Acidovorax citrulli 병원세균은 수박에 과실썩음병을 일으킨다. 이 논문에서는 A. citrulli strain KACC17005 균주의 완전한 게놈 서열을 분석하여 보고한다. 게놈은 총 5,349,924 bp로 구성되어 있으며 G + C 함량이 68.54%이다. 단백질을 coding하는 유전자가 총 4,520개이고, 이들 중 적어도 15개의 유전자들은 감수성 식물에서 병원성을 증가시키거나 저항성 식물에서 면역반응을 유도하는데 중요한 제3형 effector 단백질을 코딩하고 있다.
2005년 전남 나주와 광주의 멜론 재배포장에서 잎맥을 따라 갈색으로 변색되면서 시드는 증상이 관찰되었고, 과실 표면에는 점무늬의 수침상이 형성되며 과실 내부는 갈색으로 썩는 증상이 관찰되었다. 잎과 과실의 병반부로부터 2개의 세균을 분리하여 생리생화학적 실험, 유전적 실험 및 병원성 실험 결과 Acidovorax avenae subsp. citrulli로 동정되었다. 이 보고는 국내에서 최초이며, 이 병을 멜론 과실썩음병으로 명명할 것을 제안한다.
박과 작물에서 과일썩음병(bacterial fruit blotch)을 일으키는 Acidovorax citrulli를 종자로부터 검출하기 위한 특이적이고 민감한 nested-PCR 방법을 개발하였다. 본 연구에서는 Next Generation Sequencing을 이용하여 draft genome sequencing을 얻은 후 이를 분석하여 PCR 프라이머를 디자인하였고, 이들 프라이머의 A. citrulli에 대한 특이성을 확인하여 Ac-ORF 21F/Ac-ORF 21R의 nested PCR 프라이머를 최종 선발하였다. Ac-ORF 21F/Ac-ORF 21R는 오직 A. citrulli에서만 특이적으로 140bp 크기의 DNA를 증폭하였으며, 그 검출민감도는 1차 PCR 검출한계(10 ng genomic DNA/PCR)보다 검출한계를 10,000배 증가시켰다. 개발된 nested-PCR 방법을 통해 병원균을 인공접종한 수박 종자의 외부검사에서 $10^1cfu/ml$까지 인공 접종 한 모든 종자 시료에서 병원균을 검출하였고, 병원균을 인공접종 한 수박 종자의 내부검사에서는 병원균이 검출되지 않았다. 자연 감염 수박 종자의 외부검사에서는 10개의 반복 시료 중 2개에서, 그리고 종자 내부검사에서는 10개의 반복 시료 중 5개에서 A. citrulli를 검출하였다. 본 연구에서 개발한 nested-PCR은 특이성과 민감도가 높고 인공접종과 자연감염 수박 종자에서도 병원균의 검출이 가능하여 박과 작물의 종자로부터 A. citrulli를 검출하는데 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 생각된다.
Cho, Min Seok;Park, Duck Hwan;Ahn, Tae-Young;Park, Dong Suk
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제25권9호
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pp.1401-1409
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2015
The aim of this study was to develop a SYBR Green-based real-time PCR assay for the rapid, specific, and sensitive detection of Acidovorax avenae subsp. citrulli, which causes bacterial fruit blotch (BFB), a serious disease of cucurbit plants. The molecular and serological methods currently available for the detection of this pathogen are insufficiently sensitive and specific. Thus, a novel SYBR Green-based real-time PCR assay targeting the YD-repeat protein gene of A. avenae subsp. citrulli was developed. The specificity of the primer set was evaluated using DNA purified from 6 isolates of A. avenae subsp. citrulli, 7 other Acidovorax species, and 22 of non-targeted strains, including pathogens and non-pathogens. The AC158F/R primer set amplified a single band of the expected size from genomic DNA obtained from the A. avenae subsp. citrulli strains but not from the genomic DNA of other Acidovorax species, including that of other bacterial genera. Using this assay, it was possible to detect at least one genomeequivalents of the cloned amplified target DNA using 5 × 100 fg/µl of purified genomic DNA per reaction or using a calibrated cell suspension, with 6.5 colony-forming units per reaction being employed. In addition, this assay is a highly sensitive and reliable method for identifying and quantifying the target pathogen in infected samples that does not require DNA extraction. Therefore, we suggest that this approach is suitable for the rapid and efficient diagnosis of A. avenae subsp. citrulli contaminations of seed lots and plants.
본 연구에서는 마이크로웨이브 플라즈마(microwave plasma)를 이용하여 종자에 감염된 Acidovorax citrulli 11-251의 살균효과를 확인하였다. 감압처리를 통하여 수박 종자에 A. citrulli 11-251를 인공접종하여 이병 종자를 제작하였으며, Aac ImmunoStrip및 scanning electron microscope 확인 결과, 종피 및 종자 내부에 1×107/30분 처리한 조건에서 감염되었음을 확인하였다. 플라즈마 처리는 50 W (3분, 5분, 10분), 80 W (3분, 5분, 10분), 100 W (3분, 5분, 10분) 조건으로 실험 결과, 인공감염종자를 플라즈마 처리 시 대조구와 비교해보면 종피의 경우 80W/10분, 99.56%의 살균 효과를 보였고, 종자 내부는 80 W, 100W/10분, 100%의 높은 살균 효과를 보였다. 인공접종 종자를 사용하여 플라즈마 살균장치의 종자살균 효과를 확인하였다. 하지만 발아율은 무처리구보다 플라즈마 처리 시 급격히 떨어지는 것을 확인하였다. 주사전자현미경 관찰 결과, 플라즈마 처리가 A. citrulli 11-251의 세포막을 파괴하는 것을 확인하였다. 또한, A. citrulli가 접종된 수박 종자를 이용하여 플라즈마 처리 시 살균 및 발아율을 높일 수 있는 최적 조건에 대한 추가 실험이 수행될 예정이다.
나노 화합물을 이용하여 식물병원성 미생물의 항균활성을 검정하기 위하여 실험을 수행하였다. 12가지 나노 화합물을 이용하였으며, 곰팡이 3종과 수박과실썩음병(BFB: Acidovorax citrulli) 16계통을 이용하여 실험한 결과, 곰팡이 병원균에 대하여 C. destructans의 경우 항균효과가 없는 것으로 확인되었으며, P. ultimum의 경우 Brass/Glucose 1,000 ppm에서 94%의 균사 생장 억제 효과를 확인하였으며, R. solani는 Ag/Glucose 3,000 ppm에서 약간의 효과는 있었으나 매우 경미한 것을 확인하였으며, 나머지 나노 화합물에서는 항균 효과가 없는 것으로 확인 되었다. A. citrulli의 경우 석회에서 가장 높은 항균 활성을 확인하였으며, Cu/Salt 1,000 ppm는 7종에 대하여 최소 97% 의 항균 활성을 보였으며, 5종에 대하여 99%의 높은 항균활성을 확인하였다. Ag/Glucose 1,000 ppm은 7종의 수박과실썩음병(BFB) 병원균 A. citrulli에 대하여 63%의 항균활성을 보여주었다. $Brass/CaCO_3$ 3,000 ppm은 석회 보다는 조금 낮은 92%의 항균 활성을 보여 주었으며, 나머지 나노 화합물은 24-70%의 항균활성을 확인하였다.
Acidovorax citrulli는 전 세계적으로 다양한 박과 작물 재배포장에서 과실썩음병(bacterial fruit blotch)을 일으키며, 경제적으로 큰 피해를 주고 있다. 효과적인 병 방제 전략을 수립하기 위한 기초자료를 얻고자 전국의 주요 박과 작물 재배지역으로부터 얻은 A. citrulli 33균주들을 대상으로 5개 유전자(16S rRNA, adk, gltA, glyA, pilT)를 이용한 multi-locus 유연관계 분석을 실시하였다. 국내 A. citrulli 집단은 종 특이적이며, 그룹 특이적인 유전적 특성들을 기반으로 KCC1과 KCC2 그룹으로 나누어졌으며, 이들은 수박과 오이와 멜론분리균들을 모두 포함했고 이들 중 KCC2 그룹 균주들의 발생이 우세했다. KCC1 그룹 균주들은 수박이외 기주에서의 발생비율이 64%였으나, KCC2 그룹에서는 수박분리균의 비율이 72%로 우세하였다. 본 연구결과는 국내 A. citrulli 집단에 유전적인 변이가 존재한다는 것을 밝혔으며, 효과적인 박과 작물 과실썩음병 방제체계 수립에 있어서 매우 유용한 자료로 활용될 것으로 판단된다.
본 연구는 수박 과실썩음병의 원인균인 A. avenae subsp. citrulli에 대해 항균활성을 갖는 친환경 유기농자재를 개발할 목적으로 오배자(S. chinensis)를 대상으로 수행되었다. 오배자를 MeOH로 추출하여 용매분획을 하였고, 용매분획 중에서 가장 강한 활성을 나타낸 hexane fraction을 column chromatography로 분리하여 활성이 강한 분획들을 GC-MS로 분석하였다. GC chromatogram 상의 주요 peak에 해당하는 mass spectrum과 Wiley library를 비교하여 profiling한 결과, 지방산인 myristic acid, palmitic acid와 3-n-pentadecylphenol이 주요 물질로 검출되었다. 이들 검출 화합물의 항균활성을 검정하기 위하여 표준품을 사용하여 bioassay한 결과, myristic acid와 3-n-pentadecylphenol 화합물이 강한 활성을 보였다. 따라서 오배자로부터 분리한 myristic acid와 3-n-pentadecylphenol 화합물이 항균 활성물질인 것을 구명하였다.
본 연구는 수박 과실썩음병의 원인균인 Acidovorax avenae subsp. citrulli 균에 대해서 항균활성을 갖는 친환경 유기농자재를 개발할 목적으로 약용식물 133종을 대상으로 진행되었다. 이들 133종 약용식물의 MeOH 추출물에 대한 bioassay를 통해 항균 활성을 검정한 결과 청피(Citrus unshiu Markovich) 추출물에서 강한 항균활성을 보였다. 청피(Citrus unshiu Markovich)로부터 항균활성물질을 구명하고자 용매분획을 하였고, 용매분획 중에서 hexane fraction이 가장 강한 활성을 나타내었다. Hexane fraction을 GC-MS로 분석하여 chromatogram상의 각각의 peak에 해당하는 mass spectrum과 Wiley library를 비교하여 profiling 한 결과, essential oil인 d-limonene, ${\gamma}$-terpinene, ${\beta}$-linalool, terpineol과 지방산인 palmitic acid, 9,12-octadecadienoic acid, linolenic acid 그리고 steroid 화합물인 stigmasterol이 검출되었다. 이들 검출화합물 중에서 항균 활성물질로 추정되는 d-limonene, ${\gamma}$-terpinene, ${\beta}$-linalool, terpineol의 항균 활성을 검정하기 위해 표준품을 사용하여 bioassay한 결과 두 화합물 d-limonene, ${\gamma}$-terpinene에서 높은 항균활성을 보였다. 따라서 본 연구를 통해 청피로부터 분리한 d-limonene과 ${\gamma}$-terpinene 화합물이 항균 활성물질인 것을 구명하였다. 항균력이 강한 청피 추출물 또는 d-limonene과 ${\gamma}$-terpinene을 주성분으로 하는 추출물을 수박 과실썩음병에 대한 친환경 방제용 자제로 개발이 가능할 것으로 판단되었다.
Acidovorax citrulli (Ac) is the causative agent of bacterial fruit blotch disease in watermelon. Since resistant cultivars have not yet been developed, the virulence factors/mechanisms of Ac need to be characterized. This study reports the functions of a putative pyridoxal phosphate-dependent aminotransferase (PpdaAc) that transfers amino groups to its substrates and uses pyridoxal phosphate as a coenzyme. It was observed that a ppdaAc knockout mutant had a significantly reduced virulence in watermelon when introduced via germinated-seed inoculation as well as leaf infiltration. Comparative proteomic analysis predicted the cellular mechanisms related to PpdaAc. Apart from causing virulence, the PpdaAc may have significant roles in energy production, cell membrane, motility, chemotaxis, post-translational modifications, and iron-related mechanisms. Therefore, it is postulated that PpdaAc may possess pleiotropic effects. These results provide new insights into the functions of a previously unidentified PpdaAc in Ac.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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