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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.55 No.2 pp.17-24
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2020.55.2.17

Monitoring Reports on Potato Zebra Chip Disease and Its Pest Vector Tomato Potato Psyllid (Bactericera cockerelli Sulc. ) in 2018

Ye-Yeong Lee1, Ok-Hee Choi2, Byeong-Sam Kang3, Seung-Hoe Kim1, Jin-Woo Kim1,2*, Jae-Hyuk Choi4, Ji-Won Lee4, Jun-Hyeok Nam4, Hyon-Jin Park4, Yong-Jun Choi4, Da-Woon Kim4, Yong-Soon Park5, Young-Joon Choi6, Jae-Sung Lee6, Bo-Ra Kim6, Dong-Jae Lee6, Sook-Young Park7, Gyoung-Hee Kim7, Young-Min Kim7, Sang-Youn Jung7, Ye-Rim Lee7, Yong-Ho Jeon8, Hyun-Sup Kim8, Hyeok-Tae Kwon8, Jung-Yeon Kim8, Seung-Hwan Kim8, Hee-Jin Kim8, Yong-Ho Shin9, Yong-Chull Jeun9
1Department of Plant Medicine, Gyeongsang National University, Jinju, 52828, Korea
2Institute of Agriculture & Life Science, Gyeongsang National University, Jinju, 52828, Korea
3Division of Applied Life Science, Gyeongsang National University, Jinju, 52828, Korea
4Division of Life Sciences, Incheon National University, Incheon, 22012, Korea
5Biotechnology Research Institute, Chungbuk National University, Cheongju, 28644, Korea
6Department of Biology, Kunsan National University, Gunsan, 54150, Korea
7Department of Plant Medicine, Sunchon National University, Suncheon, 57922, Korea
8Department of Plant Medicals, Andong National University, Andong, 36729, Korea
9Sustainable Agriculture Research Institute, Jeju National University, Jeju, 63243, Korea
*Corresponding author: Jin-Woo Kim Tel: +82-55-772-1927 Fax: +82-55-772-1929 E-mail: jinwoo@gnu.ac.kr
September 2, 2020 ; January 5, 2021 ; April 1, 2021

Abstract


In recent years, the influx of high-risk plant diseases that can cause great damage to domestic crops, is steadily increasing due to climate change and the increase in international trade, travelers, and foreign migrants. Accordingly, the workload of quarantine agency workers is increasing. In particular, Zebra chip caused by ‘Candidatus Liberibacter solanacearum’ causes devastation and enormous damage, which cannot be recovered. Solanaceae crops, including potato and tomato, and Umbelliferae crops, including carrot, can be the host of 'Ca. L. solanacearum'. In this study, we surveyed the occurrence of Zebra chip and its pest vector, tomato potato psyllid (TPP; Bactericera cockerelli Sulc.), which are known to not exist in Korea. For the survey, we divided the whole country into 7districts (Gyeonggi-Gangwon, Chungcheong, Jeonbuk, Jeonnam, Gyeongbuk, Gyeongnam, and Jeju) including 3regions per district. The survey regions of Gyeonggi-Gangwon included Incheon, Hwaseong, Chuncheon, and Hongcheon; Chungcheong included Gongju, Sejong, and Cheongju; Jeonbuk included Iksan, Wanju, and Jeongeup; Jeonnam included Boseong, Goheung, and Suncheon; Gyeongbuk included Sangju, Gimcheon, and Andong; Gyeongnam included Geochang, Hamyang and Jinju; and Jeju included Gujwa and Seongsan. Three sites per region were included in the survey. Using sticky traps, we carried out the investigation of pest vector TPP of 'Ca. L. solanacearum'. The survey was conducted every two weeks from September to October 2018. According to a 2018 survey, Zebra chip disease and its pest vector TPP were not found in South Korea. This study was conducted through a nationwide monitoring network established for early prediction of plant disease outbreaks, and it is considered to have contributed to establishment of the basis for predicting outbreaks of exotic plant diseases.



감자 제브라칩병과 매개충 토마토 감자 나무이 (Bactericera cockerelli Sulc.)에 대한 2018년 예찰조사 보고

이 예영1, 최 옥희2, 강 병삼3, 김 승회1, 김 진우1,2*, 최 재혁4, 이 지원4, 남 준혁4, 박 현진4, 최 용준4, 김 다운4, 박 용순5, 최 영준6, 이 재성6, 김 보라6, 이 동재6, 박 숙영7, 김 경희7, 김 영민7, 정 상윤7, 이 예림7, 전 용호8, 김 현섭8, 권 혁태8, 김 중연8, 김 승환8, 김 희진8, 신 용호9, 전 용철9
1경상국립대학교 식물의학과
2경상국립대학교 농업생명과학연구원
3경상국립대학교 응용생명과학부
4인천대학교 생명과학부
5충북대학교 바이오연구소
6군산대학교 생물학과
7순천대학교 식물의학과
8국립안동대학교 식물의학과
9제주대학교 친환경농업연구소

초록


최근 기후변화 및 국제교역량, 여행객, 외국 이주민 등의 증가로 국내 농작물에 큰 피해를 입힐 수 있는 고위험 식물 병의 국내 유입이 꾸준히 증가하고 있고 이에 따라, 검역기관 종사자들의 업무량도 늘어나고 있다. 특히 ‘Candidatus Liberibacter solanacearum’가 원인병원균인 감자 제브라칩병의 경우, 발생하게 되면 감자를 초토화시켜 막대한 피해를 야기한다. ‘Ca. L. solanacearum’의 감자와 토마토 등의 가지과(Solanaceae) 작물과 당근을 포함하는 산형과(Umbelliferae) 작물이 기주가 될 수 있다. 이에 본 연구에서는 아직까지 국내에 유입되지 않은 감자 제브라칩병과 매개충인 토마토 감자 나무이(tomato potato psyllid; TPP; Bactericera cockerelli Sulc.)에 대한 예찰 조사를 수행하였다. 예찰 조사를 위해 전국을 7개 권역(경기-강원, 충청, 전북, 전남, 경북, 경남 및 제주)으로 나누고, 각 권역에 속하는 3개 지역 중심으로 수행하였는데, 경기-강원 권역은 인천, 화성, 춘천 및 홍천, 충청 권역은 공주, 세종 및 청주, 전북 권역은 익산, 완주 및 정읍, 전남 권역은 보성, 고흥 및 순천, 경북 권역은 상주, 김천 및 안동, 경남 권역은 거창, 함양 및 진주, 제주 권역은 구좌 및 성산 지역이 해당되며, 지역당 3개 지점을 두고 조사하였다. 매개충 TPP 조사를 위해 끈끈이 트랩을 이용한 조사를 병행하였다. 예찰 조사는 2018년 9월부터 10월까지 2주 간격으로 실시하였다. 2018년 예찰 조사결과, 감자 제브라칩병과 매개충인 TPP는 국내에는 확인되지 않았다. 이 연구는 식물병을 조기에 탐지하기 위해 구축된 전국적인 모니터링 네트워크를 통해 수행할 수 있었고, 국외 외래유입병들의 예찰 조사를 위한 지역 거점을 확보하는데 기여하였다고 평가된다.



    Animal and Plant Quarantine Agency

    서론

    제브라칩(Zebra chip)병은 1994년 멕시코 살티오 근처에서 처 음 발견되었고 산업적으로 중요한 감자 병이다. 감자 제브라칩병의 원인병원체는 세균으로 ‘Candidatus Liberibacter solanacearum’ 이다(Liefting et al., 2009). 2000년대 초반 이후, 이 병원체는 미국 중서부, 멕시코, 중앙 아메리카 및 뉴질랜드에서 감자, 토마토 및 고추를 포함한 가지과 작물을 가해하여 경제적 피해를 야기하고 있다(Liefting et al., 2008;Munyaneza et al., 2012;Secor et al., 2006). 북유럽에서는 2008년 상업용으로 재배되는 당근에서 처음 발견되었으며, 이후 스페인, 그리스의 산형과(Umbelliferae) 식물 및 모로코의 아프리카의 상업적으로 재배되는 작물에서도 확 인되었고(Alfaro-Fernández et al., 2012;Alfaro-Fernández et al., 2017;Holeva et al., 2017;Munyaneza et al., 2010;Nelson et al., 2013;Tahzima et al., 2014;Teresani et al., 2014) 동유럽 과 러시아 남부에서도 발생하였다(Gudmestad & Secor, 2007).

    제브라칩병은 감자와 같은 가지과 식물에 주로 영향을 미치는 세균병으로, 토마토 감자 나무이(tomato potato psyllid; TPP; Bactericera cockerelli Sulc.)를 통해 매개되어 잎말림, 황색 또는 보라색을 띄는 괴경변색 및 도관갈변 같은 병징을 나타낸다 (Sengoda et al., 2014). 감자 제브라칩병으로 인해 막대한 경제적 손실을 끼치고 일단 발병되면 전체 농장을 황폐화시키는 심각한 병이다. 감자의 생육과 수확량에 심각한 영향을 미치며, 병에 걸린 괴경으로 가공된 칩이나 감자 튀김은 짙은 갈색 줄무늬를 띄며 쓴 맛을 내 판매될 수 없어서 감자 수출 산업에도 심각한 손실을 일으킨다. 이 병에 걸린 괴경은 싹이 나지 않거나 발아가 되더라도 싹이 연약해져 결국 죽게 된다.

    현재, ‘Ca. L. solanacearum’는 7가지 haplotype으로 구분하고 있는데, haplotype A와 B는 미국, 멕시코, 중앙 아메리카 및 뉴질 랜드의 가지과 작물에서 발견되었고 TPP (Bactericera cockerelli Sulc.)의 여러 haplotype에 의해 매개된다(Munyaneza et al., 2007;Swisher et al., 2014). Haplotype C는 북유럽, 특히 스웨덴, 노르웨이, 핀란드 및 독일의 당근에서 발견되었으며 당근 나무이 (Trioza apicalis Förster)에 의해 매개된다(Munyaneza et al., 2010). Haplotype D와 E는 스페인의 지중해 지역, 카나리아 제도, 그리스 및 모로코에서 확인되었으며 당근 나무이(Bactericera trigonica Hodkinson)에 의해 매개된다(Alfaro-Fernández et al., 2012;Holeva et al., 2017;Tahzima et al., 2014;Teresani et al., 2014). Haplotype U는 북유럽의 쐐기풀에서 발견되었고 나무 이(Trioza urticae)에 의해 매개된다(Haapalainen et al., 2018). 그리고 최근에 미국 감자에서 Haplotype F가 발견되기도 했다 (Swisher Grimm & Garczynsk, 2019).

    특히, 일부 국가들은 감자가 선적되기 전에 재배지 기반 검역 확인을 요구하고 있기 때문에 재배지에서 감염이 확인될 경우 검역 및 무역 문제가 발생되고 있다(Soliman et al., 2013). 국내 유입식 물 병을 조기에 발견하고 진단하기는 어렵고 조기발견율이 상당히 낮으며, 발견하였더라도 이미 국내에 분포가 이루어 진 경우가 많 다(Hwang et al., 2016). 이에 본 연구에서는 농림축산검역본부와 국립 7개 대학(경상국립대학교, 인천대학교, 충남대학교, 군산대학 교, 순천대학교, 안동대학교 및 제주대학교)이 참여하여 제한적으 로 운영되고 있는 국내 유일한 민관학검역네트워크를 통해 감자 제브라칩병과 매개충의 국내 발생을 예찰 조사를 수행하였다(Lee et al., 2020). 제브라칩병 예찰은 감자와 당근을 대상으로 하였다. 2018년의 예찰 조사 결과를 통해, 제브라칩병 및 매개충 TPP는 국내에 발생하지 않는 것으로 확인하였다.

    재료 및 방법

    1. 조사 대상 과수, 조사 대상 식물 병 및 조사 대상 매개충

    조사대상 병은 제브라칩병(병원체: ‘Candidatus Liberibacter solanacearum’)으로 감자와 당근이 기주 식물로 알려져 있고 감자 에 대한 제브라칩병 발생 예찰 조사를 수행하였다. 제브라칩병의 매개충인 TPP (Bactericera cockerelli) 조사를 위해 끈끈이 트랩 을 이용한 조사를 병행하였다.

    2. 조사 기간 및 조사 지역

    예찰 조사는 2018년 9월부터 10월까지 2주 간격으로 3회에 걸쳐 수행하였다. 경기-강원 권역은 인천, 화성, 춘천 및 홍천, 충청 권역은 공주, 세종 및 청주, 전북 권역은 익산, 완주 및 정읍, 전남 권역은 보성, 고흥 및 순천, 경북 권역은 상주, 김천 및 안동, 경남 권역은 거창, 함양 및 진주, 제주 권역은 구좌 및 성산 지역이 해당 되며, 지역당 3개 지점을 두고 조사하였다(Table 1).

    3. 조사 방법

    제브라칩병 조사 방법은 일반적인 포장달관조사법을 따랐다 (Manandhar et al., 2016). 제브라칩병 매개충인 TPP (B. cockerelli) 존재를 조사하기 위해 황색 끈끈이 트랩(150×250㎜; Greenagrotech Co. Ltd.)을 이용한 트랩조사 방법을 사용하였다 (Lee et al., 2019; Fig. 1A). 트랩설치는 지점당 3개를 설치하였는 데 매 2주 마다 새 트랩을 설치하고 2주 전에 설치된 트랩을 수거하 여 매개충의 존재를 확인하였다.

    결과 및 고찰

    1. 제브라칩병 조사

    제브라칩병 예찰 조사 기간은 2018년은 9월 둘째와 넷째 주 그리고 10월 첫째 주에 전국 권역에서 조사하였다(Fig. 1).

    제브라칩병 조사 지역은 전국의 국내 감자 재배지 중심으로 선정하였고 권역당 3곳으로 경기-강원 권역의 조사 지역은 경기- 강원 권역은 인천, 화성, 춘천 및 홍천, 충청 권역은 공주, 세종 및 청주, 전북 권역은 익산, 완주 및 정읍, 전남 권역은 보성, 고흥 및 순천, 경북 권역은 상주, 김천 및 안동, 경남 권역은 거창, 함양 및 진주, 제주 권역은 구좌 및 성산에서 수행하였다(Fig. 1). 각 지역당 3개의 지점을 두었고 각 지점의 GPS자료를 표로 정리하였 다(Table 1).

    제브라칩병의 2018년 예찰 조사 수행은 모두 180회 이루어 졌 고, 그 결과 제브라칩병은 발견되지 않았다(Table 2).

    2. 제브라칩병 매개충 토마토 감자 나무이 트랩 조사

    황색 끈끈이 트랩을 활용한 제브라칩병 매개충인 토마토 감자 나무이(TPP; B. cockerelli)에 대한 예찰 조사 기간 및 조사 장소는 제브라칩병 예찰조사와 동일하다(Fig. 1). 각 지역당 3개의 지점을 두었고 각 지점의 GPS좌표도 제브라칩병 조사지와 동일하다 (Table 1). 2018년 제브라칩병 매개충 TPP 예찰용 트랩은 모두 540개 사용되었고, 그 결과 제브라칩병 매개충인 TPP는 발견되지 않았다(Table 3).

    제브라칩병은 농림축산검역본부에서 지정한 금지병으로 국내 유입 시 감자 생산에 큰 피해가 우려된다. 국내에서는 이 병에 대한 보고는 없지만, 뉴질랜드, 호주, 미국, 유럽 등의 우리나라와 교역 이 활발한 국가에서 발생하고 있고, 특히 지구 온난화가 진행됨에 따라 매개충의 분포와 활동이 넓어지고 있어서 전 세계적으로 제브 라칩병이 발생하는 지역이 점점 확대되고 있다(Swisher Grimm & Garczynski, 2019). 특히, 생감자가 뉴질랜드에서 수입되고 있 어서 보균매개충과 이병식물의 국내 유입 가능성이 높아지고 있다. 또한 감자 외에도 가지과(고추, 토마토, 파프리카 등) 작물에 피해 를 주고 있으며, 현재까지 방제법이 없다. ‘Candidatus L. asiaticus’ 와 ‘Ca. L. africanus’에 의한 감귤 황룡병의 발생국 사례를 보면, 매개충이 먼저 발견 된 후 병이 발생되는 추세로 이어지는데, 매개충에 의한 제브라칩병도 이와 같은 양상으로 병이 전개 되리라 짐작할 수 있다. 최근 10년간 우리 나라의 감자재배 기간 동안의 최고기온이 지속적을 상승하고 있어서 매개충 TPP의 유입 가능성 이 상당하다고 여겨진다(Fig. 2). 제브라칩병이 발병하면 다른 방 제 방법이 없기 때문에 감자 생산농가의 피해가 막대할 수 있다.

    유럽연합에서는 2019년 8월 1일자로 ‘Ca. Liberibacter spp.’ 을 공식적으로 검역병해충목록에 추가하였고, 매년 2억2천만 유로 이상의 손실이 발생된다고 한다(Sokiman et al., 2013). 또한 미국 감자의 50% 이상이 재배되는 태평양 북서부에서 1 년에 감자 psyllid를 방제하는 데 천백만 달러가 소요되는 것으로 추정된다 (Green & Rondon, 2018). 2000년대 중반 3년 동안 텍사스 주 감자의 농약 관리 비용은 2억 2,860 만 달러인 것으로 추정된다 (CNAS, 2006). 북미연구센터 보고서에 의하면 제브라칩병이 억 제되지 않으면 텍사스 동부지역에서는 더이상 감자를 생산하지 못 할 것이라고 예측했다(CNAS, 2006). 제브라칩병의 방제법이나 효과적인 농약이 없다. CABI 주도 파트너 프로그램인 PKB는 몇 가지 관리방안을 제시하고 있는데, 파종 전 토양 ㏗를 낮추거나, 무병종자를 사용할 것과 토양에 박테리아가 없어지도록 3년간 다 른 기주 작물을 윤작할 것을 권장하고 있다(PKB, 2020).

    제브라칩병의 발생으로 인한 경제적 피해가 극심하기 때문에 세계 각 국가에서는 제브라칩병과 매개충의 자국내 유입을 막기위 한 민·관·학을 구성된 예찰 조사를 다각도로 수행하고 있다. 특히, 미국은 미농무성 산하 APHIS (Animal and Plant Health Inspection Service)와 PPQ (Plant Protection and Quarantine)를 설치하여 각 대학의 전문가 그룹과 협업하고 있다. 외래병해충에 대한 조기 탐색과 빠른 대응으로 미국 농업과 자연생태계에 위협을 가하는 유입병해충들을 관리하기 위해 CAPS (Cooperative Agriculture Pest Survey) 프로그램을 운영하고 있고 예찰 정보를 APHIS와 공유한다. 국내 침입병해충 예찰은 농촌진흥청과 농림축 산검역본부에서 수행하고 있고, 외국사례처럼 민·관·학 협력 검역 네트워크는 부재하다(Lee et al., 2019).

    본 연구는 제브라칩병에 대한 예찰 조사를 위해 농림축산검역본 부와 협력하여 전국단위 식물 병 모니터링 및 예찰네트워크를 국내 처음으로 구축한 것에 의의가 있다(Lee et al., 2020). 구축된 예찰 네트워크를 통한 제브라칩병 예찰조사가 지속되어야 할 필요성이 상당하다고 여겨진다. 이 연구는 식물병해충을 조기에 탐지하기 위해 구축된 전국단위 예찰네트워크를 통해 수행할 수 있었고, 국 내 외래유입병들의 예찰 조사를 위한 지역 거점을 확보하는데 기여 하였다고 여겨진다.

    감사의 글

    본 연구는 농림축산검역본부 학술연구용역과제 연구비를 지원 받아 수행되었다(PQ20180B008).

    Figures

    JALS-55-2-17_F1.gif

    Survey sites for Zebra chip disease and its pest vector TPP (Bactericera cockerelli).

    (A) Survey sites. Red circles indicated are identical sites listed in Table 1. Image was retrieved from the website of the Plant Pest Prediction Information System operated by Animal and Plant Quarantine Agency (www.pqis.go.kr). (B) Sticky trap on a potato cultivation area.

    JALS-55-2-17_F2.gif

    Maximum air temperatures in recent 10 years.

    Data was retrieved from the Korea Meteorological Administration website (https://data.kma.go.kr). Trend lines of July and August provided.

    Tables

    GPS information of potato cultivation areas for survey of Zebra chip and its pest vector TPP (Bactericera cockerelli)

    The districts, regions, sites, and number of surveys conducted for Zebra chip disease investigation, and results of no occurrence

    The districts, regions, sites, and number of sticky traps conducted for pest vector TPP (Bactericera cockerelli) investigation, and results of no occurrence

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