Korean Journal of Plant Resources. August 2019. 296-302
https://doi.org/10.7732/kjpr.2019.32.4.296


ABSTRACT


MAIN

  • 서언

  • 재료 및 방법

  •   배 유전자원의 검은별무늬병 저항성 평가

  •   종간교배 집단의 검은별무늬병 저항성 평가

  •   통 계

  • 결과 및 고찰

  •   포장조건에서 배 유전자원의 검은별무늬병 저항성 평가

  •   포장조건에서 종간교배 집단의 검은별무늬병 저항성 평가

  • 적 요

서언

소비자는 친환경 농산물에 대해서는 ‘안정성’을 더욱 강조하고, 환경적으로는 ‘지속 가능한 생산과 소비’가 이루어지는 쪽으로 그 인식이 변화하고 있다(KREI, 2019). 또한, 과실 구매 시 맛과 품질 외에 안정성까지도 고려하는 소비자가 많아지고 있어 내병성이 강한 품종에 대한 요구는 지속적으로 증가할 것으로 전망된다.

배 산업에 가장 큰 손실을 끼치는 요소인 배 검은별무늬병(Venturia nashicola)은 진균류에 의해 배의 과실, 잎, 줄기에 흑색의 병반을 나타내며 세대가 짧고, 변이가 심해 약제 저항성이 빈번하게 나타난다(Ishii and Yamaguchi, 1977). 특히, 봄철 기온이 12~23℃이며 비가 자주 와 잎이 젖어 있는 시간이 길어지면 발병하고, 엽병과 과경에 발병하면 낙엽과 낙과를 유발하며, 과실에 남는 병반은 상품가치를 저하시킨다.

우리나라의 배 과원에서는 전국 평균 15.2회 정도 약제를 살포하고 있으며, 이와 같은 약제 다량살포는 생산비 증가, 생산자와 소비자의 안전성, 환경오염의 원인이 될 수 있다. 특히, 국내에서 배 재배면적의 83%를 차지하고 있는 ‘신고’는 배 검은별무늬병에 매우 민감한 품종으로 방제를 소홀히 할 경우, 과실의 안정생산이 어렵고 배 검은별무늬병은 배의 일반 관행재배나 유기재배에서 가장 큰 애로사항 중 하나이기 때문에 안정성과 생력화 측면에 있어서 저항성 품종 육성이 시급하다(Cha et al., 2018; Cho et al., 1985; Song et al., 2013). 아직까지 배 검은별무늬병에 완벽한 저항성을 나타내는 상업 품종은 존재하지 않지만 ‘Kinchaku’ (Abe et al., 2008), ‘Greensis’ (Kim et al., 2016) 등이 V. nashicola에 비교적 강한 저항성을 보인다고 보고되었다.

자연발생 조건에서의 배 검은별무늬병의 관찰은 환경조건의 변동, 병원균의 활성도 및 밀도의 균일성 등에 대한 영향이 커서 결과의 재현성에 대한 신뢰성이 떨어질 수 있는 우려가 있으나(Shin et al., 2004) 자연발생 조건에서 병원균은 엽 외에 과실, 가지에도 큰 피해를 주고 해에 따라 감염률이 높은 부위가 달라질 수 있으므로 기내 검정 외에 포장조건에서 식물체의 병 저항성 발현 확인은 중요한 의미를 갖는다. 즉, 육종소재로 활용하기 위한 자원선발 뿐 아니라 교배집단에서의 저항성 발현 정도는 기내 또는 포장 조건에서의 확인이 필요한 것이다. 따라서 배 검은별무늬병 저항성 육종소재로 활용할 수 있는 배 유전자원을 선발하고, 교배 집단에서 배 검은별무늬병 발현 정도를 확인함으로써 병저항성 품종육성을 효율적으로 수행하고자 본 연구를 수행하였다

재료 및 방법

배 유전자원의 검은별무늬병 저항성 평가

2006년 국립원예특작과학원 배연구소에서 보유하고 있는 43개 유전자원의 유과를 대상으로 배 검은별무늬병(V. nashicola)에 감염된 병든 과실률 및 병든 정도를 조사하였다. 조사에 사용된 43개 자원은 ‘Chuhwangbae’ 등 한국배 3개 accession, ‘Atago’ 등 일본배 24개 accession, ‘Cili’ 등 중국배 11개 accession, ‘Abate Fetal’ 등 서양배 5개 accession이었다(Table 1). 병든 과실률은 조사한 유과 개수에 대한 병징을 나타내는 유과의 수를 비율로 나타내었고, 품종별로 100개 이상이 되는 유과를 조사하였다. 감염된 과실의 병든 정도는 Fig. 1을 기준으로 0~5까지 구분하여 조사하였다.

Table 1. Pear germplasms used for pear scab incidence research in field condition

Originz Cultivar Speciesy Parentage
Korea Chuhwangbae P. pyrifolia Imamuraaki × Nijisseiki
Whangkeumbae P. pyrifolia Niitaka × Nijisseiki
Danbae P. p × P. b Chojuro × Cheongsilli
China Cili P. bretschneideri Unknown
Daxiangshuili P. bretschneideri Unknown
Jinfengli P. bretschneideri Pingguoli × Cili
Jinhua P. bretschneideri Unknown
Xuehuali P. bretschneideri Unknown
Yali P. bretschneideri Unknown
Zaosu P. bretschneideri Pingguoli × Mishirazu
Zaohua P. bretschneideri Unknown
Pingguoli P. ussuriensis Unknown
Pingboxiang P. ussuriensis Pingguoli × Hakataao
Xioxiangshuli P. ussuriensis Unknown
Japan Atago P. pyrifolia Nijisseiki × Imamuraaki
Chojuro P. pyrifolia Chance seedling
Gold Nijisseiki P. pyrifolia Nijisseiki mutation
Hosui P. pyrifolia (Kikusui × Yakumo) × Yakumo
Imamuraaki P. pyrifolia Unknown
Kosui P. pyrifolia Kikusui × Wasekozo
Kunitomi P. pyrifolia Taihaku OP
Niitaka P. pyrifolia Amanogawa × Imamuraaki
Nijisseiki P. pyrifolia Unknown
Okusankichi P. pyrifolia Unknown
Osanijisseiki P. pyrifolia Nijisseiki mutant
Shinko P. pyrifolia Nijisseiki mutant
Shinsetsu P. pyrifolia Imamuraaki × Okusankichi
Shinsui P. pyrifolia (Taihaku×Nijisseiki)×Kimitsukawase
Taihaku P. pyrifolia Unknown
Taihei P. pyrifolia Unknown
Waseaka P. pyrifolia Unknown
Yasato P. pyrifolia Hakko × (Nijisseiki × Li14)
Hokaiwase P. p × P. c Unknown
Kiyomaru P. p × P. c (Okusankichi × La france) × Bartlett
Ooharabeni P. p × P. c Okusankichi × Max Red Bartlett
Taiheiyo P. p × P. c Okusankichi × La France
Hatatsu P. b × P. p Yali × Nijisseiki
Senken P. b × P. p Yali × Nijisseiki
France Abate Fetal P. communis Unknown
UK Bartlett P. communis Chance seedling
Belgium Bosc P. communis Unknown
USA Canal Pear P. communis Forelle × Max Red Bartlett
France Favorite P. communis Seedling of cultivar Bartlett

zThe country in which these accessions were introduced or collected.
yP. p.: P. pyrifolia, P. b.: P. bretschneideri, P. c.: P. communis.

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Fig. 1.

Standard of pear scab infection degree. Degree: 0, no disease symptom; 1, symptom incidence area 0-5%; 2, incidence area 6 to 20%; 3, symptom incidence area 21 to 35%; 4, symptom area 36 to 50%; 5, symptom incidence area ≥51%.

종간교배 집단의 검은별무늬병 저항성 평가

2015년에는 ‘Seolwon’ × ‘Chuwhangbae’, ‘Supergold’ × ‘Mantienhong’ 등 P. pyrifolia 종내 교배 2개 집단 210개체와 ‘Whangkeumbae’ × ‘Bartlett’, ‘Shinhwa’ × ‘Bartlett’, ‘Bartlett’ × ‘Supergold’ 등 P. pyrifolia P. communis를 종간교배 한 3개 집단 399개체를 대상으로 개체 당 50엽씩 배 검은별무늬병에 감염된 병든잎률을 조사하였다. 병든잎률은 조사한 전체 잎 수에 대한 병든 잎의 수로 나타내었다.

통 계

배 유전자원과 교배집단의 병 발생 정도 비교를 위해 수집된 데이터는 R 통계 프로그램(R ver. 2.14.1, Newzeland)을 이용하여 평균간 유의차를 95% 수준에서 Duncan’s multiple range test와 T-test로 분석하였다.

결과 및 고찰

포장조건에서 배 유전자원의 검은별무늬병 저항성 평가

주요 배 유전자원 43개 accession의 유과의 검은별무늬병(V. nashicola) 병든 과실률 및 병든 정도를 조사한 결과(Table 2), ‘Daxiangshuili’, ‘Yali’, ‘Shinsetsu’, ‘Senken’, ‘Hatatsu’, ‘Xuehuali’, ‘Pingboxiang’, ‘Niitaka’, ‘Imamuraaki’, ‘Atago’, ‘Pingguoli’, ‘Shinko’ 등이 80% 이상의 병든 과실률과 3 이상의 병든 정도를 보였고, 이들 자원 대부분은 P. pyrifolia, P. bretschneideri,P. ussuriensis, P. pyrifolia × P. bretschneideri 종이 해당되었다. 반면, ‘Abate Fetal’, ‘Kiyomaru’, ‘Ooharabeni’, ‘Favorite’, ‘Bartlett’, ‘Hokaiwase’, ‘Taiheiyo’, ‘Canal Pear’ 는 15% 미만의 병든 과실률과 0.2 이하의 병든 정도를 보여 P. communis 또는 P. communis 가 교배친으로 이용된 종간 교잡에 속하는 품종에서는 병징이 거의 확인되지 않았다. 동일 종 내에서도 품종에 따른 병든 과실률은 다소 차이를 보였지만 P. pyrifolia, P. bretschneideri,P. ussuriensis는 검은별무늬병 병든 과실률이 각각 59.5, 73.4, 63.0%, P. pyrifolia × P. bretschneideri 종간 교잡으로 얻어진 품종들은 77.7%로 병든 과실률이 비교적 높아 배 검은별무늬병에 약한 경향을 보였다. 즉, 검은별무늬병에 대한 저항성을 종별로 구분하여 Duncan 검정 한 결과, P. bretschneideri, P. pyrifolia, P. ussuriensis, P. pyrifolia × P. bretschneideri 종은 P. communis, P. pyrifolia × P. communis 두 개 종보다 검은별무늬병 병든 과실률이 유의하게 높았다.

Table 2. Pear scab (Venturia nashicola) incidence and degree of the 43 pear young fruit by species

Species Cultivar Pear scab incidencez
(%) Degreey
P. pyrifolia Atago 84.0 3.2
Chojuro 81.0 2.9
Chuhwangbae 58.8 1.9
Gold Nijisseiki 39.1 2.4
Hosui 76.2 3.1
Imamuraaki 84.6 3.4
Kosui 36.6 1.4
Kunitomi 66.7 3.6
Niitaka 85.9 3.5
Nijisseiki 56.3 2.0
Okusankichi 24.4 0.6
Osanijisseiki 48.5 2.8
Shinko 81.1 3.7
Shinsetsu 91.0 5.0
Shinsui 50.4 1.6
Taihaku 19.8 1.0
Taihei 37.3 1.7
Waseaka 49.7 1.8
Whangkeumbae 74.0 2.4
Yasato 43.8 1.4
59.5±22.0x aw 2.47±1.10 a
P. bretschneideri Cili 75.7 2.4
Daxiangshuili 96.8 4.7
Jinfengli 57.5 2.4
Jinhua 67.4 1.7
Xuehuali 88.9 3.0
Yali 91.3 4.9
Zaohua 48.3 2.2
Zaosu 60.9 1.7
73.4±17.7 a 2.88±1.26 a
P. ussuriensis Pingguoli 82.4 4.3
Pingboxiang 86.3 4.7
Xioxiangshuli 20.2 0.4
63.0±37.1 a 3.13±2.38 a
P. communis Abate Fetal 0.0 0.0
Bartlett 2.5 0.0
Bosc 21.7 1.0
Canal Pear 13.0 0.2
Favorite 1.2 0.0
7.7±9.4 b 0.24±0.43 b
P. pyrifolia×P. communis Hokaiwase 10.9 0.1
Kiyomaru 0.0 0.0
Ooharabeni 0.0 0.0
Taiheiyo 11.0 0.1
5.5±6.3 b 0.05±0.06 b
P. pyrifolia×P. bretschneideri Danbae 53.0 1.2
P. bretschneideri×P. pyrifolia Hatatsu 89.1 4.1
Senken 91.0 4.7
77.7±21.4 a 3.33±1.87 a

zYoung fruit for pear scab incidence and degree was investigated in 2006.
yDegree: 0, No symptom; 1, symptom incidence area 0-5%; 2, incidence area 6-20%; 3, symptom incidence area 21-35%; 4, symptom area 36-50%; 5, symptom incidence area ≥51%.
xMeans±SD.
wMean separation within columns by Duncan's multiple range test at P = 0.05.

이는 Shin et al. (2004)이 배 검은별무늬병균(V. nashicola)을 인공접종 하였을 때 접종 엽 전체에 소량의 포자가 형성되거나 풍부한 분생포자가 형성되는 ‘Yali’, ‘Cili’, ‘Pingguoli’, ‘Niitaka’, ‘Shinko’ 등은 감수성이고, 병반이 거의 확인되지 않았던 ‘Bartlett’, ‘Packham’s Triumph’ 등은 저항성을 보인다고 보고한 결과와 일치하였다. 또한, Abe et al. (2008)이 일본배와 중국배 유전자원의 엽과 과실에 V. nashicola를 인공접종 하여 확인한 보고와도 일치하는 경향이었다.

동양배는 V. nashicola, 서양배는 V. pirina가 배 검은별무늬병을 유발시키는 병원균이기 때문에 동양배는 V. pirina에 대해서, 서양배는 V. nashicola에 대해서 저항성을 갖는다(Postman et al., 2005; Vondracek, 1982). 따라서, 동양배인 P. pyrifolia, P. bretschneideri, P. ussuriensis 등은 V. nashicola 에 대해서는 이병성을, 서양배인 P. communis는 내병성을 갖기 때문에 배 검은별무늬병 저항성 품종육성을 위해서는 전반적으로 배 검은별무늬병에 취약한 품종들이 많은 P. pyrifolia, P. bretschneideri, P. ussuriensis 종에 속하는 자원보다는 서양배(P. comminis)를 교배친으로 이용하는 종간교잡 작성이 바람직 할 것으로 판단되었다.

포장조건에서 종간교배 집단의 검은별무늬병 저항성 평가

Fig. 2는 2015년에 2 또는 3년생 각 교배조합별 실생에 발생한 배 검은별무늬병 병든 잎률의 분포를 나타낸 것으로 ‘Seolwon’ × ‘Chuhwangbae’, ‘Supergold’ × ‘Mantienhong’ 2개 조합은 0~40%의 발병률을 보인 개체들이 대부분이었으나 ‘Shinhwa’ × ‘Bartlett’, ‘Whangkeumbae’ × ‘Bartlett’, ‘Bartlett’ × ‘Supergold’ 등 3개 조합은 실생의 대부분에서 병징이 확인되지 않았으며 극히 일부 개체에서만 병징이 확인되었다. 교배집단을 종내, 종간 교배조합으로 구분하여 배 검은별무늬병 감염 정도를 비교한 결과, P. pyrifolia 종내 조합인 ‘Seolwon’ × ‘Chuhwangbae’ 와 ‘Supergold’ × ‘Mantienhong’ 은 각각 88.7, 89.5%로 평균 89.1%의 높은 병든 잎률을 보였다. 반면, P. pyrifolia × P. communis의 정역 종간 교배집단인 ‘Shinhwa’ × ‘Bartlett’, ‘Whangkeumbae’ × ‘Bartlett’, ‘Bartlett’ × ‘Supergold’는 각각 2.1, 2.3, 0%로 평균 1.5% 수준의 병든 잎률을 보여주었다. V. nashicola에 대해 저항성을 보이며 병징이 거의 확인되지 않는 각각의 조합들은 ‘Bartlett’ (P. communis)을 교배친으로 이용한 종간교배 집단이다. 이는 ‘Ooharabenni’ 등 배 주요 유전자원 중 P. pyrifolia × P. communis 종간 교잡으로 얻어진 품종에서는 병징이 거의 확인되지 않았던 결과와도 유사한 경향이었다(Table 3).

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kjpr/2019-032-04/N0820320407/images/kjpr_32_04_07_F2.jpg
Fig. 2.

Pear scab incidence distribution of individuals among cross combination. *Young leaf of pear scab disease incidence and degree was investigated in 2015.

Table 3. Pear scab incidence of seedlings leaf between inner and inter specific hybrids

Crossing Total seedling number Pear scab incidence seedlig number Pear scab incidencez (%)
P. pyrifolia × P. pyrifolia
Seolwon × Chuwhangbae 124 110 88.7
Supergold × Mantienhong 86 77 89.5
Means 89.1
P. pyrifolia × P. communis
Shinhwa × Bartlett 146 3 2.1
Whangkeumbae × Bartlett 130 3 2.3
Bartlett × Supergoldy 123 0 0.0
Means 1.5
Significance ***x

zYoung leaf for pear scab disease incidence and degree was investigated in 2015.
yReciprocal crossing of P. pyrifolia × P. communis
xSignificance at P ≤ 0.001 according to t-test compared between inner specific and interspecific hybrids.

Brewer et al. (2009)은 동양배간 또는 동양배와 서양배 각각을 모본으로 하고 동서양배 종간교잡 계통을 부본으로 교배하면 동양배 형질이 혼입된 비율이 높을수록(50% 이상) 배 검은별무늬병(V. pirina)에 강한 병 저항성을 보인다고 하였다. 우리나라에서는 P. communis가 배 검은별무늬병(V. nashicola)에 대해 저항성을 보이기 때문에 P. pyrifolia × P. communis 또는 정역교배를 통해 얻어진 종간교배 집단은 거의 모든 개체가 배 검은별무늬병에 대해 저항성을 보여주었다. 이는 P. pyrifoliaP. communis의 종간교배 시 서양배가 보유하고 있는 저항성 인자가 우성으로 작용하여 교배집단의 대부분이 저항성을 띄므로 병저항성 품종 획득이 용이할 것으로 판단되었다. 또한, 서양배와의 종간교배는 서양배의 검은별무늬병 저항성 인자를 동양배로 도입하는 것 외에 동양배의 육질과 서양배의 풍미와 향기를 갖는 품종육성 소재로써도 교배친으로의 활용이 기대된다.

적 요

본 연구는 주요 배유전자원 43 accession을 대상으로 육종소재로 활용할 수 있는 배 유전자원 선발과 종내 또는 종간 5개 교배집단 609 seedling에서 배 검은별무늬병 저항성 발현을 확인하고자 수행하였다. P. pyrifolia, P. bretschneideri, P. ussuriensis는 검은별무늬병 병든 과실률이 각각 59.5, 73.4, 63.0%, P. pyrifolia P. bretschneideri 종간 교잡으로 얻어진 품종은 77.7%로 병든 과실률이 비교적 높았으나 P. communis, P. pyrifolia × P. communis 종간교잡에 속하는 품종들은 15% 미만의 병든 과실률을 보였다. 검은별무늬병에 대한 저항성을 종별로 구분하여 Duncan 검정한 결과, P. bretschneideri, P. pyrifolia, P. ussuriensis, pyrifolia × P. bretschneideri 종이 P. communis, P. pyrifolia × P. communis 두 개 종 그룹보다 검은별무늬병 병든 과실률이 유의하게 높았고 이러한 경향은 교배집단에서도 동일하였다. P. pyrifolia 종내 교배집단은 80% 이상의 검은별무늬병 감염률을 보인 반면, P. pyrifolia × P. communis의 종간교배 집단은 2% 수준의 낮은 배 검은별무늬병 감염률을 보였다. P. pyrifolia P. communis를 종간교배 하면 서양배의 저항성 인자가 우성으로 작용하여 그 후대에서 배 검은별무늬병에 강한 개체들이 대부분 얻어지기 때문에 P. communis는 배 검은별무늬병저항성 품종 육종소재로 적합하다.

Acknowledgements

본 연구는 농촌진흥청 차세대바이오그린21 사업단(PJ013115)의 지원에 의해 수행되었으며, 이에 깊은 감사를 드립니다.

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