딸기 주요 병원균에 대한 친환경제제 NaDCC의 항균활성 및 병 방제효과 평가

서론

딸기(Fragaria × ananassa Duch.)는 국외에서도 널리 재배되고 있으며 국내 딸기의 생산액은 2010년 기준 7746 억원으로서 전체 채소생산액의 10.7%를 차지하고 있다. 국내 딸기 생산량은 203,772톤으로 전세계적으로 13위에 해당된다. 국내에서 재배되고 있는 딸기 품종은 설향, 매향, 금향이 있으,며 설향이 재배품종 전체의 51.8%를 차지하고 있으며(Nam et al., 2011), 하우스 시설 내에서 주로 재배되고 있다. 딸기에는 탄저병, 시들음병, 역병, 잿빛곰팡이병, 흰가루병 등이 발생하며 큰 피해를 주고 있다.

자낭균문에 속하는 탄저병균(Colletotrichum gloeosporioides)의 분생포자는 단세포이며 무색이고, 타원형인 분생포자가 식물체를 침입하여 병을 일으키는데, 감염된 부위는 암갈색의 방추형 병반이 생기며 진전되면서 썩어 식물체가 죽게 된다(Nam et al., 1998).

진균계 불완전균문에 속하는 딸기 시들음병원균(Fusarium oxysporum f. sp. fragariae)는 주로 토양에 널리 존재하며 밀도가 높고, 단 한 개의 포자에서 발아한 한 개의 발아 관만으로도 병원체가 식물체 속으로 침입하기에 충분하며, 병든 식물체나 토양에서 후막포자로 월동하고, 기주가 없는 상황에서도 수년간 생존이 가능한 균 학적 특징을 지니고 있으며, 이 병원균에 감염될 경우 식물체는 생육이 위축되고 황화되다가 식물의 도관이 갈변되어 식물체가 시들어 죽는 병징이 나타난다(Matuo et al., 1980).

1997년 경남 김해시 한림면 일대에서 대발생(발병주율 75.2%)하였던 역병(Phytophthora nicotianae)은 뿌리가 썩어 들어가며 시들음 증상을 나타내고, 관부, 잎자루 및 잎이 황살색 내지 암갈색으로 변하여 결국 주 전체가 고사하는 병징을 나타낸다(Song et al., 1998). 이상의 세가지 병은 딸기의 잎, 과실, 뿌리, 줄기에 감염되어 큰 피해를 일으키므로 딸기의 안정생산을 위해서는 반드시 방제가 필요하다(Song et al., 1998).

딸기 재배지에서 사용되고 있는 탄저병 방제방법으로 감염 묘를 제거하고 무병 묘를 이식하기도 하지만 주된 방제 방법으로는 병원균 감염 전 처리시 효과가 우수한 화학농약(Propineb, mancozeb)을 사용하고 있다(Nam et al., 2011).

딸기에 발생되는 역병의 경우 대부분의 국가에서 Ridomil과 Metalaxyl를 처리하여 높은 효과를 보고 있다(Anandhakumar and Zeller, 2008).

딸기 시들음병의 경우 쿠퍼 수화제를 이용한 토양관주처리와 생물적 방제 방법등이 사용되고 있지만 후막포자를 형성한 병원균은 토양 속에서 장기간 생존이 가능하여 병 방제에 어려움을 겪고 있다(Nam et al., 2011). 딸기 잿빛곰팡이병 방제약제로 최근에 anilinopyrimidine계로 pyrimethanil, cyprodinil, mepanipyrim등을 사용하고(Nam et al., 2011)있으나, 병원균의 화학농약에 대한 저항성 발달이 매우 빨리 나타나는 경향을 가지고 있다. 또한 친환경재배 농산물에 대한 수요가 증가하는 실정에서 친환경적인 제제의 선발이 필요하다(Kim et al., 2010).

이에 본 연구는 신고배의 저장과정 중에 발생하는 이상얼룩 증상 억제효과가 있는(Yoon et al., 2009) 살균소독제 NaDCC를 사용하여 딸기에 발생하는 주요 병원성 진균인 딸기 탄저병균, 딸기 시들음병균 및 딸기 역병균에 대하여 균사생장 및 포자발아 억제효과를 구명하였고, 세균성모무늬병균을 대상으로 항세균활성을 조사하고 포장조건에서 방제효과를 구명함으로써 딸기 병 방제를 위한 친환경적 제제로서 NaDCC의 사용가능성을 모색하고자 수행하였다.

재료 및 방법

결 과

딸기 병원성 진균에 대한 NaDCC의 균사생장 억제효과

PDA배지상에서 NaDCC 농도별 처리에 따른 딸기 시들음병균의 균사생장 억제효과를 7일간 조사한 결과, 100ppm과 150 ppm 처리구에서의 균사생장은 대조구와 유의적인 차이를 보였으며, 특히 150 ppm의 농도에서는 균사가 전혀 성장하지 못한 반면, NaDCC 50 ppm 처리에서는 억제효과가 매우 저조하였다(Fig. 1).

Fig. 1.

Hyphal growth of F. oxysporum on on PDA amended with different concentrations of NaDCC for 7day-incubation at 28oC. A: Control, B: 50 ppm, C: 100 ppm, D: 150 ppm, E: growth curve of the Fusarium wilt pathogen of strawberry on PDA amended with NaDCC.

딸기 탄저병균의 경우에는 NaDCC 150 ppm 처리구에서는 대조구와 균사의 생장에서 큰 차이를 보이지 않은 반면(Fig. 2A, 2B and 2D), 300 ppm의 NaDCC 처리구에서는 균사생장이 완전히 억제되었다(Fig. 2C and 2D).

딸기 역병균의 경우에는 NaDCC를 150 ppm 농도로 처리하였을 때 균사생장이 완전히 억제되는 것으로 나타났다(Fig. 3). 모든 실험은 3반복으로 수행하였으며, 병원균은 배양은 딸기 시들음병균은 27^oC에서 7일, 딸기 탄저병균은 27^oC에서 8일, 딸기 역병균은 27^oC에서 10일간 배양하였다.

Fig. 2.

Growth inhibition of Collectotrichum gloeosporioideson on PDA amended with different concentrations of NaDCC for 8day-incubation at 28oC. A: Control, B: 150 ppm of NaDCC, C: 300 ppm of NaDCC, D: mycelial growth curve of the strawberry anthracnose pathogen on PDA amended with NaDCC.

Fig. 3.

Effect of NaDCC on the hyphal growth of Phytophthora sp. A: Control, B: 150 ppm of NaDCC, C: growth curve of Phytophthora sp. on PDA amended with or without NaDCC. Phytophthora sp. was cultivated on PDA at 28oC for 10 days. All statistical analysis with Tukey’s HSD (p = 0.05) and the bars indicates SE.

딸기 병원성 진균에 대한 NaDCC의 포자발아 억제효과

딸기 병원성 진균에 대한 NaDCC의 포자발아 억제효과는 균사의 생장을 억제하였던 농도로서 시들음병균은 150 ppm, 탄저병원균은 300 ppm의 농도로 NaDCC를 처리하여 각각 병원균에 대한 포자발아 억제율을 조사하였다. 딸기 시들음병균의 경우에는 150 ppm의 NaDCC를 처리하여 포자 발아율을 조사한 결과, NaDCC를 처리 하지 않은 대조구의 경우에는 71.93 ± 3.47%의 발아율을 보인 반면, 처리구의 경우에는 2.36 ± 0.71%의 발아율을 보였다. 150 ppm NaDCC는 딸기 시들음병원균에 대하여 균사의 생장을 효과적으로 억제하였을 뿐 아니라, 포자의 발아율도 대조구에 비하여 25배정도 높게 억제하는 것으로 관찰 되었다(Fig. 4A).

딸기 탄저병균의 균사생장이 완전히 억제되었던 300 ppm NaDCC농도로 처리하여 포자발아율을 관찰한 결과, 2.34 ± 0.33%의 포자 발아율을 보여 대조구의 71.12 ± 0.65%에 비해 포자발아를 현저히 억제하는 것으로 나타났다(Fig. 4B). 딸기 탄저병균의 포자가 발아된 모습을 현미경 하에서 관찰한 결과, 대조구에서는 처리시(0시간)에 전형적인 분생포자 모양인 막대형 포자가 관찰되었고(Fig. 5A), 60시간이 지난 후 포자는 전형적인 발아관이 형성된 모습과 포자가 발아하여 균사가 성장한 모습이 관찰 되었다(Fig. 5B). NaDCC를 300 ppm 농도로 처리한 경우에는 처리시(0시간)에는 전형적인 포자형태인 막대형 포자가 관찰되었으나(Fig. 5C), 60시간이 경과 후에는 발아관이 형성되지 않았으며 포자가 발아하여 형성된 균사의 모습도 관찰할 수 없었다(Fig. 5D).

Fig. 4.

Effect of NaDCC on spore germination of two fungal pathogens of strawberry. A: spore germination of F. oxysporum B: spore germination of Colletotrichum gloeosporioides. The different letter and on the bar indicates that corresponding mean is statistically different in each time point with Tukey HSD (p = 0.05).

Fig. 5.

Spore germination of Colletotrichum gloeosporioides in spore suspension containing 1/2 PDB broth amended with (C and D) or without 300 ppm of NADCC (A and C). Spore germination was measured immediately (Ana d C) and 60days (B and D) after preparation of spore suspension.

NaDCC 처리에 의한 딸기 세균성모무늬병원균 증식억제 및 병 방제효과

고체배지상에 300 ppm의 NaDCC를 처리하였을 때 세균성모무늬병균을 억제하여 뚜렷한 halo zone이 관찰되었다(Fig. 6A and 6B). 48시간 액체 배양을 하는 동안에 처리된 NaDCC 50 ppm, 100 ppm 그리고 150 ppm에서 세균성모무늬병원균의 성장이 100% 저해되었다(Fig. 6C).

Fig. 6.

Antibacterial effect of NaDCC against angular leaf spot pathogen. A: control, B: 300 ppm of NaDCC, C: growth curve of Xanthomonas fragariae on PDK (20 g of potato dextrose broth, 10 g of Bacto peptone, 20 g of agar per 1 l sterile distilled water) amended with 0 (control), 50, 100 and 150 ppm of NaDCC. All statistical analysis with Tukey’s HSD (p = 0.05) and the bars indicates SE.

실내시험에서 항균력에 검증된 NaDCC가 포장에서의 병발생을 억제하는지를 조사한 결과, 제1포장 시험에서는 설향품종이 무병상태로 재배되고 있는 포장으로, NaDCC에 의한 약해는 관찰 되지 않았다(자료 미 제시). 장희 품종이 식재된 제2포장 시험에서는 모무늬병이 발생하고 있는 포장으로 NaDCC 살포에 의해 병 발생이 약 50% 감소하는 것으로 조사되었다(Fig. 7). 설향 품종이 식재된 제3포장 시험에서는 무처리에서 약 6.5%의 발병률이 조사되었으나, NaDCC처리구에서는 3% 이하의 발병률을 보였다 (Fig. 7)

Fig. 7.

Effect of NaDCC on the development of angular leaf spot of strawberry in the plastic film house conditions. NaDCC was sprayed three times with 10- day intervals. Statistical analysis with Tukey’s HSD (p = 0.05) and the bars indicates SE.

고 찰

현재 딸기 주요 병원균을 방제하기 위해 사용하는 방법으로는 화학농약을 잎의 표면에 살포하는 방법과 병이 걸린 묘를 제거하거나 작기의 시작 전 토양을 소독하는 방법 등이 사용되고 있지만 최근 친환경 농산물의 수요가 증가함에 따라 새로운 친환경적 방제제의 개발이 필요한 상황이다(Kim et al., 2007).

본 시험에서는 소독제로 사용되고 있고 경제적 측면에서 부담이 없다고 알려져 있는 장점 외에 많은 장점들을 지닌 NaDCC의 딸기 주요 병원균에 대한 살균력을 검증한 결과, NaDCC는 딸기 시들음병균, 탄저병균 및 역병균의 균사생장 및 포자발아를 억제하는 것으로 확인되었다. 또한 NaDCC는 방제방법 개발이 저조한 딸기세균성모무늬병균에 대하여서도 강력한 항 세균 효과가 있는 것으로 밝혀졌다.

딸기 시들음병균의 경우 NaDCC의 농도가 150 ppm일 때 균사생장이 현저히 억제되었으며, 딸기 역병균도 딸기 시들음병균과 비슷한 경향을 보였다. 그러나 딸기 탄저병균의 경우에는 딸기 시들음병균과 딸기 역병균의 생장이 억제되었던 150 ppm 농도에서 균사생장 억제효과가 없었으며 300ppm의 농도에서만 균사의 생장이 억제되었다. 본 시험에 따르면 NaDCC의 농도에 따른 병원균 별로 균사생장 억제 정도에 차이가 있는 것으로 보아 NaDCC는 병원균에 따라 살균력도 다를 것으로 사료된다.

본 시험에서 NaDCC의 권장농도는 300 ppm (Niedzand Bausher, 2002)로 처리하였을 때, 3가지 딸기 진균성 병원균 모두 균사생장이 현저히 억제되었으며, 그 중 딸기 시들음병균과 딸기 역병의 경우에는 권장농도인 300 ppm보다 낮은 150 ppm 농도에서도 균사생장이 현저히 억제되는 것으로 나타났다. 포자 발아억제에 대해서는 유주자 형성이 원활하지 않았던 딸기 역병균을 제외한 딸기 시들음병균, 딸기 탄저병균를 이용하여 시험한 결과, 각각의 균사생장 억제를 보였던 150 ppm, 300 ppm에서 포자발아가 억제되는 것이 확인되었으므로 NaDCC는 병원균의 균사생장 및 포자발아 억제효과가 있음이 확인되었다.

기존에 약제 방제법이 잘 알려져 있지 않은 딸기 세균성 모무늬병균은 현재 대한민국을 포함한 여러 국가에서 검역대상 병원균으로 지정되어 관리되고 있으며, 국내에서는 Kwon 등(2010)에 의해 최초 보고 후 경남 딸기 생산지를 중심으로 심각한 피해를 일으키고 있는 주요 병원균이다. NaDCC는 실내 실험에서 50 ppm 이하에서도 세균성모무늬 병균의 생장을 완전히 억제하였으며, 특히 포장시험에서 세균성모무늬병 발생을 50% 정도 감소시키며 약해도 없는 것으로 나타나 앞으로 딸기 세균성 모무늬병의 방제 방법으로 사용이 가능할 것으로 사료된다.

Acknowledgments

이 논문은 농촌진흥청의 “검역병해충 딸기세균모무늬병의 방제기술개발(PJ009839)” 과제의 연구비 지원에 의해 수행되었습니다.

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