Studies on pathogenicity and tissue specificity of rice blast fungus isolates from leaves, neck, and panicle = 잎, 목, 이삭에서 분리한 벼 도열병균의 병원성 및 조직 특이성 연구

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The rice blast fungus Magnaporthe oryzae is one of the most important fungal pathogens in rice-growing regions, producing lesions on leaves, nodes, necks, and panicles. Although neck and panicle blasts often result in greater yield losses than leaf blast, the genetic variation and differentiation of isolates from different tissues remain poorly understood. To address this, we analyzed M. oryzae isolates to determine tissue specificity and genetic variation within the same field. A total of 170 isolates were collected from leaf, neck, and panicle tissues in a test plot. Genetic similarity among all isolates ranged from 86 % to 100 %, with a mean similarity of 86 % between tissues. Cluster analysis revealed that neck and panicle isolates formed
a distinct subgroup, suggesting tissue-associated genetic divergence. To assess differences in pathogenicity, three representative isolates were inoculated onto two rice cultivars, cv. Hopum and Sindongjin. The neck-derived isolate showed high virulence on both cultivars, whereas isolates from leaves and panicles exhibited less virulence. These findings indicate that genetic variation in M. oryzae occurs during the rice growing season and that the capacity to infect varies depending on the tissue of origin. This study highlights the importance of considering tissue-specific genetic diversity and virulence when developing effective management strategies for rice blast disease.

국문 초록 (Abstract)

1999 년 경기도 농업기술원 포장에서 발생한 벼 도열병으로부터 총 170 개의 균주를 수집하였다. 이 중 한 작기에 잎 도열병, 목 도열병 이삭 도열병이 모두 발생한 추청 벼의 세개의 plot 에서 수집한 균주 중 잎 도열병 4 개, 목 도열병 3 개, 이삭 도열병 2 개를 대상으로 genomic DNA 를 추출하였다. 이후 Pot2 기반 rep-PCR 분석을 수행하여 유전적 다양성을 검정하였다. 그 결과 조직별로 서로 다른 패턴을 보였던 f1-7, fcn12.25, fcn14-1 세 균주는 동일 포장에서 분리되었음에도 불구하고 조직에 따른 유전적 차이를 보여 병원성 검정에 사용되었다. 잎 조직에서 수행한 병원성 검정 결과, 세 품종(호품, 신동진, 새청무) 모두에서 목 도열병 균주 fcn12-25 가 가장 우세하게 분리되었으며, 잎 도열병 균주 f1-7 과 이삭 도열병 균주 fcn14-1은 상대적으로 낮은 빈도로 분리되었다. 특히 fcn14-1 은 일부 반복 실험에서 단 한 개도 분리되지 않아 잎 조직에 대한 병원성이 낮은 것으로 확인되었다. 이삭 조직에서도 유사한 경향이 관찰되어, fcn12-25 는 잎과 이삭 모두에서 가장 높은 병원성을 나타냈다. 반면 목 조직에서는 분얼 수 부족과 목 도열병과 이삭 도열병 발생 시기 차이로 인해 실험에 사용할 목 조직 및 도열병 분리 균주 수집이 어려워, 병원성 검정이 제한적으로 이루어졌다. 종합적으로 세 도열병균의 차이가 뚜렷하게 나타났으며, 특히 fcn12-25 는 잎과 이삭 조직에서 강한 병원성을 나타내어 가장 강한 감염 능력을 지닌 것으로 판단된다. 반면 fcn14-1 및 f1-7 균주는 낮은 병원성을 보일 가능성이 높았다. 이러한결과는 목 도열병 균이 조직 특이적으로 병을 내는 것이 아니라 가장 강한 병원성을 지닐 가능성을 나타낸다.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 1
• II. 재료 및 방법 5
• 1. 균주 수집 및 포자유도 5
• 2. 벼 도열병균의 genomic DNA 추출 6
• 3. Pot2에 기반한 rep-PCR 수행 6
• 4 잎 조직에 대한 병원성 검정 7
• 5. 목 조직에 대한 병원성 검정 10
• 6. 이삭 조직에 대한 병원성 검정 11
• III. 결과 및 고찰 13
• 1. 경기도에서 수집된 벼 도열병 균주의 집단유전학적인 분석 13
• 2. 잎 조직에 병원성 검정을 통한 조직 특이성 분석 16
• 3. 목-이삭 조직에 병원성 검정을 통한 조직 특이성 분석 22