식물병연구 Note Open Access Res. Plant Dis. 22(1): 38-43 (2016) http://dx.doi.org/10.5423/rpd.2016.22.1.38 2014-2015 년국내콩들불병발생상황 Incidence of Wildfire Disease on Soybean of Korea during 2014 2015 강인정 1 * ㆍ김승한 2 ㆍ심형권 1 ㆍ서민정 3 ㆍ신동범 1 ㆍ노재환 1 ㆍ허성기 1 1 농촌진흥청국립식량과학원재배환경과, 2 경상북도농업기술원농업환경연구과, 3 농촌진흥청 국립식량과학원중부작물과 *Corresponding author Tel: +82-31-695-0668 Fax: +82-31-695-0095 E-mail: fairjung@korea.kr In Jeong Kang 1 *, Seung-Han Kim 2, Hyeong Kwon Shim 1, Min Jeong Seo 3, Dong Bum Shin 1, Jae Hwan Roh 1, and Sunggi Heu 1 1 Crop Cultivation and Environment Research Division, National Institute of Crop Science, Rural Development Administration, Suwon 16613, Korea 2 Department of Agriculture Environment Research, Gyeongsangbuk-do Agricultural Research & Extension Services, Daegu 41404, Korea 3 Central Area Crop Breeding Research Division, National Institute of Crop Science, Rural Development Administration, Suwon 16613, Korea Received September 28, 2015 Revised March 5, 2016 Accepted March 10, 2016 Wildfire caused by Pseudomonas amygdali pv. tabaci has been seen a steady increase in the incidence and prevalence on soybean in Korea. But up to know there is no official report on the prevalence of the disease in Korea. The nationwide survey of the occurrence of soybean wildfire showed that 19 out of 30 regions in 2014 and 9 out of 28 regions in 2015 had been infected with P. amygdali pv. tabaci. The severity of wildfire varied according to the cultivar, cultivation regions and climates. However, cultivar seoeitae was susceptible in both 2014 and 2015. The disease severity of 2014 was twice that of 2015. Since the temperature of 2014 and 2015 were very similar but the precipitation of 2014 was more than twice that of 2015, the precipitation of 2014 had a great impact on the wildfire disease severity. Keywords: Distribution, Korea, Soybean, Wildfire 콩 (Glycin max L. Merr) 은세계적으로중요한식량작물중하 나이며, 특히우리나라를비롯한동북아시아지역은콩의 원산지로식량안보차원에서안전한생산기반확충이필요 하다. 콩생산에는다양한요인들이영향을미치지만, 병발 생에의한콩생산량의감소와품질저하는수량의주요제 한요인이되어왔으며기후변화에따른봄기온상승, 강우 량의증가및감소등은세균병발생증가에직접적인영향 을미치고있다 (Schaad, 2008). Research in Plant Disease The Korean Society of Plant Pathology pissn 1598-2262, eissn 2233-9191 콩들불병은담배들불병과같은병원균인 Pseudomonas syringae pv. tabaci에의한것으로국내에는 2009년콩에처음으로보고되었고 (Myung 등, 2009), 최근게놈시퀀스및분자분류학적분석을통해 Pseudomonas amygdali pv. tabaci로재분류되었다 (Jeong 등, 2015). 특히병원균이내는 tabtoxin 이라는독소로인해주위에노란색둘레무리가생기는데 (Turner와 Taha, 1984), 이독소를분비하지못하는변종은모무늬병 (angular leaf spot) 으로구분되며국내에서는잎담배에그발생이보고되어진바있다 (Yi 등, 1990). 지금까지국내콩포장에서잎마름병 (Kim 등, 2005), 검은뿌리썩음병 (Park 등, 2006), 콩위축바이러스병 (Kim 등, 2006) 등신규병발생이지속적으로보고되고, 콩불마름병의경 cc This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/ licenses/by-nc/4.0/), which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. 38
Research in Plant Disease Vol. 22 No. 1 39 우발생소장조사 (Hong 등, 2010), 수량에미치는영향 (Hong 등, 2011), 방제를위한살균제선발 (Hong 등, 2010) 등기존에많은선행연구가있었던것에비해콩에발생하는들불병발생정보에관한기초자료는거의없다. 따라서 2014 2015 년전국콩주요재배지역의들불병조사를실시하였고, 그결과일부지역의특정품종에서들불병발생이문제가되고있음을확인하였다. 이국내발생실태조사로지역에따른병발생양상을파악하고병발생생태등을파악함으로써들불병관리기초자료및방제자료로활용하고자한다. 병징및병원균분리 동정. 2012년통계청조사결과를기준으로콩재배면적을고려하여경기 ( 연천, 파주, 수원 ), 강원 ( 영월, 평창, 횡성, 원주 ), 충남 ( 태안, 아산, 서산, 청양, 공주, 부여 ), 충북 ( 괴산, 단양, 제천, 청주, 충주 ), 전북 ( 김제, 순창, 고창 ), 전남 ( 무안, 장흥 ), 경북 ( 안동, 청도, 예천, 경주, 칠곡, 경산등 ), 경남 ( 합천, 거창, 창녕 ) 의조사지를선정하였으며 8월 20일에서 9월 20일까지한달동안들불병발생정도를조사하였다. 농가포장면적이약 1,000 m 2 이상포장위주로조사를하였고, 콩잎에진한갈색의불규칙한괴사현상이보이며괴사주위로노란색달무리가형성되는병징을주로관찰하였다. 들불병병징은시간이지나면서콩의잎에불규칙적인갈색반점을형성한다 (Hartman 등, 1999). 그반점의경계가불규칙적으로변하면서이러한반점들이합쳐져부정형의커다란죽은부위를만드는것이특징으로, 콩잎뒷면에 pustule을생성하는콩불마름병과는구별된다 (Fig. 1A, B). 이러한병징을보이는잎의뒷면을살펴보아괴사한부분의잎뒷면에두둘두둘한돌기가형성되는불마름병과분리하여병발생을조사하였으며, 들불병병징을보이는잎을채취하여노란달무리병징의황화된부분의조직에서병원균을분리하였다. 채집된이병잎의병징을중심으로 5 mm 정도로자른뒤 1% sodium hypochlorite solution (NaOCl) 에서 30초간표면소독하고증류수에 30초씩 3번세척하였다. 표면소독된조직 을 filter paper로물기를제거하고멸균수 20 µl를떨어뜨린뒤, loop를이용하여세균을용출시켜세균이포함된용액을 TSA (Tryptic Soy Agar; Difco, Paris, France) 배지에도말하여 30 o C에서 2일간배양한뒤상아색 colony를얻었다. 들불병원균으로추정되는균을순수분리하여 Genomic DNA extraction kit (intron, Seoul, Korea) 의 protocol에따라 DNA 를추출한후 16S rdna 분석을통하여 P. amygdali pv. tabaci 임을확인하였으며담배 (Nicotiana tabacum Havana 503) 에접종하여과민반응 (hypersensitive response) 을확인하였다 (Fig. 1C). 또한위와같은방법으로분리된병원균의 DNA를 tabtoxin biosynthetic gene (National Center for Biotechnology Information accession No.: DQ187985) 시퀀스를이용하여설계된프라이머세트인 Pt2-F (5 -CCTTCGCTTTGCCATTTGCT-3 ) 와 Pt2-R (5 -CGGCATCGTCTACAGGTGTG-3 ) 을이용하여 94 o C에서 10분간처리후, 94 o C에서 30초, 58 o C에서 45초, 72 o C에서 45초의조건으로 40 cycle을수행한뒤 72 o C에서 10분간반응시켰다. PCR로증폭된생산물은 0.5 TBE buffer를이용하여 1.5% 아가로즈겔에서 loading star (Dyne Bio, Seongnam, Korea) 를이용하여전기영동한후 tab toxin 유전자의유무를확인하였다. 본실험에서분리된모든 P. amygdali pv. tabaci 균들은 tabtoxin을가지고있었다 (Fig. 2). 들불병발생과품종. 2014년과 2015년 2년간전국의주요콩재배지역에서의들불병발생정도를조사하였으며농업조사분석기준 (Rural Development Administration, 2012) 에따라콩개화기이후에들불병발생포장선정, 포장에서의발생률 (%), 발생개체의병반면적률 (%) 및재배품종등을조사하였다. 2014년전국조사에서는조사한 30지역중 19지역 ( 수원, 영월, 괴산, 단양, 태안, 공주, 부여, 김제, 순창, 고창, 무안, 장흥, 안동, 청도, 칠곡, 경주, 예천, 영천, 합천 ) 에서들불병발생을확인하였으며 (Fig. 3), 들불병발생포장내발병주율은안동 <1.0% 에서무안 55.0% 등이었다 (Table 1). 주요발병품종 A B C Fig. 1. (A) Bacterial pustule symptoms caused by Xanthomonas axonopodis pv. glycines on soybean and magnified image of the spot. (B) Wildfire symptoms caused by Pseudomonas amygdali pv. tabaci on soybean and magnified image of the spot. (C) Hyper sensitivity reactions of the isolates of P. amygdali pv. tabaci on Nicotiana tabacum Havana 503.
40 Research in Plant Disease Vol. 22 No. 1 M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 656 bp M 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 656 bp Fig. 2. PCR analysis of wildfire infected soybean leaves collected different regions. M, 100 bp DNA ladder; 1, Suwon (2014); 2, Andong (2014); 3, Yeongwol (2014); 4, Sunchang; 5, Gongju; 6, Gimje; 7, Buyeo; 8, Yecheon; 9, Gochang; 10, Muan (2014); 11, Taean; 12, Hapcheon; 13, Chilgok; 14, Danyang (2014); 15, Jangheung; 16, Goesan (2014); 17, Suwon (2015); 18, Yeongwol (2015); 19, Inje; 20, Muan (2015); 21, Pyeongchang; 22, Andong (2015); 23, Goesan; 24, Chungju. 은보급종인태광, 대원및재래종 ( 서리태, 서목태등 ) 등이 었고최근육성된품종보다는 1991 년에육성된태광콩이나 재래종에주로발병하였다. 특히무안지역에서는태광콩, 풍산나물콩, 풍원나물콩등이주로재배되는데, 조사한태 광콩재배포장전부에들불병이발생했고병반면적률또한 51% 이상이었다. 하지만그에비해풍산나물콩에는들불병 발생이없었고풍원나물콩재배포장한곳에서들불병발생 을확인하였다. 2015 년전국조사에서는조사한 28 지역중 9 지역 ( 수원, 영 월, 평창, 인제, 괴산, 단양, 충주, 무안, 안동 ) 에서들불병발생 을확인하였으며 (Fig. 3) 들불병발생포장내발병주율은안 동 <1.0% 에서평창 40.0% 등이었다 (Table 2). 주요발병품종 은보급종인재래종인서리태, 서목태등이었고 2014 년에 비해들불병발생이줄어들었지만일부지역의서리태등 재래종품종에서는여전히들불병발생이심했다. 하지만 서리태중에서도지역별로재배되고있는고유의서리태마 다들불병발병정도가상이함을확인하였다. Kim 등 (2010) 에의하면들불병의발생은지역간차이, 품종과파종시기 에따라병이유의적으로다르게발생하며재배기간중병 평가시기역시발병평가시고려해야할것으로보고하였 다. 2 년간의조사에서도들불병발생이보급종품종에서는 태광콩이나대원콩에서, 서리태등재래종에병발생이심 한것으로보아품종에따른발병차이를뚜렷이확인할수 있었다. 대원콩과태광콩의경우에는전국의거의대부분 콩재배지역에서모두재배되고있음에도불구하고, 2014 년 남부지역인무안지역의태광콩에서특히병발병도가높 았던것으로보아지역에따른차이또한확인할수있었다. 연차간들불병발생. 2014 Wildfire occurrence regions 2015 Wildfire occurrence regions Fig. 3. Geographic location of the soybean fields infected wildfire in 2014 2015. 전국적으로들불병을조사한 2014 년과 2015 년의들불병발생정도가매우달랐다. 2014 년조사에서는 63% 의조사지역에서들불병이관찰되었으 나 2015 년도에는그절반수준인 32% 의지역에서들불병이 관찰되었다. 2014 년도의경우전국거의모든지역에서들 불병이관찰되었으며특히중부이남지역에서의병발생이 심하였다. 반면 2015 년에는중부이남지역에서들불병이 거의관찰되지않았다. 수원, 영월, 괴산, 단양, 무안, 안동의 6 개지역은지속적으로들불병발생이관찰되었다. Deall 과 Cole (1986) 에의하면들불병은 vapour pressure deficit, 즉대기포차가적고온도가 27 o C 이하및일사량이 27.2 MJ/m -2 day -1 이하일때심해진다고하였다. 즉습도가높 고온도가많이높지않을때병진전이급속히진행되는것 으로, 우리나라의여름이후초가을에들불병발생이심해 지는것과연관이있을것으로여겨진다. 들불병균의생육 적온은 24 o C 28 o C 로, 실제남부지역인무안지역이 8 월초순 부터병이발생하기시작하여 9 월에병발생이심했음을확 인할수있었던것으로보아이는들불병발생조사시기또 한콩의개화기이후가바람직할것으로여겨진다. 2014 년 도와 2015 년도의중부이남과중부이북의온도차이는심 하지않았다 (Fig. 4A). 대표로전남지역의목포와중부지역 의수원의온도를비교해본결과 2015 년과 2014 년 5 10 월 의온도는큰차이가없었다. 그러나강수량의차이는매우 심하였다 (Fig. 4B). 들불병발생에영향을줄것으로여겨지는 8 9 월의습도를비교해볼때, 전체적으로중부이남의강수 량과중부이북의강수량은많은차이가없었지만 2015 년의
Research in Plant Disease Vol. 22 No. 1 41 Table 1. Legend of the occurrence of wildfire in nationwide survey in 2014 Infection Province Region of fields No. of fields No. of infected fields* (%) Infected leaf area (%) Infected varieties (n) Gyeonggi Yeoncheon 18 - - - Suwon 10 2 (10) 31 50 Taekwang, Daewon Paju 12 - - - Gangwon Yeongwol 10 2 (18.5) 31 50 Balckbeans (Seoritae etc.), Daewon Pyeongchang 15 - - Blackbean (Seoritae) Hoengseong 5 - - - Wonju 5 - - - Chungbuk Goesan 10 1 (<1.0) 31 50 Blackbean (Seoritae) Danyang 13 1 (25.0) 31 50 Daewon Jecheon 15 - - - Cheongju 2 - - - Chungnam Asan 5 - - - Taean 20 1 (<1.0) 11 30 Blackbean (Seoritae) Gongju 20 1 (1.0) 11 30 Blackbean (Seoritae) Buyeo 5 1 (<1.0) 11 30 Blackbean (Seomoktae) Jeonbuk Gimje 10 1 (35.0) 31 50 Balckbeans (Seoritae etc.) Sunchang 15 2 (22.5) 31 50 Daewon Gochang 10 1 (<1.0) 11 30 Blackbean (Seoritae) Jeonnam Muan 30 15 (55.0) >51 Taekwang (14), Pungwonnamul (1) Jangheung 5 1 (<1.0) 11 30 Blackbean (Seoritae) Gyeongbuk Andong 16 1 (<1.0) 31-50 Blackbean (Seoritae) Cheongdo 18 5 (11.4) >51 Daewon Chilgok 6 2 (30.0) >51 Daewon Gyeongju 4 2 (10.5) 31-50 Daewon Yecheon 4 1 (5.0) 11-30 Blackbean (Seoritae) Pohang 4 - - - Yeongcheon 5 1 (5.0) 11-30 - Sangju 10 - - - Gyeongnam Hapcheon 10 1 (1.0) 31 50 Blackbean (Seoritae) Geochang 5 - - - *Number of fields with wildfire infection. Percent of wildfire infection rate in infected fields. 강수량은 2014년강수량의반도못미쳤다. 전세계적으로콩주요생산국에서세균병 ( 불마름병, 들불병, 세균성점무늬병등 ) 으로인한수량감소는약 84만톤정도이다 (Wrather와 Koenning, 2009). 이는우리나라 2009년콩의총생산량인 13.9만톤을넘는수준이다. 특히콩의또다른세균병해인불마름병은보통 7월에서 9월까지우리나라콩재배포장에서흔히볼수있는데, 2005년과 2006년영남지역의콩불마름병발생을조사한결과 78개포장중 89.7% 인 70개포장에서불마름병발생이확인되었다 (Hong 등, 2010). 이는우리나라의경우콩생산에불마름병이나들불병등세균성병해에의한피해가콩수량감소에영향을준다고볼수있다. 들불병의경우국내에서담배에 1970년 에처음으로보고된이후담배에서는지속적인발생보고가있었음에도불구하고콩에서는연구가거의진행되지않았다. 외국과달리우리나라는서리태같은재래종콩을예로부터재배해오고있으며, 현재국내에가장많이보급된태광이나대원같은품종들과재래종이들불병에매우취약함을 2년간의조사결과로확인되었다. 따라서들불병의저항성평가및발병정도에따른수량에미치는영향등의추가적인연구가반드시수반되어야할것이다. 요약 들불병은콩의주요세균병중하나로국내콩주요재배
42 Research in Plant Disease Vol. 22 No. 1 Table 2. Legend of the occurrence of wildfire in nationwide survey in 2015 Infection Province Region of fields No. of fields No. of infected fields* (%) Infected leaf area (%) Infected varieties (n) Gyeonggi Yeoncheon 15 - - - Suwon 12 1 (5.0) 31 50 Blackbean (Seoritae) Paju 10 - - - Gangwon Yeongwol 15 2 (18.5) 31 50 Balckbeans (Seoritae) Pyeongchang 17 2 (40) >51 Blackbean (Seoritae) Hoengseong 5 - - - Inje 10 1 (80) >51 Daewon Chungbuk Goesan 10 1 (<1.0) 31 50 Blackbean (Seoritae) Danyang 20 1 (5.0) 11 30 Blackbean (Seoritae) Jecheon 20 - - - Chungju 3 1 (5.0) >51 Blackbean (Seoritae) Chungnam Seosan 10 - - - Taean 20 - - - Gongju 20 - - - Cheongyang 10 - - - Jeonbuk Gimje 10 - - - Sunchang 10 - - - Gochang 10 - - - Jeonnam Muan 58 4 (20.0) 11 30 Taekwang (3), Pungwonnamul (1) Jangheung 5 - - - Gyeongbuk Andong 20 1 (<1.0) 31 50 Blackbean (Seoritae) Cheongdo 10 - - - Chilgok 6 - - - Yecheon 10 - - - Gyeongsan 5 - - - Gyeongnam Hapcheon 10 - - - Geochang 5 - - - Changnyeong 6 - - - *Number of fields with wildfire infection. Percent of wildfire infection rate in infected fields. A Temperature ( C) o 30 25 20 15 10 5 Mokpo 2014 Mokpo 2015 Suwon 2014 Suwon 2015 B Precipitation (ml) 350 300 250 200 150 100 50 Mokpo 2014 Mokpo 2015 Suwon 2014 Suwon 2015 0 0 5 6 7 8 9 10 5 6 7 8 9 10 Month Month Fig. 4. The climatic data (temperature [A] and precipitation [B]) between the middle region (Suwon) and the southern region (Mokpo) for 2014 2015 in the Korea Meteorological Adminstration.
Research in Plant Disease Vol. 22 No. 1 43 지에서꾸준히발생되고있지만지금까지발생정도에대한 보고가없었다. 국내콩주요재배지에서들불병발병정도 를 2014 년과 2015 년 2 년간조사하였다. 2014 년전국조사에 서는조사한 30 지역중 19 지역 ( 수원, 영월, 괴산, 단양, 태안, 공주, 부여, 김제, 순창, 고창, 무안, 장흥, 안동, 청도, 칠곡, 경 주, 예천, 영천, 합천 ) 에서들불병발생을확인하였으며, 2015 년전국조사에서는조사한 28 지역중 9 지역 ( 수원, 영월, 평 창, 인제, 괴산, 단양, 충주, 무안, 안동 ) 에서들불병발생을확 인하였다. 재배되고있는품종, 지역, 기후조건에따라들불 병발병차이가났다. 서리태는 2014 년과 2015 년모두감수 성을보였으며강수량이많았던 2014 년에들불병의발생이 2 배이상증가하였음을관찰할수있었다. 본실험결과우리 나라는전국적으로들블병균이잠재해있으며비슷한온도 에서는강수량이들불병의발생에절대적인영향을준다는 것을알수있었다. Acknowledgement This work was carried out with the support of "Cooperative Research Program for Agriculture Science & Technology Development (Project title: Monitoring and Development of Management Techniques on Fungal and Bacterial diseases of Soybean in Korea, Project No. PJ01119404)" Rural Development Administration, Republic of Korea. References Deall, M. W. and Cole, J. S. 1986. A comparative study of the pathogenicity and epidemiology of strains of Pseudomonas syringae pv. tabaci that cause wildfire and angular leaf spot diseases of tabacco in Zimbabwe. Plant Pathol. 35: 74-78. Hartman, G. L., Sinclair, J. B. and Rupe, J. C. 1999. Compendium of Soybean Diseases. APS Press, St. Paul, MN, USA. Hong, S. J., Kim, Y. K., Jee, H. J., Lee, B. C., Yoon, Y. N. and Park, S. T. 2010. Selection of bactericides for controlling soybean bacterial pustule. Res. Plant Dis. 16: 266-273. (In Korean) Hong, S. J., Kim, Y. K., Jee, H. J., Shim, C. K., Kim, M. J., Park, J. H. and Lee, B. C. 2011. Influence of disease severity of bacterial pustule caused by Xanthomonas axonopodis pv. glycines on soybean yield. Res. Plant Dis. 17: 317-325. (In Korean) Jeong, H. Y., Kloepper, J. W. and Ryu, C. M. 2015. Genome sequences of Pseudomonas amygdali pv. tabaci strain ATCC 11528 and pv. lachrymans strain 98A-744. Genome Announc. 3: e00683-15. Kim, H. J., Oh, J. Y., Kim, D. K., Yun, H. T., Jung, W. S., Hong, J. K. and Kim, K. D. 2010. Evalution of disease occurrence by cultivar, sowing date and locational difference in Korean soybean fields. Res. Plant Dis. 16: 176-182. (In Korean) Kim, S. M., Lee, J. B., Lee, Y. H., Choi, S. H., Choi, H. S., Park, J. W., Lee, J. S., Lee, G. S., Moon, J. K., Moon, J. S., Lee, K. W. and Lee, S. H. 2006. First report of Soybean dwarf virus on soybean (Glycine max) in Korea. Res. Plant Dis. 12: 213-220. (In Korean) Kim, W. G., Hong, S. K. and Han, S. S. 2005. Occurrence of web blight in soybean caused by Rhizoctonia solani AG-1(IA) in Korea. Plant Pathol. J. 21: 406-408. Myung, I. S., Kim, J. W., An, S. H., Lee, J. H., Kim, S. K., Lee, Y. K. and Kim, W. G. 2009. Wildfire of soybean caused by Pseudomonas syringae pv. tabaci, a new disease in Korea. Plant Dis. 93: 1214. Park, S. W., Kim, H. S., Woo, S. H., Shim, H. K. and Kim, H. T. 2006. Morphological characteristics and molecular identification of Calonectria ilicicola causing soybean red crown rot. Res. Plant Dis. 12: 178-184. (In Korean) Rural Development Administration (RDA). 2012. Soybean. In: The Index of Grading System. 5th ed., ed. by H. C. Park, pp. 424-425. RDA, Suwon, Korea. (In Korean) Schaad, N. W. 2008. Emerging plant pathogenic bacteria and global warming. In: Pseudomonas syringae Pathovars and Related Pathogens Identification, Epidemiology and Genomics, eds. by M. Fatmi, A. Collmer, N. S. Lacobellis, J. Mansfield, J. Murillo, N. W. Schaad and M. Ullrich, pp. 369-379. Springer-Verlag, Berlin, Germany. Turner, J. G. and Taha, R. R. 1984. Contribution of tabtoxin to the pathogenicity of Pseudomonas syringae pv. tabaci. Physiol. Plant Pathol. 25: 55-69. Wrather, A. and Koenning, S. 2009. Effects of diseases on soybean yields in the United States 1996 to 2007. Plant Health Prog. Online publication. doi: 10.1094/PHP-2009-0401-01-RS. Yi, Y. K., Park, E. K. and Kim, J. H. 1990. Occurrence of angular leaf spot symptom on tobacco plants caused by non-toxin-forming mutant of wild fire pathogen, Pseudomonas syringae pv. tabaci in Korea. Korean J. Plant Pathol. 6: 81-85. (In Korean)