Ditribution of silicon and growth inhibition of powdery mildew fungus in cucumber leaves in silicon-present hydroponic culture

규소 처리에 의한 오이잎의 규소분포 및 흰가루병균 생장억제

Objective of this study was to determine the Si distribution and extent of control of powdery mildew diseases of cucumber(Cucumis sativus L.). The distribution of silicon in the leaf epidermis of cucumber plants grown in hydroponic nutrient solutions supplemented with soluble silicates was examined using scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray analysis. The silicate absorbed from nutrient solution was translocated into cucumber leaves, and accumulated mainly in the cells surrounding the base of trichome hairs. Base cells surrounding the trichomes also had high levels of Si, Ca, and K. Si levels in the epidermal cells for low Si treatment were not detectable except in the trichome bases. Hyphal lengths of powdery mildew occurring on cucumber leaves cultivated in medium with high concentration of silicate were remarkably shorter than those of cucumber leaves cultivated with low concentration of silicate. There was a negative correlation between hyphal length of S. fuliginea and silicate concentrations.

본 시험은 오이 양액재배시 배양액내 규산칼륨($K_{2}SiO_{3}$) 처리에 의한 생육단계별 규소의 흡수특성, 체내분표 병원균의 침입억제 효과를 검토하기 위하여 수행하였다. 잎에서의 규소 분포는 TEM, SEM 및 EDX-ray를 사용하여 4개(SEM, Ca, Si, K)의 구성원소를 각각 측정하였다. 흡수된 규소는 잎으로 이동하여 모용(毛茸, trichome, hair)을 둘러싸고 있는 기부 세포에 축적되었다. 모용에서의 규소는 고농도의 칼슘 및 칼륨과 혼재하여 분포하였고, 저농도 처리시에는 모용기부를 제외한 표피세포에서는 감지 할 수 없는 수준으로 분포하였다. 잎에서의 규소 축적은 처리 후 24시간에서 48시간 사이에 세포벽 주위에 가장 많이 축적되었고, 그 이후에도 다소 증가하는 경향이었다. 처리된 규소는 발아하고 있는 흰가루병 분생포자의 인접 조직의 세포벽과 병원균 흡기 주변에 다량 축적되어 물리적인 장벽으로 작용하였다. 고농도의 규산 처리된 잎 병반상의 발아관 길이는 낮은 농도의 처리구와 비교하여 현저히 짧았으며, 규산 처리농도와 부의 상관관계를 나타내었다. 배양액내 처리된 규산 농도는 오이가 생장함에 따라 감소하여 뿌리를 통하여 작물체내로 흡수되었으며, 저농도 처리구(0.85 mM이하)에서는 흡수되는 양이 현저히 적었다.