Journal Search Engine
Search Advanced Search Adode Reader(link)
Download PDF Export Citaion korean bibliography PMC previewer
ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.52 No.6 pp.49-60
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2018.52.6.49

Analysis of Varietal Difference and Genetic Diversity of Grapevine Cultivarsthrough the Leaf Inoculation of Colletotrichum spp.

Hyun A Jang1,Kyo-Sang Lee1,May Moe Oo1,Tae-Seok Kwak1,Ha-Yeon Yoon1,Khaing Shwe Zin Thinn1,Mi-Reu Kim1,Dae-Gyu Kim1,Jeong Jin Lee1,Gi Taek Lim1,Youn Young Hur2,Sang-Keun Oh1*
1Department of Applied Biology, College of Agriculture & Life Sciences, Chungnam National University, Daejeon, 34134, Korea
2National Institute of Horticultural and Herbal Science, Rural Development Administration, Wanju, 55365, Korea
*Corresponding author: Sang-Keun Oh
Tel: +82-42-821-5762
Fax: +82-42-823-8679
October 23, 2018 November 13, 2018 November 13, 2018

Abstract


Here, we reported 159 varieties of major cultivars using grapevine genetic resources to identify the resistant grape ripe rot cultivars. To do this, we performed pathogenicity assays from these grape cultivars by inoculating Colletotrichum acutatum and Colletotrichum gloeosporioides. Genotyping-by-sequencing(GBS) method was also used to compare genetic diversity among grape varieties. As a result, leaves inoculated with C. acutatum showed that 58 cultivars were susceptible, while 17 cultivars were resistant. In the case of C. gloeosporioides, 34 cultivars were found to be susceptible, while 25 cultivars were resistant. The 8 cultivars that showed resistance to both species were ‘Agawan’, ‘Huangguan’, ‘Xiangfei’, and 5 other cultivars from the hybrids of European and American species. Most of the varieties such as ‘Emerald Seedless’, ‘Tano Red’, and 'Rem 46-77(Aestivalis GVIT 0970)' originated in European species were identified as susceptible. These results can be used in the effective management of grape disease. In addition, these findings provide information for the development and cultivation of resistant to grape ripe rot disease cultivars.



포도 탄저병균의 엽면접종을 통한 국내 육성 포도나무의 품종 간 저항성 검정 및 유전적 다양성 분석

장현아1,이교상1,모우메이1,곽태석1,윤하연1,카잉1,김미르1,김대규1,이정진1,임기택1,허윤영2,오상근1*
1충남대학교 농업생명과학대학 응용생물학과, 2농촌진흥청 국립원예특작과학원

초록


본 연구는 품종 간 변이의 폭이 좁은 포도속(Vitis spp.) 유전자원을 대상으로 탄저병 저항성 품종을 판 별하기 위해 국내 주요 재배 품종 및 유전자원 159품종을 공시하고,Colletotrichum acutatum과 C. gloeosporioides를 엽면접종하여 병원성 검정을 수행하였다. 또한, Genotyping-by-sequencing(GBS) 방 법을 이용하여 포도나무 품종 간 유전적 다양성을 비교 분석하였다. 그 결과, C. acutatum을 접종한 잎 에서는 58품종은 감수성을, 17품종은 저항성을 나타내었고, C. gloeosporioides를 접종한 경우에는 34품 종이 감수성을, 25품종은 저항성을 나타냈다. 두 균주에 대해 공통적으로 저항성을 보인 품종은 ‘Agawan’, ‘Huangguan’, ‘Xiangfei’ 등 8품종이였으며, 이들 대부분은 유럽종과 미국종의 교잡종으로 분 류되었다. 유럽종에 기원한 ‘Emerald Seedless’, ‘Tano Red’, ‘Rem 46-77(Aestivalis GVIT 0970)’ 등의 품종들은 대부분 감수성으로 판별되었다. 따라서 본 연구 결과를 통해 확보된 병 검정 및 유전 분석 결과 는 포도나무 병해를 효과적으로 관리하는데 유용하게 활용될 수 있으며, 특히 포도나무 탄저병 저항성 품 종들을 개발하고 육성하는데 매우 중요한 육종 소재 및 정보가 될 것으로 사료된다.



    Rural Development Administration
    PJ01314101

    서론

    포도(Vitis spp.)는 가장 오랜 기간 동안 재배 되고 있는 대표적인 과수 작물로, 영양 번식을 통 해 다양한 품종들이 전세계에 분포하고 있다. 포 도는 크게 미국종(Vitis labrusca L.), 유럽종(Vitis vinifera L.) 및 이들의 교잡종(Vitis labruscana L.)으로 나눌 수 있는데, 그 중 유럽종으로부터 14,000여종 이상의 품종이 육성되어 전체 재배 품 종의 95% 이상을 차지하고 있다(Alleweldt et al., 1991;Arroyo-Garcia et al., 2006). 국내에서는 미국종인 ‘Campbell Early’가 재배 면적의 약 70% 를 차지하며 주요 품종으로 자리하고 있고(FAO, 2014), 그 외 유럽종인 ‘Tomson Seedless’, ‘Shine Muscat’, ‘Summer Black’, 교잡종인 ‘Cheongsoo’, ‘Kyoho’ 등이 있으며, 국내 자생종으로는 ‘Meoru’ 5종, 신품종 ‘Heukgoosul’, ‘Heukboseok’ 등이 있 다. 이렇게 품종이 다양해짐에 따라 재배기간 중에 나타나는 포도 병해의 발생 횟수도 증가하고 있으 며, 실제로 국내 포도 재배현장에서 발생된 26종의 병해 중에서 무려 21종이 곰팡이에 의한 병으로 보 고되었다(KSPP, 2009).

    포도나무 탄저병(Ripe rot)은 Colletotrichum acutatumC. gloeosporioides에 의해 발생되는 대 표적인 곰팡이 병으로, 특히 성숙기의 과실에 주로 발생하여 부패시키는 매우 심각한 병해이며(Mirica, 1994), 포도나무의 화수나 잎에 발병하기도 한다 (Daykin & Miholland, 1984;Lee, 1987). 발병 초기에는 담갈색 또는 흑갈색의 작은 반점이 전면 에 발생하고, 진전되면 과실의 표면에 분생포자층 을 형성하여 과방 내 과립으로 침입하여 과방 전체 를 썩게 한다(Mirica, 1994). 이러한 포도 탄저병은 보통 우기가 시작되는 6월 말부터 8월까지 발생되어 다가올 수확기에 막대한 손실을 초래하게 하므로 체 계적인 방제 시스템이 필요하지만(Kim et al., 2001;Hong et al., 2008;Jang et al., 2011), 실제 농가 에서 시도되고 있는 비가림 재배, 봉지 씌우기, 농 약 살포 등의 한계에도 불구하고 관련 연구는 많지 않은 실정이다(Park et al., 2006;Moon et al., 2008).

    포도는 일찍이 대목(rootstock)을 이용한 품종 간 교배를 통해 내병성 품종의 육성이 시작되었고(de Andrés et al., 2007), 비생물학적 스트레스 내성 품종 육성 및 과실의 품질 향상 등 적용 분야가 확 산되면서 새로이 육성되는 다양한 품종에 대한 수집 과 연관 분석이 이루어졌다(Pollefeys & Bousquet, 2003;Hur et al., 2012). 미국종과 교잡종 포도들 은 유럽종에 비해 탄저병 뿐만 아니라 주요 병해에 대하여 저항성을 나타내며(Shiraish et al., 2007;Xu et al., 2010), 국내 재배 품종 중에서는 탄저병 에 대하여 저항성이 강한 품종으로 ‘Muscat Bailey A(MBA)’, 중도저항성인 품종은 ‘Campbell Early’이 며, 감수성 품종은 ‘Muscat Hamburg’ 등이 대표적 이다(Jang et al., 2011). 그러나 같은 병이라도 품 종이나 분리 균주, 접종 년도 등에 의한 표현형의 차이가 보고된 것으로 미루어 보아 다양한 품종에 대하여 보다 정밀한 표현형 검정이 필수적으로 선행 되어야 한다(Jang et al., 2011;Kono et al., 2013;Kim et al., 2017). 또한, 분자생물학을 기반으로 이루어진 품종 간 연관 분석은 Single Nucleotide Polymorphism(SNP), Randomly Amplified Polymorphic DNA(RAPD), Simple Sequence Repeat (SSR) 등 DNA 마커의 개발을 가능하게 함으로써, 품종 간 변이의 폭이 좁은 포도속(Vitis) 유전자원 들의 유전적 다양성 평가에 매우 유용하다(Kim et al., 2008;Hur et al., 2012). Genotyping-By- Sequencing(GBS)은 이러한 유용 형질의 마커 개발 에 필요한 기술로써, 최근 국내에서도 포도를 이용 한 GBS 라이브러리 제작 기술이 보고되면서 이를 활용한 다양한 결과를 기대할 수 있게 되었다(Jang & Oh, 2017).

    따라서 본 연구에서는 국립원예특작과학원에서 유 지하고 있는 국내 육성 포도나무 품종을 대상으로 잎에 탄저병균(C. acutatumC. gloeosporioides)을 접종하여 병징의 정도를 관찰 한 후 품종 간의 저항 성 유무를 분석하였다. 또한, GBS 분석 기술을 이 용하여 국내 육성 품종과 야생종 간의 유연관계를 분석하여 국내에서 육성하고 있는 다양한 품종 간의 표현형 정보뿐만 아니라 유전형 정보까지도 제공하 여 탄저병에 강한 품종을 육성하기 위한 자원 확보 및 개발에 이용하고자 수행되었다.

    재료 및 방법

    1 식물 재료 및 병원균

    본 실험에서 사용한 포도나무 유전자원은 국립 원예특작과학원에서 보유하고 있는 포도나무 159 품종을 선발하여 탄저병 저항성 개체선발에 이용 하였다. 사용된 품종은 생식 및 가공용을 포함하여 국내 주요 재배 품종으로 구성하였다. 탄저병 검정 을 위해 국립농업과학원 유전자원센터로부터 공시 된 균주 Colletotrichum acutatum(KACC43130)과 C. gloeosporioides(KACC43520)를 분양 받아 병원성 을 유지하면서 본 실험에 이용하였다. 병원균 접종을 위해 한 품종 당 3-5 그루의 포도나무를 대상으로 하 였으며, 5월 중순부터 6월 동안 자라는 건전한 포도 나무로부터 어린 잎을 채취하여 접종에 이용하였다.

    2 병원균 접종 및 저항성 검정

    접종원으로 사용한 탄저병균 C. acutatumC. gloeosporioides은 V8 juice agar(20% V8 juice, 2% agar) 배지에 접종하여 25℃ 배양기에서 8~10 일간 배양하여 분생포자를 형성시킨 다음, 1×107 포자/mL 농도로 포자 현탁액을 만들었다. 병원성 및 저항성 검정은 엽면 접종으로 실시하였으며, 병 원균의 침입이 수월하도록 잎 뒷면에 연필을 이용 하여 표피에 상처를 내고 병원균 포자 현탁액 (1×107 포자/mL)을 10㎕씩 접종하였다. 접종한 잎 은 25℃의 온도와 95% 이상의 습도를 유지시키고, 12시간씩 광과 암이 교차되도록 항온실에서 6일간 배양한 후 병반의 크기를 관찰하여 저항성 정도를 조사하였다. 사용한 포도 잎은 한 품종 당 3-5엽 을 사용하고 엽당 3반복으로 하여 저항성유무를 판 별하였으며, Kim et al.(2017) 기준에 따라 병반의 직경을 측정하였다(Fig. 1A).

    3 Genotyping-by-sequencing(GBS) 분석

    포도나무 품종 간의 유전적 서열을 비교하기 위 해 Genotyping-By-Sequencing(GBS) 방법을 이 용하였다. 라이브러리의 제작 방법은 Jang & Oh (2017)을 참고하여 수행되었으며, 완성된 라이브러 리는 (주)씨더스에 분석을 의뢰하여 SEEDERS inhouse script(SEEDERS Inc., Korea)에 따라 가공 되어 분석에 이용되었다.

    4 포도나무 159품종 간 SNP 추출 및 유연관계 분석

    염기서열 분석을 통해 포도 샘플 간의 SNP matrix 를 작성하였으며, 계통 분석을 위해 Missing data< 15% 필터 과정을 거쳐 Single Nucleotide Polymorphisms( SNPs)를 선발하였다. 최종적으로 선발 된 14,940좌는 모든 염색체에 고루 분포하고 있음 을 확인하고 MEGA6.0 프로그램을 사용하여 Phylogenetic tree를 작성하였다(Jang & Oh, 2017).

    결과 및 고찰

    1 포도나무 159 품종에 대한 탄저병 검정

    국내에서 재배되고 있는 159종의 포도나무 품종을 이용하여 탄저병 저항성 검정을 실시하였다. 이를 위해 C. acutatumC. gloeosporioides를 배양하여 분생포자를 형성시킨 다음, 1×107 포자/mL농도가 되 도록 현탁시킨 후 병 검정을 위한 접종원으로 사용하 였다. 포자현탁액을 포도 잎에 접종한 후 6일 째, 접 종 부위를 중심으로 나타난 병반의 직경을 측정하였 으며, 이를 4가지 군으로 나누어 병원성의 정도를 구 별하고 판단하였다(Fig. 1A). 본 실험에서 이용한 모 든 품종에 대한 탄저병 검정 결과는 Table 1과 같다.

    먼저 공시균주 중 C. acutatum을 접종한 결과, 전체 159품종 중 58품종(36.47%)에 대해서 감수성을 나타냈으며(Fig. 1B), 대표품종으로는 ‘McCampbell’, ‘Rem 46-77(Aestivalis GVIT 0970)’, ‘Rem 48-77 (Aestivalis GVIT 0970)’ 등이 포함되었다. 중도감 수성은 ‘Baby Finger’, ‘Melisha’, ‘Pinot Noir’, ‘Gaeryangmeoru’, ‘SVITKO 109’ 등이 속하였다. 접종 부위를 기준으로 2mm 미만의 약한 병징을 보인 ‘Battir’, ‘Beauty Seedless’, ‘Christmas Rose’ 등 52품종(32.7%)은 중도저항성으로 분류되었 고, ‘Agawan’, ‘Al Zeinel’, ‘Cabernet Sauvignon’, ‘Dujiaoshou’, ‘Honggaofeng’, ‘Hongqi te zao meigui’, ‘Hongwha 1’, ‘Hongxiangmi’, ‘Huangguan’, ‘Meiguiao’, ‘Seosa’, ‘Seyve-Villard 18-315’, ‘Wuhezaohong’, ‘Weike’, ‘Xiangfei 1’, ‘Xiangfei 2’, ‘Zexiang’ 17품종(10.69%)은 병징이 1mm미만이거 나 접종 부위와 병징을 구분할 수 없을 만큼 진전 되지 않은 강한 저항성으로 구분되었다(Table 1, Fig. 1B). 다음으로 C. gloeosporioides를 접종한 결과, ‘Champanello’, ‘Kai Mirei’, ‘McCampbell’, ‘Tano Red’ 등 34품종(21.3%)이 감수성으로 판별되 었고, ‘Honey Black’, ‘No. 2002’, ‘Pinot Noir’, ‘Vidal Blanc’ 등 36품종(22.6%)이 중도감수성으 로 판별되었다(Fig. 1C). 중도저항성을 나타낸 품 종은 ‘Cabernet Sauvignon’, ‘Ruby Seedless’, ‘Salt Creek’, ‘Venus’ 등 61품종(38.3%)이다. 저항 성으로 판별된 품종은 총 25품종(15.7%)으로, ‘06 Baekunmeoru 3’, ‘06 Wolakmeoru 1’, ‘71068’, ‘Agawan’, ‘Baby Finger’, ‘C-66-14(Cinerea GVIT 0236)’, ‘Chenin Blanc’, ‘GW03’, ‘Hongqi te zao meigui’, ‘Huangguan’, ‘Jingkejing’, ‘Maloa’, ‘Melisha’, ‘Mid-South’, ‘Moldova’, ‘Qinlong-dasui’, ‘Seosa’, ‘Seyve-Villard 18-315’, ‘Wangsha’, ‘Wolchulmeoru 1’, ‘Xiangfei 1’, ‘Xiangfei 2’, ‘Zaofeng’, ‘Zexiang’, ‘Zhenzhumeigui’이다(Table 1, Fig. 1C).

    본 연구에서 사용된 159품종은 전반적으로 Colletotrichum acutatum보다 C. gloeosporioides 에 저항성을 나타낸 품종의 비율이 높았으며, 그 중 C. acutatumC. gloeosporioides에 대하여 공 통적으로 저항성을 나타낸 품종은 총 8품종으로, ‘Agawan’, ‘Hongqi te zao meigui’, ‘Huangguan’, ‘Seosa’, ‘Seyve-Villard 18-315’, ‘Xiangfei 1’, ‘Xiangfei 2’, ‘Zexiang’이 이에 속하였다(Table 1). 흥미로운 것은 ‘71068’, ‘C-66-14(Cinerea GVIT 0236)’과 ‘GW03’, ‘Wangsha’ 4품종은 C. acutatum 에 대해서는 4품종 모두 감수성을 보인 반면 C. gloeosporioides 에 대해서는 저항성을 나타냄으로 써 두 공시균주에 대하여 이병성이 극명하게 차 이를 보였다(Table 1, Fig. 2). 최근에 Kim et al. (2017)이 보고한 포도나무 탄저병균에 대한 병원 성 검정 연구 결과와 비교해 보면, 양조용 포도 ‘Cabernet sauvignon’, ‘Pinot Noir’, ‘Tano Red’, ‘Ugni Blanc’, ‘Vidal Blanc’ 품종이 본 연구결과 와 일치하는 것으로 확인되었고, 생식용 포도 중 에서는 ‘Honey Black’, ‘Honey Seedless’, ‘Sunny Rouge’ 품종이 C. acutatumC. gloeosporioides 에 모두 감수성으로 확인이 되어 동일한 결과를 얻었다(Table 1, Kim et al., 2017). 그러나 ‘Aki Queen’ 품종은 중도저항성으로 보고된 것과는 달리 본 연구에서는 감수성 또는 중도감수성으로 판별되 었으며, ‘Christmas Rose’와 ‘Beauty Seedless’ 품 종은 감수성으로 보고되었으나 중도저항성으로 판별 되어 기존의 보고된 바와 같이 병원균의 접종 시기, 품종 및 균주 등에 따라 이병성 및 병원성 여부에 차이가 있음을 알 수 있었다(Kim et al., 2017;Sarah et al., 2018).

    포도나무 탄저병은 주로 과실에 큰 피해를 일으키 지만(Mirica, 1994), 포도나무의 화수나 잎에서도 발 병하기 때문에(Daykin & Miholland, 1984;Lee, 1987) 포도나무 탄저병에 대한 병원성검정 시 잎과 과실에서 유사하게 반응하게 되면 저항성 품종을 빠 르고 쉽고 구별할 수 있을 것이다. 그러나 Kim et al.(2017)이 보고한 과실 접종 결과와 비교해 보면 많은 포도나무 품종들이 잎과 과실에 대한 병원성 검정조사가 일치하지 않았으며, 특히 ‘9601’, ‘Honey Black’, ‘Honey Seedless’, ‘Tano Red’ 품종의 경우 잎에서는 감수성을 나타낸 반면, 과실에서는 저항성 으로 분류되었다. 이러한 양상은 포도나무 이외의 작물에서도 보고된 바 있다(Ehlenfeldt et al., 2006). 블루베리에서 C. acutatum에 의해 나타나는 탄저병 저항성 검정을 수행한 결과, 95 품종 중 ‘Sharpblue’ 품종만이 과실과 잎 모두에서 저항성을 보였을 뿐, 나머지 94품종은 병원성의 상관관계가 매우 낮게 나 타났다(Ehlenfeldt et al., 2006). 또한,사과에서도 C. gloeosporioides에 의해 나타나는 저항성 반응이 잎과 과실에서서로 다르게 나타났으며(Choi, 2014), 이와 같은 결과는 병원균의 접종 시기, 품종, 균주 간의 병원력에 대한 차이 등 많은 요인에 의해 발병 력에 대한 차이가 있을 것으로 추측된다(Ehlenfeldt et al., 2006;Kim et al., 2017;Sarah et al., 2018).

    2 GBS data를 이용한 포도나무 품종 간 유연관계 분석

    본 연구에서는 159개 포도나무 품종 간 유전적 다양성을 분석하기 위해 포도나무의 잎으로부터 genomic DNA를 분리한 후, Jang & Oh(2017)의 보고에 따라 GBS 라이브러리를 제작하였다. 완성된 GBS 라이브러리 산물은 250-500bp 범위 내에 분 포하는 것을 확인하였으며, Quality Control(QC) 분석을 통해 최종적으로 GBS 분석에 적합하다고 판 정하였다(Fig. 3). GBS 라이브러리의 공통 염기서 열을 분석하기 위해 표준 유전체로써 Vitis vinifera (https://phytozome.jgi.doe.gov/)을 이용하여 mapping 을 수행하였으며, SNP matrix를 작성하여 연관 분 석을 위한 대표 SNP 14,940좌를 선발하였다. 포도 나무 159품종 간 유연관계 분석을 위해 총 7개의 그룹으로 나누었으며, 미국 야생종(American wild species), 미국 교잡종(American wild hybrid), 동 북아시아 야생종(Northeast-Asian wild species), 아시아 야생종(Asian wild species), 유럽 교잡종 (European hybrid; Vitis spp.), 유럽종(European species; Vitis vinifera) 그리고 동북아시아 교잡종 (Northeast-Asian hybrid)으로 분류하였다(Fig. 4). 결과적으로 C. acutatum에 대하여 감수성을 나타낸 품종은 ‘Champanello’, ‘McCampbell’, ‘Rem 46-77 (Aestivalis GVIT 0970)’, ‘Rem 48-77(Aestivalis GVIT 0970)’ 등 미국 교잡종으로 분류된 품종들이 많이 포함되어 있었다. 또한, 일부 아시아 야생종들 을 포함하여 ‘Baby Finger’, ‘Pinot Noir’ 등의 유럽 종들은 대부분 중도감수성을 나타냈으며, 중도저항 성을 나타낸 품종들은 특정 지역으로 나뉘지 않고 고르게 분포하고 있음을 확인하였다. 주로 북미에서 도입된 품종들이 C. acutatum에 강한 저항성을 나 타낸다고 보고되었으나(Shiraish et al., 2007), 본 연구에서 저항성으로 판별된 품종들은 대부분 유럽 종과 동북아시아 교잡종 간에 유전적으로 매우 가깝 게 분류되어 있었으며, 그 중 유럽종은 포함되지 않 았다(Fig. 4). C. gloeosporioides에 대하여 감수성 을 나타낸 품종들은 C. acutatum과 마찬가지로 미국 교잡종이 많았으며, ‘Crimson Seedless’, ‘Emerald Seedless’, ‘Tarmina’ 등 유럽종도 다수 포함되었 다. 중도감수성과 중도저항성 및 저항성으로 분류된 품종들은 대체적으로 고르게 분포하고 있었으나, 특 히 중도저항성은 미국 야생종과 유럽 교잡종의 비율 이 높았다. C. gloeosporioides에 대하여 저항성을 나타낸 품종들은 ‘Baby Finger’, ‘Melisha’ 등 일부 유럽종을 포함하였으나, 대체적으로 교잡종이 다수 포함되었다(Fig. 4).

    본 연구에서는 국내에서 재배되는 포도나무 159품 종을 대상으로 탄저병에 대한 저항성 검정을 수 행하였고, GBS 기술을 이용하여 품종 간 나타나는 유전적 다양성을 조사하였다(Elshire et al., 2011;Jang & Oh, 2017). 2011년 옥수수를 소재로 처 음 보고된 GBS 기술은 특정 제한효소(ApeKI)로 절단된 주변 서열을 중심으로 염기서열을 해독하 고, 각 샘플마다 바코드 서열을 붙여 줌으로써 대 량의 시료를 한 번에 분석할 수 있는 장점을 가진 다(Elshire et al., 2011).이에 따라 다양한 작물 을 대상으로 빠르게 확대되어 유전체 연구에 활용 되고 있지만, 시료에 따라 GBS 라이브러리의 크 기나 증폭 양상이 다르게 나타나는 등의 어려움이 따르고 있다(Jang & Oh, 2017). 최근 포도를 대 상으로 GBS 라이브러리 제작 기술을 최적화하여 분석 효율을 개선시킨 연구 결과가 보고되었으며 (Jang & Oh, 2017), 본 연구에서도 포도나무를 이용하여 제작한 라이브러리가 GBS 분석에 적합 한 것을 재확인하였다. 이를 기반으로 탄저병 접종 에 의한 표현형과 GBS를 이용한 유전형 분석을 통 해 품종간에 다양성이 있음을 확인하였다. 또한, 탄저병 검정 결과 대부분의 포도나무 품종이 저항 성보다는 감수성을 보였으며, 상대적으로 유럽종에 기원한 품종들이 다수 포함되어 나타났다. 그러나 병 저항성과 연관된 품종은 매우 다양한 그룹에 속해 있었기 때문에 특정 그룹이 저항성에 기여한 다고 단정짓기는 어려울 것으로 판단된다. 따라서 본 연구 결과를 통해 저항성으로 분류된 품종들은 향후 분자 육종에 활용할 수 있는 핵심적인 유전 자원으로 제공될 수 있으며, 유용 유전자 및 분자 마커의 개발 등 저항성 품종 육종소재로 활용될 수 있을 것이다.

    감사의 글

    본 논문은 농촌진흥청 차세대바이오그린21사업 (과제번호: PJ01314101)의 지원 사업에 의해 수행 되었음.

    Figure

    JALS-52-49_F1.gif

    Pathogenicity of ripe rot on 159 grapevine varieties against Colletotrichum acutatum and C. gloeosporioides. A: After 6 days of inoculation, we finally classified four groups by measured lesion size. S: susceptible; diameter of lesion > 3 mm, MS: moderately susceptible; diameter of lesion ≤ 3 mm, MR: moderately resistant; diameter of lesion ≤ 2 mm, R: resistant; diameter of lesion ≤ 1 mm(Kim et al., 2017). None: not detected.B, C: The number of varieties showing the symptoms by two Colletotrichum spp. S: susceptible; diameter of lesion > 3 mm, MS: moderately susceptible; diameter of lesion ≤ 3 mm, MR: moderately resistant; diameter of lesion ≤ 2 mm, R: resistant; diameter of lesion ≤ 1 mm(Kim et al., 2017). None; not detected.

    JALS-52-49_F2.gif

    Pathogenicity results of four cultivars against by two Colletotrichum spp. Among 159 grapevine varieties, only four cultivars were shown different disease phenotype against C. acutatum and C. gloeosporioides. All were shown to be susceptible to C. acutatum and resistant to C. gloeosporioides. However, their group were not classified in the same.

    JALS-52-49_F3.gif

    Genotyping-by-sequencing(GBS) library construction of 159 grapevine cultivars.A: Isolation of genomic DNA from 159 grapevine cultivars. Among them, we showed 48 samples randomly. M: 1kb DNA ladder. B: GBS library construction from 159 grapevine cultivars. We used high-efficient method in grapevines followed by Jang & Oh(2017) and libraries were identified between 200-500 bp. L-1: library-1, L-2: library-2. C: Quality control(QC) analysis of GBS libraries to whether it is appropriate for sequence analysis.

    JALS-52-49_F4.gif

    Phylogenetic tree of 159 grapevine varieties using 14,940 SNPs. For the analysis of the relationship between 159 grapevinecultivars, we classified into 7 groups that American wild hybrid, Northeast-Asian wild species, Asian wild species, European hybrid(Vitis spp.), European species(Vitis vinifera) and Northeast- Asian hybrid. Their evolutionary relationships were inferred by the MEGA 6.0 program using the neighbor-joining method(Tamura et al., 2013). Number beside each branch represent bootstrap values obtained after a bootstrap test with 1,000 replications.

    Table

    Pathogenicity of ripe rot on 159 grapevine varieties by inoculating Colletotrichum acutatum and C. gloeosporioides

    Reference

    1. AlleweldtG , Spiegel-RoyP and ReighB . 1991. Grapes(Vitis). In: Moore JN and Ballington JR. Genetic Resources of Temperate Fruit and Nut Crops. eds . Acta. Hortic.290: 291-337.
    2. Arroyo-GarcíaR , Ruiz-GarciaL , BollingL , OceteR , LopezMA , ArnoldC , ErgulA , SoylemezogluG , UzunHI , CabelloF , IbanezJ , AradhyaMK , AtanassovA , AtanassovI , BalintS , CenisJL , CostantiniL , Goris-LavetsS , GrandoMS , KleinBY , McgovernPE , MerdinogluD , PejicI , Pelsy F , PrimikiriosN , RisovannayaV , Roubelakis-AngelakisKA , SnoussiH , SotiriH , TamhankarS , ThisP , TroshinL , MalpicaJM , LefortF and Martinez-ZapaterJM . 2006. Multiple origins of cultivated grapevine(Vitis vinifera L. spp. sativa) based on chloroplast DNA polymorphisms . Mol. Ecol.15: 3707-3714.
    3. ChoiSK . 2014. Correlation analysis between fruits incidence rate and leaves incidence rate for apple bitter rot. M.S. Thesis, Kyungpook NationalUniversity, Daegu, Korea.
    4. DaykinME and MilhollandRD . 1984. Histopathology of ripe rot causedby Colletotrichum gloeosporioideson muscadine grape . Phytopathology.74: 1339-1341.
    5. De AndrésMT , CabezasJA , CerveraMT , BorregoJ , Martínez-ZapaterJM and JouveN . 2007. Molecularcharacterization of grapevine rootstocks maintained in germplasm collections . Am. J. Enol. Vitic.58: 75-86.
    6. EhlenfeldtMK , PolashockJJ and StretchAW . 2006. Leaf disk infection by Colltotrichum acutatum and its relation to fruit rot in diverse blueberry germplasm . Hort. Science.41: 270-271.
    7. ElshireRJ , GlaubitzJC , SunQ , PolandJA , KawamotoK , BucklerES and MitchellSE . 2011. A robust, simple genotyping-by-sequencing(GBS) approach for high diversity species . PLoS ONE.6: e19379.
    8. FAO. 2014. Food and agricultural commodities production. Accessed in http://faostat.fao.org.
    9. HongSK , KimWG , YunHK and ChoiKJ . 2008. Morphological variations, genetic dicersity and pathogenicity of Colletotrichum species causing grape ripe rot in Korea . Plant Pathol. J.24: 269-278.
    10. HurYY , ChoiYJ , KimEJ , YoonMS , ParkYS , JungSM , NohJH , ParkSJ , MaKH and ParkKS . 2012. Analysis of genetic relationship of grape rootstock cultivars and wild Vitis species usingRAPD and SSR markers . Kor. J. Breed. Sci.44: 19-28(in Korean).
    11. JangHA and OhSK 2017. Development of an efficient genotyping-by-sequencing(GBS) library construction method for genomic analysis from grapevine . Korean Journal of Agricultural Science.44: 495-503.
    12. JangMH , MoonYS , NohJH , KimSH , HongSK and YunHK . 2011. In vitro evaluation system for varietal resistance against ripe rot caused by Colletotrichum acutatum in grapevines . Hort. Environ.Biotechnol.52: 52-57.
    13. KimSH , ChoiSY , LimYS , YunJT and ChoiBS . 2001. Etiological characteristics and chemical control of ripe rot in grape cultivar Campbell Early . Kor. J. Plant. Pathol.7: 140-144.
    14. KimGH , YunHK , ChoiCS , ParkJH , JungYJ , ParkKS , DaneF and KangKK . 2008. Identification of AFLP and RAPD markers linked to anthracnose resistance in grapes and their conversion to SCAR markers . Plant Breeding.127: 418-423.
    15. KimSH , KwackYB and YunHK . 2017. Screening of varietal resistance against ripe rot by pathogen inoculation in grapevines . J. Korean Soc. Int. Agric.29: 308-314.
    16. KonoA , SatoA , BanY and MitaniN . 2013. Resistance of Vitis germplasm to Elsinoe ampelina (de Bary) shear evaluated by lesion number and diameter . Hort. Science.48: 1433-1439.
    17. LeeDH . 1987. What is the problem disease of grape?-ripe rot, brownleaf spot, downy mildew, bird’s eye rot, powdery mildew . Bimonthly Mag. Agrochem. Plant Protection.8: 101-109.
    18. MiricaII . 1994. Anthracnose. In Pearson RC and Gohen AC. Compendium of grape diseases. pp.18- 19. eds.APS Press, St. Paul, MN, USA.
    19. MoonBW , LeeYC , NamKW and KimJJ . 2008. Effects of treatment of bag kinds, bagging time and plant oils on Fruit Cracking and Bitter Rot in grapevines . Journal of Bio-Environment Control.17: 143-149.
    20. ParkK , YuYS , YunHK , ChoiIM and MaKB . 2006. Grape(Vitis spp., Vitaceae). In Lee JM, Choi GW and Janick J. Horticulture in Korea. pp.216-223. eds. Korean Society for Horticultural Science. Seoul, Korea.
    21. PollefeysP and BousquetJ . 2003. Molecular genetic diversity of the French-American grapevine hybridscultivated in North America . Genome.46: 1037-1048.
    22. SarahM , KaurN , AroraN and MahalAK . 2018.  Field reaction and metabolic alterations in grape (Vitis vinifera L.) varieties infested with anthracnose .Sci. Hortic-Amsterdam.235: 286-293.
    23. ShiraishM , KoideM , ItamuraH , YamadaM , MitaniiN , UenoT , NakauneR and NakanoM . 2007. Screening for resistance to ripe rot caused by Colletotrichum acutatum in grape germplasm .Vitis.46: 196-200.
    24. TamuraK , StecherG , PetersonD , FilipskiA and KumarS . 2013. MEGA6: molecular evolutionary genetics analysis version 6.0 . Mol. Biol. Evol.30:2725-2729.
    25. The Korean Society of Plant Pathology(KSPP). 2009. List of plant diseases in Korea. 5<sup>th</sup> ed., KSPP, Suwon,Korea. pp.210-214.
    26. XuX , LuJ. SmithBJ , RenZ , BradleyF and CadetM. 2010. Screening of fruit rot diseases in Muscadine grape(Vitis rotundifolia Michx.) . Proc. Fla. State. Hort. Soc.123: 35-38.
    오늘하루 팝업창 안보기 닫기