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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.56 No.3 pp.29-35
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2022.56.3.29

Incidence of Viral Disease on Purple Passion Fruit(Passiflora edulis)

Mi-Kyoung Jeon1, Hyun-Joo An2, Chan-kyu Lim1, Seol-Ah Kim1, Yeon-Jin Jang1, Sun-Woo Chung3*
1Research Institute of Climate Change and Agriculture, National Institute of Horticultural and Herbal Science, Jeju-si, Jeju-do 63240, Korea
2Research Institute of Climate Change and Agriculture, National Institute of Horticultural and Herbal Science, Jeju-si, Jeju-do 63240, Korea
3Research Institute of Climate Change and Agriculture, National Institute of Horticultural and Herbal Science, Jeju-si, Jeju-do 63240, Korea
* Corresponding author: Sun-Woo Chung (Tel) +82-64-741-2554 (E-mail) jsw599@korea.kr
March 24, 2022 ; June 22, 2022 ; June 22, 2022

Abstract


The incidence of viral infections was monitored in purple passion fruit (Passiflora edulis) cultivated in Republic of Korea in 2020. The six virus types were detected by polymerase chain reaction: cucumber mosaic virus, east asia passiflora virus, euphorbia leaf curl virus, papaya leaf curl guangdong virus, passionfruit woodiness virus, and tomato yellow leaf curl virus. The rate of papaya leaf curl guangdong virus infection was the highest (68.3%), followed by cucumber mosaic virus (58.3%), euphorbia leaf curl virus (48.3%), east asia passiflora virus (33.3%), passionfruit woodiness virus (8.3%), and tomato yellow leaf curl virus (0%). Single viral infection accounted for 25%; multiple infection did for 75%. This study provides information about the incidence of viral infection on purple passion fruit in Republic of Korea.



자색계 패션프루트(Passiflora edulis)의 바이러스병 발생 양상

전 미경1, 안 현주2, 임 찬규1, 김 설아1, 장 연진1, 정 선우3*
1농촌진흥청 국립원예특작과학원 온난화대응농업연구소 농업연구사
2농촌진흥청 국립원예특작과학원 온난화대응농업연구소 농업연구관
3농촌진흥청 국립원예특작과학원 온난화대응농업연구소 전문연구원

초록


패션프루트(Passiflora edulis)는 열대와 아열대 지역에서 재배되는 덩굴성 과수이다. 평균 기온이 상승함에 따라 온대 지역인 국내에서도 재배가 가능하여 패션프루트 재배 농가수가 증가하고 있다. 그러나 패션프루트 묘목이 건정성에 대한 평가 없이 생산되어 농가로 유통되고 있다. 본 연구에서 는 국내에서 재배되고 있는 자색계 패션프루트를 대상으로 2020년에 6종의 바이러스 감염률을 조사하였다. 중합효소연쇄반응을 이용하여 바이러스 감염 여부를 확인하였다. 조사 결과, 파파야잎말림광동바이러스 감염률이 68.3%으로 가장 높았고, 오이모자이크바이러스(51.6%), 등대풀잎말림 바이러스(48.3%), 동아시아시계초바이러스(33.3%), 패션프루트목질화바이러스(8.3%), 토마토황색잎말림바이러스(0%) 순이었다. 감염된 샘플 중 75%는 2종 이상의 바이러스에 복합 감염된 것으로 나타났다. 이 연구를 통해 국내에서 자색계 패션프루트의 바이러스병에 대한 정보를 제공하여 예찰 및 방제의 기초자료로 활용하고자 한다.



    서론

    패션프루트(Passiflora edulis)는 전 세계적으로 매년 약 140만 톤 이상이 생산되며(Altendorf, 2018), 남아프리카, 미국, 호주, 뉴 질랜드 등 아열대 및 열대 지역에서 상업적으로 재배되고 있다 (Kulkarni & Vijayanand, 2010). 최대 생산국은 브라질로, 약 60 만 톤을 생산하고 있다(Altendorf, 2018). 독특한 향과 풍미를 가 지고 있는 패션프루트는 세계 시장에서 인기 있는 아열대 및 열대 과실 중 하나이다(Kulkarni & Vijayanand, 2010). 생과뿐만 아니 라 주스로 가공하여 이용되고 있으며(Zeraik & Yariwake, 2010), 최근에는 케이크, 아이스크림, 잼, 젤리, 요거트, 복합 음료, 차, 와인, 식초, 육수, 양념 소스 등 다양한 제품들로 개발되고 있다(He et al., 2020).

    패션프루트는 시계초과(Passifloraceae)에 속하는 다년생 덩굴 성 작물이며 과피 색상에 따라 자색계(P. edulis)와 황색계(P. edulis f. flavicarpa)로 나뉜다(Deng et al., 2010). 자색계는 황색 계보다 산도가 낮고 향이 풍부하며(Prammanee et al., 2011), 당도 가 높아 주로 생과로 소비된다(Talcott et al., 2003). 황색계는 자 색계보다 당산비가 낮지만 과실의 크기가 크고(Narain et al., 2010), 과육의 수율이 높아 음료 등으로 가공하여 이용된다 (Talcott et al., 2003).

    패션프루트는 1989년 국내에 1989년에 도입되어 2000년대부 터 상업적으로 재배되기 시작하였다(Joa et al., 2018). 2018년에 는 국내 재배면적이 39.5ha에 달할 정도로 증가하였고(Jeong et al., 2020), 그 중 경상도와 전라도가 61%를 차지하는 것으로 보고 되었다(RDA, 2019). 현재 100여 농가가 패션푸르트를 재배하고 있으며 소비가 증가하고 있는 작물로서 지속적으로 재배 농가와 재배 면적이 증가할 것으로 기대된다.

    바이러스병은 과수 작물에 피해를 입히는 주요 원인이다. 다년 생 작물인 과수는 바이러스에 감염이 되면 과수원을 운영하는 기간 내내 지속적으로 생산성과 과실의 품질이 떨어지고 작물이 고사하 여 농가에 막대한 피해를 입힌다. 패션프루트는 다양한 경로를 통 해 바이러스에 감염되며, 현재까지 20여 개의 바이러스 종류가 보 고되어 있다(Table 1). 기주 범위가 넓은(Roossinck, 2002) CMV(오이모자이크바이러스)는 진딧물에 의해 전파되어 패션프 루트에도 질병을 유발시키며(Chen et al., 2021), 이에 감염 시 잎이 뒤틀리며 엽록체가 괴사한다(Yonaha et al., 1979). EuLCV (등대풀잎말림바이러스)와 PaLCuGdV(파파야잎말림관동바이러 스)는 담배가루이가 전파하거나 접목 시 패션프루트에 감염되는 것으로 보고된다(Hong, 2017). 이에 감염 시 과피가 울퉁불퉁해져 비상품과의 생산 비율이 증가하는 것으로 알려져 있다(Cheng et al., 2014). 포티바이러스 속의 EAPV(동아시아시계초바이러스)와 PWV(패션프루트목질화바이러스)는 패션프루트의 기관들을 목질 화시키는 패션프루트목질화병을 발병시키며, 진딧물이 주요 감염 원으로 알려져 있다(Iwai et al., 2006;Wylie & Jones, 2011). 또한 잎에 모자이크와 뒤틀림 증상이 나타나고 과실의 모양이 변형 되며 과육 비율이 줄어든다(Nascimento et al., 2006; Oliveira et al., 2013). 이 외에 2014년에는 담배가루이에 의해 전파되는 TYLCV(토마토황화잎말림바이러스)가 패션프루트에 질병을 유 발시킬 수 있는 바이러스로 국내에서 최초로 확인되었다(Hong, 2017).

    국내 패션프루트 농가는 묘목 판매 업체를 통해 접목묘나 삽목 묘를 구매한다. 그러나 이 묘들은 바이러스 감염 여부가 진단되지 않은 채 농가에 유통되어 바이러스로 인한 피해가 확산될 수 있다. 2014년 전라남도에서 PWV에 감염된 패션프루트가 보고된 바 있 으며 2016년까지 국내 패션프루트 농가에서 CMV, EAPV, EuLCV, PaLCuGdV, TYLCV가 검출되었다(Hong, 2017). 국내 에서 발견된 바이러스는 모두 충매로 전염이 가능하므로(Hong, 2017;Tan et al., 2017;Guo et al., 2019) 지리적으로 밀접해 있는 국내 농가의 특성상 다른 농가로의 바이러스 전파 가능성이 높다. 따라서 본 연구에서는 국내 패션프루트에 발생하는 바이러스 확산에 대한 최신 동향을 파악하여 예찰 및 방제의 기초 자료로 활용하고자 수행하였다.

    재료 및 방법

    1. 조사 대상 및 시료 채취

    국내에서 주로 재배되고 있는 자색계 패션프루트를 대상으로 2020년 6월부터 10월에 조사를 수행하였다. 이를 위해 주요 재배 지인 경상북도, 경상남도, 전라북도, 전라남도에서 각 3개 농가를 방문하여 농가당 5개의 수체에서 잎 시료를 채집하였다(Fig 1). 각 나무의 서로 다른 3개의 결과지에서 각 1점씩 약 5 g의 무게의 잎을 채취하였다. 같은 수체에서 수집된 3점의 시료를 혼합하여 마쇄한 후 ―80℃에 보관하였다.

    2. 바이러스 감염 현황 조사

    마쇄한 패션프루트 잎 15 mg에서 RNA 바이러스(CMV, EAPV, PWV)와 DNA 바이러스(EuLCV, PaLCuGdV, TYLCV) 의 감염 여부를 검정하였다. 총 6종의 바이러스에 대한 특이 프라 이머는 각 바이러스의 외피 단백질의 서열을 GenBank에서 탐색하 여 Primer3 Version.0.4.0을 이용하여 설계하였다(Table 2). 모든 프라이머는 바이오니아(Bioneer, Daejeon, Korea)에서 주문 제작 하였다.

    RNA 바이러스를 검정하기 위해 5min Plant RNA Extraction Kit (Scinomics, Daejeon, Korea)를 이용하여 제작사의 설명서에 따라 RNA를 추출하였다. RT-PCR 반응물은 추출된 RNA, 바이 러스 특이 프라이머, AccuPower RT-PCR Premix Kit (Bioneer, Daejeon, Korea)를 이용하여 제작되었다. Gene Touch Thermal Cycler (Bioer, Zhejiang, China)를 이용하여 42℃ 60분, 94℃ 10분, <95℃ 45초, 55℃ 60초, 72℃ 1분>으로 35회 반복 후, 72℃ 5분 동안 RT-PCR를 시행하였다.

    DNA 바이러스를 검정하기 위해 NucleopSpin Plant Ⅱ (Macherey-Nagel, Duren, Germany)를 이용하여 DNA를 추출하 였다. PCR 반응물은 추출된 DNA, 바이러스 특이 프라이머, AccuPower PCR Premix Kit (Bioneer)를 이용하여 준비되었다. Gene Touch Thermal Cycler (Bioer)을 이용하여 95℃ 3분, <9 5℃ 30초, 55℃ 30초, 72℃ 1분>으로 35회 반복 후, 72℃ 10분 동안 PCR을 시행하였다.

    RT-PCR 및 PCR 증폭 산물은 1× TBE buffer와 1% 아가로스 겔 상에서 100V의 전압으로 30분 동안 전기 영동하였다. 그 후 ethidium bromide로 15분간 염색하여 영상판독장치로 바이러스 감염 여부를 확인하였다.

    3. 데이터 시각화

    바이러스 발생의 지역별 동향을 공간 정보로 시각화하기 위해 QGIS for Windows Version.3.24.3을 이용하여 맵핑하였다.

    결과 및 고찰

    바이러스 감염 진단 결과, 바이러스 등은 PaLCuGdV (68.3%), CMV (58.3%), EuLCV (48.3%), EAPV (33.3%), PWV (8.3%), TYLCV (0%) 순으로 높았다(Table 3, Fig 2). 조사한 모든 지역의 개체에서 CMV, EAPV, EuLCV, PaLCuGdV가 검출되었다. CMV, EAPV, EuLCV, PaLCuGdV는 모든 지역에서 발견된 데 반해 PWV는 전라북도 지역에서만 발견되었다. 반면 TYLCV는 어느 지역에서도 검출되지 않았다.

    바이러스 감염 양상에 대한 기초 연구로서 2014-2016년에 경상 남도, 전라북도, 전라남도, 제주도에서 5개 종류의 바이러스(CMV, EAPV, EuLCV, PaLCuGdV, TYLCV) 감염 여부가 조사된 바 있다(Hong, 2017). 2014-2016년에 조사한 결과, PaLCuGdV는 82.7%, EuLCV는 76.6%, EAPV는 38.7%, CMV는 15.8%, TYLCV는 4.8%의 감염률을 보였다(Hong, 2017). 2014-2016년 조사 결과 대비 2020년에서는 PaLCuGdV, EuLCV, EAPV, TYLCV의 감염률은 감소하였으나 CMV의 감염률은 증가하였다 (Table 3, Fig 2). 국내에서 최초로 패션프루트에 감염 사례가 발견 된 EAPV, EuLCV, PaLCuGdV는 대만의 분리주와 높은 상동성 을 띄어 대만에서 유입된 것으로 추측되나, CMV의 경우 국내의 분리주와 높은 상동성을 보였다(Hong, 2017). CMV는 진딧물에 의해 비영속으로 전염되고(Gildow et al., 2008), 매우 넓은 기주 범위를 가지고 있어(Šubr et al., 2020) 국내 다른 작물에서 패션프 루트로 CMV가 지속적으로 전파되고 있는 것으로 추측된다. 2020 년에 PWV의 경우 전라북도에 국한되어서 발병이 확인되었기 때 문에(Table 3, Fig 2) 지역별 묘목 판매 상황 및 묘목 건전성을 파악하여 더 이상 다른 지역으로 확산되지 않도록 해야 한다. TYLCV의 경우 본 연구에서는 검출되지 않았으나(Table 3, Fig 2) 2014년에 국내에서 발병 사례가 있어(Hong, 2017) 지속적으로 추적 및 관찰이 필요하다.

    단독 및 복합 감염 양상을 보면 단독 감염이 25%, 복합 감염이 75%로 나타났다(Table 4). CMV, EuLCV, PaLCuGdV에 단독 감염된 개체는 조사한 모든 지역에서 발견되었지만 EAPV와 PWV 에 단독 감염된 개체는 없었다. 전라남도에서는 단독 감염된 개체들 이 발견되지 않았다. 2종 복합 감염은 7가지 양상으로 나타났고, 2종 복합 감염 중 CMV+PaLCuGdV가 가장 많이 발생하였으며 조사된 모든 지역에서 발견되었다. 3종 복합 감염은 5가지 양상으로 발견되었다. 3종 복합 감염 중 CMV+EuLCV+PaLCuGdV가 우점하였으며 이는 전라도에서만 검출되었다. 4종 복합 감염은 CMV+EAPV+EuLCV+PaLCuGdV로, 전라북도와 전라남도에서 만 발견되었다. 5종 복합 감염은 전라북도에서만 발견되었다.

    2014-2016년에는 3종 복합 감염(37.9%)과 2종 복합 감염 (35.9%) (Hong, 2017)이, 2020년에는 2종 복합 감염(46.7%)과 단독 감염(25%)이 우점하는 것으로 나타났다(Table 4). 바이러스 종류별 감염률을 보면 2014-2016년에 EuLCV+PaLCuGdV 감염 률이 28.9%로 가장 높게 나타났으나 본 연구 결과에서는 13.3%로 감소하였다(Table 4). 특히, CMV+PaLCuGdV 감염률이 2014- 2016년 0.2%에서 2020년 18.3%로 급격히 증가하여 전체 중 가장 높은 감염률을 보였다.

    복합 감염은 병징을 상승시키는 중요한 요인으로 알려져 있다. 토마토에서 tomato chlorosis virus와 tomato yellow leaf curl virus의 복합 감염은 단독 감염에 비해 수체의 생체중과 과실 생산 량을 감소시켰다(Li et al., 2021). 패션프루트에서는 EAPV와 EuLCV, PaLCuGdV가 복합 감염되었을 때 잎의 모자이크 증상이 더 심각하게 나타났고, 과일의 기형 증상이 나타났다(Chong et al., 2018). 이는 한 개체가 여러 바이러스에 동시에 감염되면 상대 바이러스의 증식에 영향을 미칠 수 있기 때문이라고 보고된 바 있다(Otsuki & Takebe, 1976). 오이가 tobacco mosaic virus와 zucchini mosaic virus에 복합 감염되면 단독 감염되었을 때보다 tobacco mosaic virus 농도가 4배에서 7배 가량 증가하였다 (Otsuki & Takebe, 1976). 패션프루트에서 단독 혹은 복합 감염이 미치는 영향을 정밀히 분석하기 위해서는 바이러스 농도의 변화에 대한 연구와 더불어 병징과의 상관 관계 분석이 요구된다.

    국내에서 패션프루트가 재배된 이후 지속적으로 바이러스병이 발생하고 그 양상이 다양해지고 있다. 국외에서 묘목을 통해 바이 러스가 유입되거나 향후 타 작물로부터 바이러스가 전파될 수 있 다. 또한 바이러스의 경우 한번 감염되면 완전 방제가 가능하지 않고 기계적 접촉 혹은 진딧물 등을 통해 전염되기 때문에 농가에 서는 농기구의 소독이나 매개충 방제 등과 같은 지속적인 관리가 요구된다. 또한 장기적으로 무병묘 생산과 같은 묘목 건전성을 확 보할 수 있는 방안 또한 필요하다. 본 연구는 패션프루트의 지역별 바이러스병 발생 양상을 파악하고 바이러스 감염에 따른 피해 진단 에 기여할 것으로 사료된다.

    감사의 글

    This research was supported by National Institute of Horticultural and Herbal Science, Rural Development Administration, Republic of Korea (Project No. PJ0143112021).

    Figures

    JALS-56-3-29_F1.gif

    Sample collection sites of the detection of viruses in the leaves of passion fruit at four provinces in Republic of Korea: Gyeongsangbuk-do (Gimcheon-si), Gyeongsangnam-do (Goseong-gun and Hadong-gun), Jeollabuk-do (Gocahng-gun and Namwon-si), and Jeollanam-do (Damyang-gun).

    JALS-56-3-29_F2.gif

    The incidence of six viruses at four provinces in Republic of Korea: Gyeongsangbuk-do, Gyeongsangnam-do, Jeollabuk-do, and Jeollanam-do. CMV, cucumber mosaic virus; EAPV, east asia passiflora virus; EuLCV, euphorbia leaf curl virus; PaLCuGdV, papaya leaf curl guangdong virus; PWV, passionfruit woodiness virus; TYLCV, tomato yellow leaf curl virus.

    Tables

    List of reported viruses infecting passion fruit modified from Hong (2017)

    List of primers used in this study

    Occurrence of six viruses in Gyeongsangbuk-do, Gyeongsangnam-do, Jeollabuk-do, and Jeollanam-do, Republic of Korea. CMV, cucumber mosaic virus; EAPV, east asia passiflora virus; EuLCV, euphorbia leaf curl virus; PaLCuGdV, papaya leaf curl guangdong virus; PWV, passionfruit woodiness virus; TYLCV, tomato yellow leaf curl virus.

    Types of mixed infection of six viruses in the leaves of passion fruit (Passiflora edulis). CMV, cucumber mosaic virus; EAPV, east asia passiflora virus; EuLCV, euphorbia leaf curl virus; PaLCuGdV, papaya leaf curl guangdong virus; PWV, passionfruit woodiness virus; TYLCV, tomato yellow leaf curl virus.

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