First report of Colletotrichum fructicola causing anthracnose on Rosa sp. in Thailand and the control strategies

기술 요약: 태국 내 장미(Rosa sp.)에 탄저병을 유발하는 Colletotrichum fructicola의 첫 보고 및 제어 전략

문제 제기
태국의 장미(Rosa sp.) 재배는 국가 화훼 산업의 중요한 구성 요소이지만, 곰팡이 병원균으로부터 상당한 위협을 받고 있다. 미적 가치와 상업적 손실을 초양하는 탄저병은 주로 Colletotrichum 속과 Sphaceloma 속의 균류에 의해 발생한다. 태국 내 다양한 Colletotrichum 종들이 기록되어 왔으나, 장미 탄저병을 일으키는 특정 병원균은 기존에 태국에서 보고된 바 없었다. 또한, 질병 관리를 위해 화학 살균제에 의존하는 것은 환경적 위험을 초래하고 병원균의 저항성을 높이므로, 지속 가능한 생물학적 방제 대안을 탐색할 필요가 있다.

연구 방법
본 연구는 병원균을 식별하고 제어 전략을 평가하기 위해 다단계 접근 방식을 채택하였다:

1. 병원균 분리 및 식별: 치앙마이의 한 유기농 농장에서 증상이 있는 장미 잎을 수집하였다. 표면 살균을 통해 곰팡이 분리물을 얻었으며 감자 데스트로스 한천(PDA)에서 배양하였다. 병원성은 R. damascena에 대한 코치의 가설(Koch's postulates)을 통해 확인하였다. 식별은 형태적 특성(군락 형태, 분생포자, 부착기)과 ITS, ACT, CAL 유전자 서열을 이용한 다중 유전자 계통 분석을 통해 수행되었다.
2. In Vitro 스크리닝:
   • 살균제 효능: 네 가지 화학 살균제(카벤다짐, 캡탄, 수산화 구리(II), 만코제브)를 한천 확산법을 사용하여 병원균에 대해 테스트하였다.
   • 생물 방제 스크리닝: 여섯 가지 길항 세균 균주(Bacillus subtilis, B. velezensis, Brevibacillus reuszeri, B. brevis, 그리고 두 종류의 B. amyloliquefaciens 균주)를 이중 배양법을 통해 스크리닝하여 균사 억제 능력을 평가하였다.
3. In Vivo 평가:
   • 온실 시험: 선택된 세균 균주와 가장 효과적인 살균제를 접종된 장미 식물에 엽면 살포하여 질병 심도(DS)와 질병 진행 곡선 하 면적(AUDPC)을 측정하였다.
   • 상업적 현장 시험: 가장 효과적인 세균 균주를 상업적 장미 생산 시스템에서 자연 감염을 대상으로 9주 동안 테스트하며 DS와 AUDPC를 모니터링하였다.
4. 기전 분석:
   • 휘발성 유기 화합물(VOCs): 이중 플레이트 분석을 통해 선도 세균 균주가 생성하는 VOCs의 항균 활성을 평가하였다. VOCs는 고체상 미세 추출(SPME)을 통해 수집되었으며 가스크로마토그래피-질량분석기(GC-MS)로 분석되었다.
   • 대사물질 정량: 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)를 사용하여 해당 세균 균주의 리포펩타이드인 서팩틴(surfactin) 생성량을 정량화하였다.

주요 결과

• 병원균 식별: 본 연구는 TU-D-CM001 균주를 Colletotrichum fructicola로 분리 및 식별하였다. 이는 태국에서 장미(Rosa sp.)에 탄저병을 일으키는 이 종의 첫 보고이다. 식별은 형태적 특징(무균성, 비격벽 분생포자; 10.9–14.5 × 4.5–6 µm)과 참조 C. fructicola 분리물과의 계통학적 군집 형성을 통해 뒷받토되었다.
• 화학적 제어: 테스트된 살균제 중 만코제브(40 g 20 L⁻¹)가 가장 높은 in vitro 억제율(41.05 ± 1.10%)을 보였으며, 캡탄과 수산화 구리(II)가 그 뒤를 이었다. 카벤다짐은 미미한 활성을 보였다. 현미경 관찰 결과, 만코제브는 균사의 주름 및 응집을 유발하는 것으로 나타났다.
• 생물 방제 효능:
  • In Vitro: 세 종류의 Bacillus 균주가 유의미한 길항 작능을 보였으며, 특히 Bacillus amyloliquefaciens TU-Orga12가 가장 높은 방사형 성장 억제율(43.71 ± 1.10%)을 달성하였다.
  • 온실: TU-Orga12는 질병 심도를 35.19 ± 3.74%로 감소시켜, 62.99 ± 5.46%의 심도를 보인 화학적 제어군(만코제브)보다 우수한 성능을 보였다.
  • 상업적 시스템: 현장 시험에서 TU-Orga12는 일관되게 가장 낮은 질병 심도를 유지하였으며, 만코제브(81.77 ± 2.20%) 및 무처리 대조군(97.10%)에 비해 최종 **56.94 ± 3.89%**를 기록하였다. TU-Orga12 또한 만코제브(4,249.23 ± 149.4)보다 낮은 AUDPC(3,243 ± 223.7)를 기록하였다.
• 작용 기전:
  • VOCs: TU-Orga12는 균사 성장을 억제(23.89% 억제)하고 포자 형성을 억제하는 VOCs를 생성하였다. GC-MS 분석 결과 주요 화합물로 2,5-디메틸피라진, 구아이아콜(페놀, 2-메톡시), 데칸-2,3,5,8-테트라메틸, 헤프타코산, 헥사데칸, 옥타데칸이 확인되었다. 구아이아콜이 가장 풍부한 VOC(상대적 피크 면적 1.55%)였다.
  • 리포펩타이드: HPLC 분석을 통해 TU-Orga12가 서팩틴을 9.87 mg L⁻¹의 농도로 생성함을 확인하였다.

의의 및 주장
본 논문은 식물 병리학 및 화훼 분야에 다음과 같은 기여를 한다고 주장한다:

1. 새로운 기주 기록: 본 연구는 태국에서 Rosa sp.를 Colletotrichum fructicola의 새로운 기주로 확립하였으며, 이는 해당 지역의 특정 병원균-기주 상호작용에 관한 USDA 기주 곰팡이 데이터베이스의 공백을 메운다.
2. 생물 제제의 효능: 본 연구는 Bacillus amyloliquefaciens TU-Orga12가 온실 및 상업적 생산 환경 모두에서 표준 화학적 처리(만코제브)보다 뛰어난 성능을 보이는 매우 효과적인 생물 제제임을 입증하였다.
3. 다중 기전 작용: 본 연구는 TU-Orga12의 생물 제제 효능이 다음과 같은 기전들의 시너지 결합에 의해 구동됨을 규명하였다:
   • 항균 리포펩타이드(특히 서팩틴) 생성.
   • 항균 VOCs(구아이아콜 및 피라진 유도체 포함) 방출.
   • 병원균의 경쟁적 배제.
   • 기주 식물의 전신 획득 저항성(ISR) 유도.
4. 지속 가능한 관리: 본 연구 결과는 TU-Orga12를 장미 탄저병 관리를 위한 실행 가능하고 친환경적인 화학 살균제의 대안으로 제시하며, 질병 심도를 관리하는 동시에 사이토카닌 생성을 통해 식물 성장을 촉진할 수 있는 전략을 제공한다.

저자들은 TU-Orga12가 태국 화훼 산업의 지속 가능한 식물 질병 관리 전략에 적용될 수 있는 상당한 잠재력을 보유하고 있다고 결론짓는다.