한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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pp.134-134
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2017
Recently, host-induced gene silencing (HIGS) system has been successfully applied into development of resistant crops against insects, fungal and viral pathogens. To test HIGS-mediated resistance in rice against rice blast fungus, Magnaporthe oryzae, we first tested possibility of movement of small non-coding RNA from rice cells to rice blast fungus. The rice blast fungus expressing GFP transgene were inoculated to transgenic rice plants ectopically expressing dsRNAi construct targeting fungal GFP gene. Expression of dsRNAi construct for GFP gene in transgenic plants significantly suppressed GFP expression in infected fungal cells indicating that small RNAs generated in plant cells can move into infected fungal cells and efficiently suppress the expression of fungal GFP gene. Consistent with these results, expression of dsRNAi constructs against 3 fungal pathogenic genes of M. oryzae in transgenic rice specifically and efficiently suppressed not only the expression of fungal pathogenic genes, but also fungal infection. The conidia of M. oryzae applied on leaf sheath of transgenic rice expressing dsRNAs against 3 fungal pathogenic genes showed abnormal development of primary hyphae and malfunction of appressorium, which is consistent with the phenotypes of corresponding fungal knock-out mutants. Taken these results together, here, we suggest a novel strategy for development of antifungal crops by means of HIGS system.
벼 품종 Brazos와 M-201의 도열병에 대한 단위시간당 감염속도와 점접종원으로 부터의 단위 거리당 확산경사는 밭논과 물논의 두 재배조건에 따라 크게 달랐다. 물논재배는 도열병의 감염속도를 늦추고 확산경사를 완만하게 하였다. 점접종원으로부터 거리별로 4지점에서 측정된 도열병의 감염속도는 거리에 따른 통계적인 유의차는 없었지만 점접종원으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 빨라지는 경향이었다. 품종별 감염속도는 Brazos보다 더 이병성인 M-201 품종에서 높았고 확산경사도 M-201 품종에서 가파른 경향이었다. 그러나 도열병이 진전함에 따라 생성된 이차전염원 때문에 도열병 확산경사는 두 품종에서 모두 완만해졌다. 조사된 확산형사의 두 경험적 모델 중에서 Kiyosawa와 Shiyomi 모델이 Gregory 모델에 비하여 통계적 적합성이 높았다. 밭상태에서 단위시간당 도열병 isopaths 이동거리는 Brazos와 M-201 품종에서 각각 0.2m/일와 0.4m/일로 측정하였다. 이상의 결과, 도열병에 대한 품종저항성의 차이는 감염속도뿐만 아니라 확산경사의 측정에 의하여 효과적으로 감지될 수 있다고 생각된다.
C. U. Han;Lee, C. H.;K. S. Jang;Park, Y. H.;H. K. Lim;Kim, J.C.;Park, G. J.;J.S. Cha;Park, J. E.
한국식물병리학회:학술대회논문집
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한국식물병리학회 2003년도 정기총회 및 추계학술발표회
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pp.66.2-66
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2003
A gain-of-function mutant, SHM-11 obtained through gamma-ray mutagenesis, is resistant to rice blast caused by Magnaporthe grisea while wild type Sanghaehyanghyella is highly susceptible to the same disease. The resistance in the mutant was not race-specific when we tested with four races (KJ-201, KI-1113a, KI-313, KI-409) of M. grisea. To identify genes involved disease resistance in the gain-of-function mutant, genes specifically expressed in the mutant were selected by suppression subtractive hybridization using cDNAS of blast-inoculated mutant and wild type as a tester and a driver, respectively, Random 200 clones from the subtracted library were selected and analyzed by DNA sequencing. The sequenced genes represented three major groups related with disease resistance; genes encoding PR proteins, genes probably for phytoalexin biosynthesis, and genes involved in disease resistance signal transduction. A gene encoding a putative receptor-like protein kinase was identified as highly expressed only in the gain-of-function mutant after blast infection. The role of the putative receptor-like protein kinase gene during blast resistance will be further studied.
본 실험중 이병성품종인 Khao-tah-haeng 17에서는 4개 접종전처리온도어디서나 접종에 사용된 6개 균주에 대하여 저항성보다는 이병성병반이 많이 나타났다. Tetep, Carreon, IR36 및 Sensho에서는 이병성병반 보다는 저항성병반이 많이 나타났다. 저항성 및 이병성병반수 공히 접종전 처리온도간, 공시종간에 고도의 유의성이 있었다. 특정품종에서 이병성병반의 발현은 접종전처리온도와 두열병균균주에 의해서 좌우되었으며 저항성병반의 발현은 접종전처리온도보다는 도열병균균주에 의해서 좌우되었다.
Sporulation patterns of rice blast fungus were studied at relatively later stages of leaf blast and neck blast seasons in Icheon, Korea. This experiment was done by detaching lesion-bearing leaves and panicle bases. The number of conidia remaining on the leaf blast lesions of different cultivars from Jul 20 to Jul 23 ranged from 3,640 to 82,740 spores. More conidia were observed on the adaxial surface because they were released from abaxial surface. After heading, sporulation was observed from the lesions on the flag leaves but the number of spores was less than in the late July. Detached panicle bases or uppermost internodes infected by Pyricularia grisea produced abundant amount of conidia. Among these panicle bases, 30.1 mm size lesion recorded the highest count of 244,560 spores. When we compared the sporulation amount using the KY-type spore trap, more conidia were recorded from intact lesions than from the lesions which removed conidia and conidiophore The ratio of conidia release against total sporulation ranged from 20.5%-25.0% for leaf blast and 8.2%-25.3% in the neck blast. Effective inoculum potential was also discussed.
본답에서 재배되고 있는 방사선돌연변이계통들의 도열병 저항성 검정을 위하여 절리엽편접종법이 시도되었다. 즉 포장에서 절취한 잎을 항온항습실내에서 punch압상을 만들고 그 위에 도열병균의 포자현탁액을 접종한 후 형성된 병반의 크기를 측정하여 계통간의 저항성정도를 비교한 결과 방사선조사된 풍광으로부터 Upland short row method에 의하여 선발된 저항성계통들은 모품종 풍광에 비하여 저항성으로 나타났다. 따라서 이 방법은 포장에서 재배되는 성숙식물체의 도열병저항성 검정을 위한 하나의 선발방법으로서 효과적이라 생각되었다.
벼 도열병은 전 세계적으로 발병하여 쌀 수확량을 크게 감소시키는 주요 식물병이다. 벼 도열병은 한국에서도 주기적으로 대발생하여 사회경제적으로 큰 피해를 입힌다. 이를 예방하기 위해서는 병 발생 예찰 시스템이 필요하다. 또한 병 발생에 대한 역학 조사는 식물병 관리를 위한 의사결정을 내릴 때 도움을 줄 수 있다. 현재 도열병 예찰 및 역학 조사는 주로 작물의 생육량, 기상 환경 요인 등 정량적으로 측정 가능한 정형 데이터를 기반으로 수행되고 있다. 정형 데이터와 함께 도열병 발생과 관련한 텍스트 자료들도 많이 축적되고 있다. 그러나 이러한 비정형 데이터를 이용한 역학 조사는 이루어지지 않고 있다. 비정형 데이터를 활용하여 유용한 정보를 추출한다면 도열병을 포함한 앞으로의 식물병 관리에 사용할 수 있을 것이다. 이 연구는 텍스트 마이닝을 통해 도열병 관련 뉴스 기사를 분석하여 우리나라에서 벼 도열병이 다발생한 연도와 지역을 조사하였고, 해당 지역의 평균 기온, 합계 강수량, 일조시간, 공급된 벼 품종을 분석하였다. 이를 통해 2020년 평년에 비해 낮은 기온과 일조시간 및 높은 강수량이 전국적인 도열병 다발생의 원인에 기여했고, 2021년 전라북도와 경상북도 일부 지역의 다발생은 비슷한 기상학적 요인에 의한 것으로 추측할 수 있었다. 더하여 같은 벼 품종의 연작에 의한 도열병 다발생 가능성과 질소 비료의 시비량이 병 발생에 미치는 영향에 대한 추후 연구가 필요하다. 결론적으로, 쏟아지는 정보의 홍수속에서 관련 기사를 종합적으로 보기 어렵다. 따라서, 텍스트 마이닝을 통해 얻은 결과로 특정 키워드들이 많이 관찰될 때 적극적 방제에 대한 의사결정을 할 수 있는 시스템이 구축될 필요가 있다. 이는 추후 딥러닝 기술과 접목되어 벼 도열병 역학 조사 도구로 사용될 수도 있을 것이다. 텍스트 마이닝을 통해 얻은 유의미한 정보를 기존의 정형 데이터 기반의 모델과 결합한다면 농업현장에서 병발생 예측 또는 방제기술 개선에 필요한 고품질 정보를 제공해줄 수 있을 것이라고 예상한다.
도열병은 곰팡이 균(Magnaporthe grisea)에 의해 발병되는 것으로, 벼 수확량에 가장 큰 손실을 일으킨다. 본 연구에서는 벼 도열병 저항성 신호전달 체계에 관여하는 유전자를 분리하기 위하여 DEB(1, 3-Butadiene diepoxide) 처리를 통하여 벼 도열병 저항성 품종인 RIl260의 돌연변이 2,000여 종을 생산하고, 이들로부터 병 저항성 변이 개체를 조사하였다. 돌연변이 집단에서 백변종 돌연변이의 비율은 6.7%로 매우 높았으며, 이것은 DEB 처리에 의해서 생산된 집단 내에 돌연변이가 높은 빈도로 발생하였음을 보여준다. 돌연변이 집단의 병 저항성 분석을 통하여 완전히 혹은 부분적으로 벼 도열병에 저항성을 상실한 29개의 돌연변이체를 분리하였다. 이들 중에서 가장 심한 이병성 라인으로 확인된 M5465는 DNA 혼성화 반응 분석을 사용하여 분석하였으며, RIL260 품종에서 도열병 병 저항성과 밀접한 관련을 갖고 있는 것으로 보고된 Pi5(t) 유전좌위의 DNA 표지들이 실험에 사용되었다. 이 결과들은 M5465에서 Pi5(t) 유전좌위 내부에 DNA의 큰 결손 및 재배열이 있었음을 보여준다. 분리된 병 저항성 돌연변이 라인들은 Pi5(t)에 의해 매개된 도열병 저항성의 신호 전달 과정을 이해하는 데 유용하게 사용 될 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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