고추는

재배 면적 45,360 ha, 총 생산량은 117,816 ton에 이르는 중요한 채소 작물에 속하는데(KOSTAT, 2013), Colletotrichum 속에 의한 탄저병의 피해가 연중 생산량에 약 10% 이상 발생한다(Kim et al., 2008). 국내에서 발생하는 고추의 탄저병 병원균은 Colletotrichum acutatum, G. cingulata, C. coccodes, C. dematium, C. gloeosporioides, C. nigrum, Gloeosporium piperatum 등이 알려져 있다(Park and Kim, 1992; Than et al., 2008). 이 중에서 국내 고추 과실에 탄저병을 유 발하는 주요 탄저병균은 C. acutatum, C. gloeosporioides, C. nigrum, C. dematium 등으로 알려져 있다(Kim et al., 2004; Park and Kim, 1992). 이 중에서 C. dematium은 과실에는 낮은 병원성을 보이고 주로 경엽에 침입하고(Kim et al., 2004), 고추 과실의 미숙과에는 C. gloesporioides에 의해 발병 하고 성숙과에는 C. acutatum이 과실 부패를 유발한다(Park and Kim, 1992).

국내 탄저병균의 피해 및 분포는 1990년대 초반까지 C. gloesporioides가 약 90%를 차지하였으나(Park and Kim, 1992), 1990년 후반부터 C. acutatum에 의해 발생하고 있다 (Kim et al., 2004). 또한 G. cingulata는 이들의 완전 세대로 알려져 있다(Agrios, 2008).

고추 탄저병 저항성 품종 육성 및 보급이 가장 경제적이면 서 효과적인 방제 대책이지만 C. annuum의 근연종 C. baccatum을 이용한 저항성 유전자 도입을 시도하고 있으나 아 직까지 실용적인 성공을 거두지 못하고 있다(Berke et al., 1999; Kim et al., 2010). 따라서 고추 탄저병의 예방과 치료 를 위해 화학적 방제가 널리 사용되고 있는 실정이다. 그러나 소비자와 생산자의 안전한 농산물에 대한 관심이 날로 증가되 면서 화학적 방제를 대체할 친환경 방제에 대한 요구가 증가 하고 있다. 국내 친환경 육성법에 따라 2014년 1월 현재까지 1202종의 친환경 자재가 고시되어 있다(RDA, 2014). 이 중 병해충 관리용 자재가 총 256종이며, 미생물 제제가 총 92종, 식물 부산물 및 추출물이 총 147종, 유황제가 11종이 등록되 어 있다. 이와 같이 등록 친환경 자재들이 많이 있지만 고추 의 탄저병을 유발하는 병원균이 다수 존재하기 때문에 각각의 Colletotrichum 속에 대하여 친환경 자재들의 방제 효과 및 특 성에 관한 보고가 없었다. 따라서 본 연구는 고추 탄저병 방 제에 대하여 효과가 있다고 알려진 주요 친환경 자재들의 Colletotrichum 속에 대한 방제 효과의 차이를 구명하고자 한다.

재료 및 방법

1실험에 사용한 병원균

Colletotrichum 속 병원균은 농업유전자원정보센터에서 분양 받은 C. acutatum(KACC 40689), C. gloeosporioides(KACC 40690), C. dematium(KACC 40013)와 고추 이병주에서 분리 한 C. capsici(Anth423)와 G. cingulata(Anth492)를 공시하였 다. 이들 균주는 감자한천배지(potato dextrose agar, PDA)에 배양하였고, PDA 사면 배지에 냉장 보관하면서 실험에 사용 하였다.

2실험에 사용한 친환경 자재 및 처리

국내 친환경 육성법에 따라 고시된 친환경 자재 품목 중에 서 Copper hydroxide, 가용성 유황, Plant essential oil, Rosemary oil와 Bacillus subtilis와 Pseudomonas sp.의 혼합 미생물 제제를 사용하였다. 이들 약제의 처리 농도는 멸균수 를 이용하여 1 : 1의 비율로 희석하여 실험에 사용하였다.

3포자 발아 억제 효과 검정

탄저병 균주를 PDA 배지에 접종하여 25°C 항온기에서 배 양하면서 포자 형성 여부를 관찰하였다. 포자가 형성되면 멸 균수를 넣고 붓과 거즈를 이용하여 균체를 제거한 포자 현탁 액을 준비하였다. 포자 현탁액의 농도는 Hematocytometer를 이용하여 1 × 10⁶ 개·ml^–1이 되도록 하였다. 무처리구는 멸균수 만을 첨가하고 처리구는 1 : 1로 희석된 각각의 친환경 자재 를 처리한 후 25°C 항온기에서 16시간 배양한 후 광학현미경 을 이용하여 포자 발아를 조사하였다. 이 때 Colletotrichum 속 발아관의 길이가 포자 장경의 길이가 50% 이상인 것을 정 상적인 발아로 간주하였다. 각 처리의 포자 발아 억제율(%)은 (1 – 처리구의 발아율/무처리구의 발아율) × 100로 하였다. 모 든 실험은 3반복으로 수행하였고, 각각의 균주당 포자 100개 의 발아 여부를 조사하였다.

4균사 생장 억제 효과 검정

Colletotrichum 속 균주를 PDA 배지에 접종하여 25°C 항 온기에서 5일간 배양하였다. Colletotrichum 속 균총의 맨 가 장자리로부터 cork borer를 이용하여 직경 5.5 mm의 agar disc를 떼어내어 친환경 제제가 혼합된 배지 중앙에 접종하였 다. 이후 25°C 배양기에서 10일간 배양한 후 균사의 직경을 측정하였다. 균사의 생육 측정시 Colletotrichum 속 균총의 장 경과 단경을 측정하여 평균값을 산출한 후 agar disc의 길이를 뺀 값을 균사 생장으로 간주하였다. 약제의 균사 생장 억제율 (%)은 (1 –처리구의 균총 길이/무처리구의 균총 길이) × 100로 하였다. 모든 실험은 3반복으로 수행하였고, digital vernier calipers(Mitutoyo 500-181, Japan)를 이용하여 측정하였다.

5고추 과실을 이용한 억제 효과 검정

고추(Super-Manitta, Nongwoo-bio, Korea) 과실에 Colletotrichum 속 균주를 접종하기 1일 전과 1일 후에 각각 처리하 여 친환경 자재의 탄저병 예방 효과와 치료 효과를 조사하였 다. 고추 시료는 밀폐식 플라스틱 상자 한 측면에 과실 꼭지 를 5개씩 매달고 배꼽은 아래로 향하게 두었다. 예방 효과 실 험은 위해 친환경 자재를 고추 과실에 분무 처리한 후 음건시 킨 다음 포자 현탁액을 분무 접종하였다. 치료 효과 실험은 포자 현탁액을 분무 접종한 이후 음건한 다음 친환경 자재를 분무 살포하였다. 고추 표면의 상처 유무에 따른 Colletotrichum 속 병원균의 침입과 발병 수준이 다르게 나타나기 때문에 주사 바늘을 이용하여 인위적으로 상처를 낸 후 각각 의 처리에 포자 현탁액을 15 μl씩 접종하였다.

각각의 처리구의 습식처리는 밀폐식 플라스틱 상자 안에 멸 균수에 충분히 적신 2겹의 거즈를 넣었다. 모든 실험은 3반복 으로 수행하였고, 접종후 병반의 크기는 digital vernier calipers를 이용하여 측정하였다.

6통계분석

각 처리 평균값을 비교하기 위해 SAS 9.02(statisitical analysis system, SAS Institue, USA)를 이용한 Duncan 검정 을 수행하였다.

결과 및 고찰

Colletotrichum 속 간의 친환경 자재에 의한 포자 발아 억제 효과를 구명하기 위해 기내 실험을 수행한 결과는 Table 1과 같다. 멸균수를 처리한 대조구는 모든 Colletotrichum 속의 포 자 발아 억제 효과가 없었다. 수산화동 처리구는 30.8-36.3% 를 보여 전반적으로 Colletotrichum 속에 대한 포자 발아 억 제 효과는 높지 않았다. Colletotrichum 속 간의 포자 발아 억제 효과는 C. gloeosporioides, C. dematium, G.. cingulata 와 C. acutatum, C. capsici간의 통계적 차이가 있었지만 30%대로 그 효과가 낮았다. 가용성 황 처리구에서 포자 발아 억제 효과가 90.4-99.3%으로 유의 수준 0.05에서 Colletotrichum 속 간에 차이를 보였지만 모두 90% 이상의 방제 효 과를 보여 공시한 친환경 자재 중에서 가장 높았다. 황이 첨 가된 친환경 자재는 C. acutatum 포자 발아에서 95.1%의 높 은 억제 효과를 나타낸다는 Kwak 등(2012)의 보고와 같이 99.3%의 C. dematium와 90.4%의 C. capsici에서 다른 Colletotrichum 속 간의 유의 수준 0.05에서 차이가 있었다. Plant essential oil의 포자 발아 억제 효과는 57.1-64.5%의 중 간 수준의 억제 효과를 나타냈다. 이 중에서 C. dematium에 서 64.5%로 가장 높았고, C. capsici에서 57.1%로 가장 낮았 다. Rosemary oil의 포자 발아 억제 효과는 47.1-56.2%로 Plant essential oil 처리구와 유사한 중간 수준을 나타냈다. BP 혼합 미생물 제제의 포자 발아 억제 효과는 83.4-96.6%를 보여 높은 방제 효과를 나타냈다. 특히 C. dematium는 96.6%를 나타냈지만 G. cingulata와 C. capsici는 각각 84.7% 와 83.4%를 보여 통계적 차이를 보였다. 친환경 자재의 포자 발아 억제 효과를 종합적으로 비교하면 C. dematium이 높고 C. capsici이 낮게 나타나 Colletotrichum 속 간의 차이가 있 었다.

Colletotrichum 속 간의 친환경 자재에 의한 균사 생장 억제 효과를 위한 기내 실험을 수행한 결과는 Table 2와 같다. 멸 균수를 처리한 대조구는 모든 Colletotrichum 속의 균사 생육 억제 효과가 없었다. 수산화동 처리구의 균사 생육 억제 효과 는 21.3-28.5%로 통계적 차이를 나타냈지만 억제 효과가 낮았 다. 가용성 황 처리구의 균사 생육 억제 효과도 44.2 - 51.4% 를 나타냈는데, 황이 첨가된 친환경 자재가 C. acutatum 균사 생육에서 40% 중간 수준의 억제 효과를 나타낸다는 보고와 같았다(Kwak et al., 2012). 하지만 본 연구에서는 Colletotrichum 속 간의 차이가 유의성을 나타냈다. Plant essential oil 처리구의 균사 생육에 대한 억제 효과는 14.2 - 21.5%로 통계적 차이를 보이기는 했으나 전체적으로 탄저병균에 대하 여 미미한 효과를 나타냈다. Rosemary oil의 균사 생육 억제 효과는 9.8 - 15.9%로 유의적 차이를 보이기는 했으나 모든 Colletotrichum 속에서 20%이하의 미미한 억제 효과를 보였다. BP 혼합 미생물 제제의 균사 생육 억제 효과는 83.5 - 98.3% 로 Colletotrichum 속 간의 유의적 차이가 있으며 그 억제 효 과가 모든 Colletotrichum 속에서 높게 나타났다. 이 중에서 C. gloeosporioides는 98.3%, C. acutatum은 98.2%로 높았고, G. cingulata는 86.1%, C. capsici는 83.5%로 낮았다. 친환경 자재의 균사 생육 억제 효과를 살펴보면, 공시한 대부분의 친 환경 자재에서 C. gloeosporioides이 높고 C. capsici이 낮게 나타나 Colletotrichum 속 간의 차이를 보였다.

상기의 두 기내 실험을 종합해보면, 대부분의 친환경 자재 에서 Colletotrichum 속에 따라 포자 발아와 균사 생육의 억 제 효과가 유의적 차이를 나타냈다. Bacillus 속은 항균활성, 용균작용, 길항작용에 작용하여 식물병원균에 생육을 억제하 는데(Paulitz and Loper, 1991), 특히 Bacillus subtilis가 C. gloeosporioides(Lee et al., 2011)와 C. acutatum(Kwak et al., 2012)에 대하여 높은 억제 효과가 있다. 따라서 본 실험 에서 공시된 BP 혼합 미생물 제제에 첨가된 Bacillus 속과 Pseudomonas 속의 미생물과 Colletotrichum 속 간의 상호 작 용에 의하여 방제 효과가 나타난 것으로 생각된다(Jung and Kim, 2003; Lee and Kim, 2000).

무상처 고추 과실에서 Colletotrichum 속의 친환경 자재에 의한 예방 효과를 구명하기 위해 기내 실험을 수행한 결과는 Table 3과 같다. 멸균수를 처리한 대조구는 모든 고추 과실에 서 탄저병이 심하게 발생하여 무상처 고추 과실의 예방적 효 과는 없었다. 수산화동 처리구의 무상처 예방 효과는 85.5- 93.1%의 통계적 차이를 보였으나 공시된 모든 탄저병균에 대 하여 85% 이상의 높은 예방적 효과를 나타냈다. 따라서 상처 가 없는 고추 과실에서 탄저병 발생 이전에 수산화동을 처리 하는 경우 85% 이상의 예방 효과를 기대할 수 있을 것으로 생각된다. 가용성 황, Plant essential oil, Rosemary oil 처리 구의 무상처 예방 효과는 각각 53.4 - 61.0%, 52.4 - 59.5%와 37.8 - 42.0%로 중간 수준의 효과를 보였다. BP 혼합 미생물 제제 처리구의 무상처 예방 효과는 25.6 - 43.7%로 통계적으로 탄저병 병원균 간의 차이가 있었다. 이 중에서 C. gloeosporioides는 43.7%로 중간 수준의 예방 효과를 나타냈지만, G. cingulata는 26.4%, C. capsici는 25.6%로 낮은 예방 효과를 보였다. 친환경 자재의 무상처 과실에서 예방 효과를 종합적 으로 비교하면 C. dematium이 높고 C. capsici이 낮게 나타 나 Colletotrichum 속 간의 차이가 있다.

상처 낸 고추 과실에서 Colletotrichum 속의 친환경 자재에 의한 예방적 효과를 구명하기 위해 기내 실험을 수행한 결과 는 Table 4와 같다. 멸균수를 처리한 대조구는 모든 상처 낸 고추 과실에서 탄저병이 심하게 발병하여 상처난 고추 과실의 예방적 효과는 없었다. 상처 낸 수산화동 처리구의 예방적 효 과는 0.0 - 1.5%로 나타냈으나, P = 0.05 수준에서 통계적으로 유의성이 없었다. 따라서 고추 과실 표면에 상처가 생길 경우 모든 탄저병 병원균에 대한 동 수화제의 예방 효과가 없었다.

상처 낸 과실에서 가용성 황 처리구는 75.4-79.5%로 탄저병 균간의 차이 없이 높은 수준으로 예방적 효과를 보였다. 따라 서 고추 과실에 상처가 난 경우 가용성 황을 처리한 경우 탄 저병 균의 종류에 상관없이 75% 이상의 예방적 효과를 기대 할 수 있을 것으로 생각된다. Plant essential oil 처리구의 상 처 낸 과실에서 예방 효과는 24.0 - 29.2%의 유의성을 보였지 만 전체적으로 낮게 나타나 예방 효과를 기대하기 어려운 것 으로 생각된다. 상처 낸 과실에서 Rosemary oil 처리구는 42.6 - 49.2%로 중간 수준의 예방적 효과를 보였으나 Colletotrichum 속 간의 통계적 차이를 나타냈다. 상처 낸 과 실에서 BP 혼합 미생물 제제 처리구의 예방효과는 0 - 5.3%로 통계적 차이를 보였지만, 일반적인 예방적 방제 효과 수준을 기대할 수 없는 것으로 생각된다. 친환경 자재의 상처 낸 과 실에서 예방 효과를 종합적으로 비교하면 C. dematium이 높 고 C. capsici이 낮게 나타나 Colletotrichum 속 간의 차이가 있는 것으로 나타났다.

무상처 고추 과실에서 Colletotrichum 속의 친환경 자재에 의한 치료적 효과를 구명하기 위해 기내 실험을 수행한 결과 는 Table 5와 같다. 멸균수를 처리한 대조구는 모든 탄저병 병원균에서 치료적 효과가 없었다. 무상처 과실에서 수산화동 처리구의 치료적 효과는 31.4 - 36.2%로 낮은 통계적 차이가 없었다. 무상처 과실에서 가용성 황 처리구의 치료적 효과는 70.3 - 74.1%로 통계적 차이는 없었다. 따라서 가용성 황 처리 는 Colletotrichum 속 종간 차이 없이 70% 이상 치료적 효과 가 있는 것으로 생각된다. 무상처 과실에서 Plant essential oil 처리구의 치료적 효과는 34.1 - 37.5%로 통계적 처리를 보이지 않았다. 따라서 Plant essential oil은 전체적으로 탄저병에 대 한 무상처 고추 과실에 대한 탄저병의 치료적 효과가 낮은 것 으로 생각된다. 무상처 과실에서 Rosemary oil와 BP 혼합 미 생물 제제 처리구의 치료적 효과는 각각 15.3 - 21.9%와 16.2 - 25.3%로 통계적 유의성을 보였으나 그 효과는 미미하였 다. 친환경 자재의 무상처 과실에서 치료 효과를 종합적으로 비교하면 다른 Colletotrichum 속 보다 C. capsici이 낮게 나 타나 Colletotrichum 속 간의 차이가 있는 것으로 나타났다.

상처 낸 Colletotrichum 속의 고추 과실에서 친환경 자재에 의한 치료적 효과를 구명하기 위해 기내 실험을 수행한 결과 는 Table 6과 같다. 멸균수를 처리한 대조구는 모든 상처 낸 고추 과실에서 치료적 효과는 없었다. 상처 낸 과실에서 수산 화동 처리구의 치료적 효과는 2.8 - 4.5%로 대조구와 마찬가지 로 없었다. 상처 낸 과실에서 가용성 황 처리구의 치료적 효 과는 17.2 - 31.7%로 통계적 차이를 보였다. 이 중에서 31.7% 의 C. dematium와 29.1%의 C. acutatum에서 미미한 치료 효과를 보였고, 나머지 Colletotrichum 속은 20% 이하로 그 효과가 낮았다. 상처 낸 과실에서 Plant essential oil 처리구, Rosemary oil 처리구, BP 혼합 미생물 제제 처리구의 치료적 효과는 대조구와 같이 없었다. 친환경 자재의 무상처 과실에 서 치료 효과를 종합적으로 비교하면 가용성 황 처리구에서 C. capsici가 다른 Colletotrichum 속 보다 낮게 나타나 Colletotrichum 속 간의 차이가 있었지만 다른 친환경 자재는 치료 효과가 없어서 Colletotrichum 속 간의 차이가 없었다.

상기의 기내실험과 과실 접종 실험을 대비해보면, 포자 발 아 억제 효과의 기내 실험은 고추 과실 접종 실험의 예방효과, 균사 생육 억제의 기내 실험은 과실 접종 실험의 치료 효과로 해석할 수 있다(Edgington, 1981). 수산화동의 예방 효과는 기 내 실험과 과실 접종 실험에서 유사하게 30 - 40% 수준을 보 여 일치하는 결과를 보였다. 가용성 황의 예방 효과는 50 - 60% 의 기내 실험과 달리 60 - 80%의 접종 실험에서 보다 높은 결과를 나타냈다. BP 혼합 미생물 제제는 85% 이상의 기내 실험과 달리 접종 실험에서 25 - 55% 수준의 보다 낮은 효과 를 보였다. 이는 미생물 제제들이 기내 실험과 달리 작물 재 배 현장에 시비되었을 때 그 효과가 낮아지는 현상과 같이 많 은 외부 인자들에 의해 방제 효과가 낮아진 것으로 생각된다. 또한 기내 접종 실험에서 Colletotrichum 속 간의 유의적 차 이가 더 발생한 것을 확인하였다. 이는 앞서 언급한대로 Bacillus 속, Pseudomonas 속, Colletotrichum 속 간의 상호 작용으로 해석될 수 있다. 수산화동의 치료 효과는 10 - 40% 의 기내 실험과 30 - 50%의 접종 실험에서 중간 수준의 방제 효과에서 Colletotrichum 속 간의 차이를 보였다. 가용성 황의 치료 효과는 50%의 기내 실험과 달리 20 - 30%의 접종 실험 에서 낮아졌다.

고추 과실의 표면 상처를 낸 실험에서 예방 효과와 치료 효 과를 보면, 수산화동은 85%의 무상처 접종과 달리 상처 낸 과실에서는 효과를 보이지 않았다. 이는 수산화동이 고추 표 면의 상처로 인해 세포 독성이 유발되어 Colletotrichum 속의 침입이 용이해졌다고 생각된다(Park et al., 2012). 반면 가용 성 황은 무상처 및 상처 낸 과실에서 중간 수준 이상의 예방 효과를 보였지만 치료 효과에서는 무상처 과실에서만 효과를 보이고 상처를 낸 경우 크게 감소하였는데, 탄저병은 치료보 다 예방이 중요하다는 결과이다(Edgington, 1981).

상기의 연구를 종합하면 무상처 과실에서 예방 효과는 수산 화동이 85% 이상, 상처 낸 과실에서 예방 효과는 가용성 황 이 75% 이상, 무상처 과실에서 치료 효과는 가용성 황 70% 이상, 상처 낸 고추에서 치료 효과는 효과적인 약제가 없었다. 고추 과실에서 친환경 자재에 방제 효과는 기내 실험과 달리 고추 과실 접종 실험에서 Colletotrichum 속에 따른 유의한 차이를 일부 확인하였다. 무상처 과실의 예방 효과가 확인된 수산화동과 가용성 황 처리구에서 C. dematium에서 높고, C. capsici 및 G. cingulata에서 낮았다. 하지만 상처 낸 과실의 예방 효과와 무상처 과실의 치료 효과가 확인된 가용성 황 처 리구에서 Colletotrichum 속에 따른 유의한 차이는 없었다. 본 연구를 통해 Colletotrichum 속에 따라 친환경 자재들의 방제 효과의 차이가 있음이 구명되었다.

적 요

본 연구는 Colletotrichum 속에 따른 친환경 자재들의 고추 탄저병 방제 효과 차이를 구명하고자 수행하였다. 포자 발아 억제 효과는 가용성 황과 BP 혼합 미생물 제제가 각각 90.4 - 99.3%와 83.4 - 96.6%를 나타내어 가장 효과적이었다. 균사 생 육 억제 효과는 BP 미생물 제제가 83.5 - 98.3%로 가장 효과 적이었다. 무상처 과실의 예방 효과는 수산화동이 85.5 - 93.1%, 상처 낸 과실의 예방 효과는 가용성 황이 75.4 - 79.5%로 가 장 효과적이었다. 무상처 과실의 치료 효과는 가용성 황이 70.3 - 74.1%, 상처 낸 과실의 치료 효과는 C. dematium과 C. acutatum에서 30% 내외의 미미한 치료효과가 있었지만 다른 친환경 자재들은 그 효과가 없었다. 두 기내 실험에서 Colletotrichum 속에 따른 친환경 자재의 방제 효과가 대부분 의 처리구에서 확인되었다. 포자 발아와 균사 생육의 억제 효 과가 친환경 자재 특히 BP 혼합 미생물 제제에서 C. gloeosporioides이 높았고 C. capsici이 낮게 나타나 Colletotrichum 속 간의 차이를 보였다. 고추 과실에서 Colletotrichum 속에 따른 친환경 자재의 방제 효과를 보면, 두 기내 실험과 달리 일부에서 확인되었다. 무상처 과실의 예방 효과 가 확인된 수산화동과 가용성 황 처리구에서 C. dematium에 서 높고, C. capsici 및 G. cingulata에서 낮았다. 하지만 상 처 낸 과실의 예방 효과와 무상처 과실의 치료 효과가 확인된 가용성 황 처리구에서 Colletotrichum 속에 따른 유의한 차이 가 없었다.

추가 주요어: 수산화동, 혼합 미생물 제제, 가용성 황