institute, Seoul, Korea. (In Korean) Pires, V. M. 1928. Concerning the morphology of Microstroma and the taxonomic position of the genus. Am. J. Bot. 15: 132 140. Ryu, H. Y., Lee, Y. H., Cho, W. D., Kim, W. K., Myung, I. S. and Jin, K. S. 1993. Compendium of fruit tree diseases with color plates. Nat. Inst. Agric. Sci. Tech., Rural Development Administration, Suwon, Korea. 286 pp. (In Korean) Saccardo, P. A. 1886. Sylloge fungorum IV. pp. 8 9 Sawada, K. 1950. Fungi of the north-eastern region of Honshu, Japan (2). Basidiomycetes. Tohoku Biol. Res. 1: 95 100. Sinclair, W. A. and Lyon, H. H. 2005. Disease of trees and shrubs. 2nd ed. Cornell University Press, Ithaca and London. The Korean Society of Plant Pathology. 2009. List of plant diseases in Korea. 5th ed., Suwon, Korea. (In Korean) The Phytopathological Society of Japan. 2000. Common names of plant diseases in Japan. Japan Plant Protection Association, Tokyo, Japan. 856 pp. (In Japanese) White, T. J., Bruns, T., Lee, S. B. and Taylor, J. W. 1990. Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics. In: PCR protocols: A guide to methods and applications, ed. by M. A. Innis, D. H. Gelfand, J. J. Sninsky, and T. J. White, pp. 315 322. Academic Press, San Diego, CA, USA. Zhuang, W. Y. (ed.) 2005. Fungi of Northwestern China. Mycotaxon, Ltd., Ithaca, NY, 430 pp.