본 연구에서는 우리나라의 대표수종 소나무의 치명적인 해충인 소나무재선충 피해목의 확산을 조기에 차단하고 산림수목에 대한 지속적인 관리를 위하여 소나무재선충 피해수목 신고 어플리케이션을 개발하였다. 어플리케이션은 다음과 같이 3개 핵심항목을 중심으로 개발되었다. 첫째, 소나무재선충에 대한 정보제공, 둘째, 피해목의 자가진단, 셋째, 수목안전지도 등으로 구성하였다. 향후 본 어플리케이션의 활성화를 위해서 실제로 어플리케이션을 사용하는 이용자들의 적극적인 참여와 산림청 어플리케이션과의 통합개발이 이뤄진다면 보다 많은 활용이 가능할 것이다.
송이는 상업적으로 중요한 야생 식용 버섯이다. 현재까지 송이 재배는 송이감염묘를 이용한 것이 유일한 방법이다. 2020년 송이감염묘로부터 21개의 송이가 홍천 송이시험지에서 발생하였다. 송이감염묘 생산지역의 송이와 이식한 송이감염묘로부터 발생한 송이는 모니터링을 통해 확인하였고, 13개의 microsatellite 마커를 이용하여 분석한 결과 동일한 것이 확인되었다. 송이감염묘는 송이균환 형성과 송이 발생에 성공하였고, 송이발생은 2010년과 2017년부터 2020년까지 발생하였다. 결론적으로 송이 버섯발생은 송이감염묘의 송이균에서 기원한 것이다.
소나무재선충(pine wood nematode, PWN) 감염 소나무를 현장에서 신속하게 진단을 할 수 있는 방법은 현재 없다. 본 연구에서는 PWN특이적인 항원으로 알려진 PWN-GaLectin을 baculovirus발현체계로 발현시켜서 총 1,464개의 fusion hybridoma 세포 주 라이브러리를 제작 하는 항원으로 이용하였다. 총 1,464개의 fusion hybridoma 세포 주 중, PWN-GaLectin에 대한 높은 반응을 보이는 62개의 fusion hybridoma 세포 주를 선별했다. 이들 중, 표준 PWN 감염소나무 PBS추출물과 PWN 단백질 추출물에 강한 반응을 보이는 세포 주 12개를 선별하여 단클론 항체(monoclonal antibody, Mab) 분비세포 주 확립을 위한 limited dilution을 실시하였다. Mab분비세포 주 확립을 위해서 표준 PWN 감염소나무 추출물에 대한 반응이 표준 정상 소나무 추출물 보다 높은 세포 주들을 선별했다. 그리고 추가로 PWN 단백질 추출물에 대해서 3종의 비 병원성 선충 단백질 추출물 보다 높은 반응을 보이는 세포 주들도 선별, 확립했다. 본 연구에서 확립된 Mab들을 우리는 현장과 실험실에서 사용할 수 있는 신속진단키트의 개발에 이용할 수 있을 것이다.
송이는 매우 고가의 버섯이기 때문에 세계 여러 나라에서 인공재배를 시도하고 있다. 지금까지 야외 조건에서 인공적으로 송이 발생을 성공시킨 예는 송이 감염묘를 이용한 방법뿐이다. 국립산림과학원은 2000년부터 송이 감염묘 방법을 다시 연구하여 2010년과 2017년에 각각 송이 발생 재현에 성공하였다. 이 결과는 송이 감염묘를 이용하여 송이가 인공재배 가능하다는 것을 입증한 것이며, 세계 최초로 송이 인공재배가 성공한 사례가 된다. 송이 감염묘 이식 후 6년 6개월만인 2010년 10월에 송이가 처음 발생하였다. 그리고 또 다시 송이 감염묘 이식 후 13년 5개월 또는 15년 5개월이 경과된 시점인 2017년 9월에 송이 5개가 재 발생하였다. 송이 감염묘 소나무와 발생한 송이 사이의 거리는 12 cm (6.6년), 90~115 cm (13.5년), 95 cm (15.5년)으로 나타났다. 송이 버섯 발생은 지온이 $19^{\circ}C$이하로 떨어진 이후 13~16일 사이에서 관찰되었다. 결론적으로 송이 감염묘법은 송이를 인공재배 할 수 있는 현재까지의 유일한 방법으로, 앞으로도 송이 자실체 발생에 영향을 끼치는 환경 인자들을 지속적으로 연구할 필요가 있다.
송이 감염묘법은 송이 인공재배 방법으로써 높은 잠재성을 가지고 있다. 본 연구실에서는 2001년부터 2004년까지 감염묘를 이식하였으며, 2006년에 확인된 생존율은 20%였다. 송이균이 생존한 이들 감염묘를 대상으로 2009년까지 송이균의 생장 특성과 균환 발달을 조사하였다. 송이균의 생장 크기는 $4\;cm{\times}\;cm$부터 $52\;cm\;{\times}\;35\;cm$ 까지 송이 감염묘 개체 간에 큰 차이를 보였다. 이러한 균환 크기의 다양성은 송이 감염묘의 생산 지역과 식재 지역 간의 환경적 차이에 기인하는 것으로 보인다. 송이 감염묘에서 송이균의 생장은 이식 초기에 곤봉 모양 또는 좁은 'V'자 형태(예각)로 자라던 것이 시간이 지남에 따라 좀 더 넓은 'V'자 형태(둔각)로 발전하였다. 본 조사를 통해 확인된 몇 개의 송이 감염묘의 균환으로부터 2010년 가을에는 송이 자실체가 발생할 것으로 기대된다.
송이는 세계적으로 상용 가치가 높은 버섯이나, 아직까지 자연 채취에 의존하고 있다. 현재까지 송이 감염묘를 통해 송이를 한 개씩 발생시키는 것까지는 한국과 일본에서 성공하였다. 본 연구에서는 송이 감염묘법에서 송이균이 생존할 수 있는 소나무의 최소 크기를 결정하고자 하였다. 송이 감염묘에서 송이균이 생존한 것은 이식 2년째에 14본(50%)과 이식 1년째에 10본(71%)이었다. 이식 후 송이균이 생존한 송이 감염묘는 이식 당시 평균 수고가 25 cm (최소 12 cm ~ 최대 40 cm) 였다. 결론적으로 송이 감염묘의 수고가 최소 12 cm 이상이 되면, 야외 조건에서 송이균이 생존할 수 있을 것으로 판단되었다. 이 결과는 기존의 송이 감염묘에서 사용하는 기주식물의 크기를 획기적으로 줄여 송이 감염묘 방법을 개선하였고, 송이 인공재배를 위해 어느 정도 크기의 소나무를 활용하는 것이 좋을 지의 기준을 제시하였다.
Pine tree death caused by pine wood nematode(PWN) involves phoretic relationships between PWN and its vector Japanese pine sawyer beetle(JPS). In an effort to understand the diversity of fungi involved in PWN life cycle, a total of 176 fungal isolates were collected from PWNs, adults and larvae of JPS, PWN-diseased Japanese black pine that was cut down in 2005 at Jinju, Korea. Based on microscopic observation and colony morphology, and sequence analysis of the ITS rDNA, the fungal isolates were identified at the level of genus. Three genera including Mucor, Ophiostoma, and Penicillium were identified from PWN. Two genera of Ophiostoma and Penicillium were discovered from JPS larvae. Frpm JPS adult beetles, nine genera of Aspergillus, Gibberalla, Hypocrea, Irpex, Leptosphaeria, Ophiostoma, Penicillium, and Plectosphaerella and unknown basidio-mycetes were found. Ten genera from PWN-infected weed were confirmed as Bionectria, Botrytis, Camarops, Fusarium, Hypocrea, Nectria, Mucor, Ophiostoma, Penicillium, and Trichoderma. Penicillium and Ophiostoma were commonly distributed on PWN and its vector and host. This is first report of the fungi associated with PWN and its vector and host in Korea.
소나무재선충병(Bursaphelenchus xylophilus)은 한국, 일본, 그리고 중국과 같은 동아시아의 소나무류 산림에 심각한 피해를 유발시킨다. 재선충병에 의한 병해는 그 치료방법이 훈증, 소각외에는 거의 없기 때문에 감염목을 조기 탐지하여 그 피해가 주변 임목 및 임분에 확산되지 않도록 하는 것이 최선책이라 할 수 있다. 본 연구에서는 소나무재선충병 감염목과 비감염목의 분광반사율을 주기적으로 측정하여 감염목의 분광반사 특성을 구명하였다. 이를 위하여, 6월에서 10월까지 GER3700 spectroradiometer를 이용하여 감염목과 비감염목의 400 nm~2,500 nm 파장대의 분광반사값을 측정하였다. 측정된 값의 noise를 보정하기 위하여 cubic spline 보간법을 사용하였다. 그 결과, 대부분의 감염목들은 재선충 주입 후 2개월 이내에 적색(600 nm~700 nm) 그리고 중적외선(1,400 nm~1,500 nm) 파장대에서 분광반사값의 변화를 보였으나, 비감염목들의 분광반사값은 어느 파장대에서도 특별한 변화가 나타나지 않았다. 시기별로 감염목과 비감염목의 분광반사값 변화를 통계적으로 비교해 본 결과, 소나무재선충 주입 2달 후 적색 파장대역과 중적외선 파장대역에서 가장 빠르게 통계적으로 유의한 차이를 보였으나(p<0.05), 근적외선 파장대역에서는 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았다(p>0.05). 따라서 적색과 중적외선 파장대역에서의 분광반사율 변화를 통해 소나무재선충병 감염목의 조기 탐지가 가능한 것으로 판단되었다.
소나무재선충병에 대한 다양한 방제방법에도 고사목은 해마다 급격히 증가하고 있다. 그러나 현 방제방법 문제에 대한 연구는 매우 미흡한 실정이다. 재선충 확산 방지를 위해 가장 널리 쓰이는 방법은 병의 매개충인 솔수염하늘소 유충 폐사를 위한 감염목 훈증처리방법이다. 본 연구는 산림 내 소나무재선충 감염목 훈증처리지역에서 훼손 정도를 확인하고자 경상남도 밀양시 일대에 $100m^2$의 조사구 32개소를 설치하여 근원단면적과 수관단면적을 분석하였다. 훼손되지 않은 수목에서 도출한 근원단면적과 수관단면적의 회귀식(침엽수: $R^2=57.4$, 낙엽활엽수: $R^2=63.8$)을 바탕으로 훼손된 수목의 수관단면적을 유추하였다. 분석결과 수관단면적을 기준으로 재선충감염목은 18.7%이었으며 재선충과 무관하게 베어진 수목은 35.5%에 달했다. 소나무류의 경우 8.4%가 재선충과 관계없이 훼손되었으나 참나무류를 포함한 낙엽활엽수류는 훼손비율이 62%에 달했다. 소나무재선충 방재를 위한 훈증처리작업에 따른 아교목층 낙엽활엽수의 무분별한 제거는 산림의 온도저감, 습도조절 등 공익적 기능을 저하할 우려가 높았다.
소나무재선충병 방제법 중 임업적 방제법을 개발하기 위한 일환으로 위생간벌, 간벌, 어린소나무 가꾸기가 소나무재선충병의 제어에 미치는 영향을 구명하기 위하여 야외 그물망 케이지에 소나무재선충을 보유한 솔수염하늘소를 방사하였다. 대조구, 위생간벌, 간벌 처리구 모두에서 공시목의 50% 이상이 고사되었으며, 처리구 간에는 유의성이 나타나지 않았다. 그리고 처리구 내 방치한 숲가꾸기 산물이 소나무재선충병을 확산시키는 촉매제로 작용하였다. 어린 소나무림 가꾸기의 경우 산물을 방치한 처리구가 공시목의 고사율이 90% 이상으로 가장 높았으며, 산물을 케이지 밖으로 들어낸 처리구와 숲가꾸기를 하지 않고 솔수염하늘소의 성충을 방사한 처리구에서는 10% 내외의 고사율을 나타내었다. 솔수염하늘소 우화 당년도인 4월에 위생간벌, 간벌을 실행한 장령목의 벌근에서는 솔수염하늘소의 유충이 출현하지 않았으나, 솔수염하늘소의 우화 당년도인 5월에 숲가꾸기 한 어린나무의 벌근에서는 유충이 출현하였다. 본 실험 결과, 장령 소나무림과 어린소나무림 내에 소나무재선충병이 만연하고 있는 임분의 경우 솔수염하늘소의 우화 당년도인 4월과 5월에 실행한 숲가꾸기는 소나무재선충병의 제어에 아무런 효과가 없었으며 방치한 숲가꾸기 산물은 오히려 소나무 재선충병을 확산시키는 촉매제로 작용하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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