벼 종자소독은 키다리병 경감을 위해 필요한 과정으로 소독의 효과를 높이기 위해 30℃의 고온에서 수행하고 있다. 하지만, 벼 종자소독(30℃에서 48시간)을 마친 종자는 유아의 길이가 파종하기에 짧아 적당한 유아의 길이가 될 때까지 추가적인 침종작업이 필요한데, 품종별로 유아의 생장속도가 달라 농민들은 수온을 조절하고 유아의 길이를 확인해야 하는 번거로운 농작업으로 생각하고 있다. 따라서 키다리병 방제효과를 높이면서 종자소독 후 즉시 파종이 가능한 소독방법을 개발하고자 본 연구를 수행하게 되었다. 벼 종자소독 전 찬물에 2일간 종자를 침종하고 고온으로 종자소독(30℃ 48시간) 하면 파종하기 적당한 유아의 길이(1 mm 내외)가 되었고, 관행 대비 성묘율은 차이가 없으면서 키다리병은 64% 감소하는 결과를 보였다. 종자를 찬물에 침종 후에 소독하는 새로운 소독 방법이 키다리병 방제효과가 높은 이유를 구명하기 위해, 메틸렌블루 염색약을 이용하여 침종처리한 종자와 침종처리 하지 않은 종자를 염색한 결과 침종처리한 종자는 내부 및 외부 배유의 약 50%가 염색되었다. 따라서 종자소독 전 침종처리를 하면 소독약이 종자 내부의 배유까지 흡수되므로 내부에 있는 키다리병 포자까지 효과적으로 살균하기 때문으로 판단된다. 결론적으로 새롭게 개발된 소독방법은 종자소독 전 2일간 찬물로 침종처리 하면, 관행 방법 대비 침종작업시 수온을 고려하지 않아도 되고 벼 품종과 소독약 종류에 상관없이 유아의 길이는 1 mm 내외가 되어 농작업의 효율성을 높일 수 있으며 키다리병 발생을 관행대비 감소시킬 수 있어 농업현장에서 유용하게 사용될 것이다.
본 연구는 황토유황을 활용하여 벼 키다리병 발병을 최소화할 수 있는 최적 종자소독조건을 선발하기 위해 수행되었다. 키다리병에 이병된 '신동진' 품종 벼 종자를 공시하였고 황토유황 농도, 침지온도, 시간, 온탕여부를 구분하여 실내 및 온실검정을 통해 침지시간은 48시간, 침지농도는 1%로 최적 소독조건을 선발하였다. 그리고 모판과 포장시험을 수행하여 온탕처리 후 $20^{\circ}C$, 1% 황토유황에 48시간 침지 처리구와 $30^{\circ}C$, 1% 황토유황에 48시간 단독 침지할 때 가장 효과가 높았다는 것을 확인하였고 위 처리조건으로 소독한 종자가 육묘, 이앙, 출수기를 거치면서도 100%의 높은 방제효과가 유지되는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 $20^{\circ}C$에서 1% 황토유황으로 침지한 처리구에서는 포장에서 78.2%의 낮은 방제가를 보였다. 또한, 온탕소독만 수행한 처리구에서도 $60^{\circ}C$, 10분간 충실히 수행될 경우 효과적인 벼 키다리병 방제가 가능함을 보여주었지만 온탕처리 후 황토유황으로 추가 침지함으로서 많은 양의 종자를 소독할 때 좀 더 나은 키다리병 방제 효과를 가져다 줄 수 있을 것으로 판단된다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 농가에서 온탕소독기와 종자소독기 둘 중 한가지만 구비하더라도 황토유황을 이용하여 충분한 소독효과를 낼 수 있기 때문에 현장에서 보다 쉽게 활용될 수 있을 것으로 판단되며 제조방법이 쉽고 비용이 적게 드는 황토유황의 특성상 농가의 경영비 절감효과도 클 것으로 기대된다.
Three species of Fusarium, F. fujikuroi, F. verticillioides and F. proliferatum, are known to be associated with bakanae disease of rice [1, 2]. F. fujikuroi infects rice flowers and survive in endosperm and embryo of the seeds. Infected seed is an important source of primary inoculum of pathogens [3]. Seeds of rice (Oryza sativa cv. Boramchan) collected from bakanae-infected field were found to be 96% infected with Fusarium sp., 52% with F. fujikuroi, 42% with F. verticillioides, and 12% with F. proliferatum as determined by incubation method and species-specific PCR assays. F. fujikuroi was detected at lemma/palea, endosperm and embryo whereas F. verticillioides and F. proliferatum were recovered only from lemma/palea by means of component plating test. Seed disinfection methods have been developed to control bakanae disease and prochloraz has been most widely used for rice seeds. Two chemicals formulated with prochloraz (PC 1) and prochloraz + hexaconazole (PC 2) that inhibit biosynthesis of ergosterol strongly reduced the incidence of Fusarium spp. on selective media to 4.7% and 2.0%, respectively. Disease symptoms of rice seedlings in nursery soil were alleviated by chemical treatment; seedlings with elongated leaves or wide angle between leaf and stem were strikingly reduced from 15.6 to 3.2% (PC 1) and 0 (PC 2), stem rots were reduced from 56.9 to 26.2% (PC 1) and 32.1% (PC 2), and normal seedling increased from 0.4 to 13.3% (PC 2). Prochloraz has some disadvantages and risks such as the occurrence of tolerant pathogens [4] and effects on the sterol synthesis in animals and humans [5]. For these reasons, it is necessary to develop new disinfection method that do not induce fungal tolerance and are safe to humans and animals. Chlorine dioxide ($ClO_2$), that is less toxic, produces no harmful byproducts, and has high oxidizing power, has been reported to be effective at disinfection of several phytopathogenic fungi including Colletotrichum spp. and Alternaria spp. [6]. Gaseous $ClO_2$ applied to rice seeds at a concentration of 20 ppm strongly suppressed mycelial growth of Fusarium fujikuroi, F. verticillioides and F. proliferatum. The incidence of Fusarium spp. in dry seed with 8.7% seed moisture content (SMC) tended to decrease as the concentration of $ClO_2$ increased from 20 to 40 ppm. Applying 40 ppm $ClO_2$ at 90% relative humidity, incidence was reduced to 5.3% and resulted in significant reduction of disease symptoms on MS media. In nursery soil, stem rot was reduced from 56.9 to 15.4% and the number of normal seedlings increased from 0.4 to 25.5%. With water-soaked seeds (33.1% SMC) holding moisture in the endosperm and embryo, the effectiveness of disinfection using $ClO_2$ increased, even when treated with only 20 ppm for four hours. This suggests that moisture was a key element for action of $ClO_2$. Removal of the palea and lemma from seeds significantly decreased the incidence of Fusarium spp. to 3.0%. Seed germination appeared to decrease slightly by water-soaking at $30^{\circ}C$ because of increased SMC and by physical damage of embryos from hulling. These results indicate that the use of gaseous $ClO_2$ was effective as a means to disinfect rice seeds infected with Fusarium spp. and that moisture around the pathogens in the seed was an important factor for the action of $ClO_2$. Further investigations should be conducted to ascertain the best conditions for complete disinfection of Fusarium spp. that infect deep site of rice seeds.
Fusarium moniliforme에 감염된 벼줄기의 도관부에서도 균사가 관찰되었다. Benlate T와 Busan 30을 처리한 종자에서도 소독시간에 관계없이 F. moniliforme가 분리되지 않아 소독효과가 인정되었으나 현미에서 소독시간에 관계없이 F. moniliforme가 검출되어 방제효과가 떨어졌다.
본 연구는 키다리병에 심하게 감염된 종자를 온탕침법과 prochloraz 유제로 종자소독 시 그 효과가 떨어지는 원인을 규명하기 위해 시행하였다. 키다리병이 발병한 포장에서 수확한 종자의 경우 병원균이 벼 종자의 배와 배유 안쪽까지 감염되어 있었다. $60^{\circ}C$에서 10분 동안 온탕 소독한 종자의 경우 종피 표면의 균사는 파괴되어 비정상적인 반면 배 주피 안쪽에 존재하는 균사는 정상적인 형태로 존재하였다. 포자는 종피 표면에서 비정상적인 포자와 정상적인 포자를 모두 확인하였다. prochloraz 유제로 $30^{\circ}C$ 24시간 침지소독 한 경우 종피의 균사는 완전히 파괴되었으나 포자는 정상과 비정상 포자 모두 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 통해 온탕소독의 경우 종피 같은 물리적 한계로 인해 고열이 병원균에 전달되지 못하고, prochloraz의 경우 병원균 포자를 완전히 사멸시키기 못하기 때문에 종자소독 효과가 떨어짐을 알 수 있었다.
벼 육묘기간 중에 발생되는 벼 키다리병의 방제법을 확립하고자 최근에 육성된 벼 품종별 발병 정도와 시판되는 종자소독제의 방제효과를 조사하였으며 종자소독시 약액의 온도, 처리시간 및 약량에 따른 벼 키다리병 방제효과를 조사하였다. 품종별 벼 키다리병 발생정도를 조사한 결과 화영벼, 동진벼, 호안벼, 농호벼, 남평벼, 호진벼 6 품종이 저항성 품종으로, 그루벼, 소비벼, 오대벼, 주남벼, 삼천벼, 상주벼, 화봉벼 7 품종이 감수성 품종으로 분류되었다. 종자소독제별 벼 키다리병 방제효과에 있어서 prochloraz, fludioxonil, carpropamid+imidacloprid+fludioxonil 등은 높은 방제 효과를 보였으나 benomyl+thiram, thiophanatemethy+thiram, thiophanate-metyl+triflumizole등은 방제효과가 저조하였다. 종자소독당시 수온에 따른 벼 키다리병 방제가는 $10^{\circ}C$에서는 61% 이었으나 온도가 높아질수록 상승하여 $30\sim35^{\circ}C$에서는 벼 키다리병을 $95\sim98%$이상 방제할 수 있었다. 그러나 종자소독시간과 약량은 벼 키다리병 방제에 크게 영향을 미치지 않았다. 따라서 벼 키다리병을 효율적으로 방제하기 위해서는 저항성이 강한 벼 품종과 효과가 우수한 종자 소독제 선정 그리고 종자소독시 적정수온을 유지하는 것이 중요한 것으로 나타났다.
Yu Na An;Chandrasekaran Murugesan;Hyowon Choi;Ki Deok Kim;Se-Chul Chun
Mycobiology
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제51권4호
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pp.195-209
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2023
The seed borne disease such as bakanae is difficult to control. Crop yield loss caused by bakanae depending on the regions and varieties grown, ranging from 3.0% to 95.4%. Bakanae is an important disease of rice worldwide and the pathogen was identified as Fusarium fujikuroi Nirenberg (teleomorph: Gibberella fujikuroi Sawada). Currently, four Fusaria (F. fujikuroi, F. proliferatum, F. verticillioides and F. andiyazi) belonging to F. fujikuroi species complex are generally known as the pathogens of bakanae. The infection occurs through both seed and soil-borne transmission. When infection occurs during the heading stage, rice seeds become contaminated. Molecular detection of pathogens of bakanae is important because identification based on morphological and biological characters could lead to incorrect species designation and time-consuming. Seed disinfection has been studied for a long time in Korea for the management of the bakanae disease of rice. As seed disinfectants have been studied to control bakanae, resistance studies to chemicals have been also conducted. Presently biological control and resistant varieties are not widely used. The detection of this pathogen is critical for seed certification and for preventing field infections. In South Korea, bakanae is designated as a regulated pathogen. To provide highly qualified rice seeds to farms, Korea Seed & Variety Service (KSVS) has been producing and distributing certified rice seeds for producing healthy rice in fields. Therefore, the objective of the study is to summarize the recent progress in molecular identification, fungicide resistance, and the management strategy of bakanae.
벼키다리병은 Fusarium fujikuroi의 감염에 의해 발생하는 대표적인 종자전염성 병이다. 이 병의 방제는 화학약제를 이용한 종자소독이 가장 효율적이지만 최근 약제에 저항성을 갖는 균주의 출현이 증가하고 있다. 미산성 차아염소산수는 환경이나 사람의 건강에는 유해성이 낮지만 바이러스, 박테리아, 곰팡이에 강력하고 광범위한 항균활성을 갖는 살균소독제로 알려져 있다. 본 연구는 화학 약제 저항성 또는 민감성 균주를 포함하는 16개의 F. fujikuroi 균주를 대상으로 미산성 차아염소산수의 항균활성을 조사하고, 이를 이용한 친환경적 병 방제 기술 개발을 목적으로 하였다. 미산성 차아염소산수는 화학약제 저항성 균주를 포함한 조사한 F. fujikuroi 균주 모두에 대해 유리염소 5±2.5 ppm 농도에서 비특이적이고 강한 항균 활성을 나타냈고, 처리 후 5분 이내에 F. fujikuroi 세포의 치명적 손상과 함께 완전한 살균 효과를 나타났다. F. fujikuroi 균주로 감염된 벼 종자를 20±10 ppm의 유리염소를 포함하는 미산성 차아염소산수로 12시간 침지 소독하였을 경우, 종자 소독 효과와 병 방제율은 각각 95~98%와 90.1~92.6%였다.
일반소독제로 광범위하게 사용되는 NaOCl을 종자소독제로써 이용할 수 있는 방안을 확립하고자 종자전염에 의한 병해 발생이 많은 볍씨와 채소종자를 대상으로 소독 효과를 조사하였던 바 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. NaOCl의 참깨 종자 소독 효과를 조사하였던 바 NaOCl의 농도가 높을 수록 그리고 침지시간이 길수록 종자 소독 효과가 뚜렷 하였으나 종자 발아 장해를 일으켰다. 종자발아율을 높이며 소독효과가 우수한 종자 처리 방법은 NaOCl 1-2%에서 10분간 침지하는 것이었고, 벼 종자소독 효과는 NaOCl 농도 1-2%에서 침지시간을 30분 이내로 하는 것이 좋았다. 2. 무, 배추 종자 소독 효과를 조사하였던 바 NaOCl 농도 1%에서 10분간 침지할 경우 각종 Alternaria균의 검출율을 현저히 저하시켰고, 고추종자에서는 NaOCl 농도 1%에서 10분간 침지할 경우 각종 탄저병균의 검출율을 현저히 저하시켰다. 3. 종자전염성 진균에 대한 NaOCl의 소독 효과는 종자소독제인 Benlate T에 비하여 참깨종자에서는 우수하게 나타났고, 볍씨에서는 비슷하였다. 그러나 NaOCl은 처리농도가 높고 시간이 긴 경우에는 발아장해를 초래하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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