Journal Search Engine
Search Advanced Search Adode Reader(link)
Download PDF Export Citaion korean bibliography PMC previewer
ISSN : 1225-8504(Print)
ISSN : 2287-8165(Online)
Journal of the Korean Society of International Agricultue Vol.32 No.3 pp.265-270
DOI : https://doi.org/10.12719/KSIA.2020.32.3.265

Breeding of New Tomato Cultivar ‘TY Sun’ with Resistance to Tomato Yellow Leaf Curl Virus (TYLCV)

Hak Soon Choi*, Cho Myeong Cheoul**, Hyo Bong Jeong**, Soo Young Chae**, Young Chae***, Young-Hoon Park****, Ok Rye Kim*****, Eun Young Yang**†
*Planning and Coordination Division, National Institute of Horticultural & Herbal Science, RDA, 100 Nongsaengmyeong-ro, Iseo-myeon, Wanju-gun, Jeollabuk-do, 55365, Republic of Korea
**Vegetable Research Division, National Institute of Horticultural & Herbal Science, RDA, 100 Nongsaengmyeong-ro, Iseo-myeon, Wanju-gun, Jeollabuk-do, 55365, Republic of Korea
***Urban Agriculture Research Division, National Institute of Horticultural & Herbal Science, RDA, 100 Nongsaengmyeong-ro, Iseo-myeon, Wanju-gun, Jeollabuk-do, 55365, Republic of Korea
****Department of Horticultural Bioscience, Pusan National University, 1268-50, Samnangjin-ro, Samnangjin-eup, Miryang-si, Gyeongsangnam-do, 50463, Republic of Korea
*****Seobu Branch Office, Korea Seed and Variety Service, MAFRA, 1177 Jamnang-ro, Nangsan-myeon, Iksan-si, Jeollabuk-do 54521, Republic of Korea

Hak Soon Choi and, Cho Myeong Cheoul contributed equally to this work.


Corresponding author (Phone) +82-63-238-6613 (E-mail) yangyang2@korea.kr
August 18, 2020 September 4, 2020 September 9, 2020

Abstract


‘TY Sun’ is F1 hybrid cultivar resistant to tomato yellow leaf curl virus (TYLCV) and developed by the National Institute of Horticulture and Herbal Science, Rural Development Administration. As a maternal line, ‘08-9-59’, a resource known to have resistance to TYLCV, was used, and ‘Wonye 9002’ was used as a paternal line. ‘Wonye 9002’ was selected from the artificial cross between ‘Trust’ × ‘Yoku Momotaro’ in 1997, and disease resistance test and selection was continued until 2002. In 2010, artificial crosses between above two parental lines was made and TYLCV resistance tests were conducted among F1 progenies using molecular markers in 2011. Seedlings of F1 progenies were also tested for TYLCV resistance using white flies at AVRDC in 2012. The cultivar ‘TY Sun’ is resistant not only to TYLCV but to Verticilium wilt (Ve), Fusarium wilt (I2, I3), Root knot nematode (Rex), Bacterial speck (Pto), Alternaria stem canker (Asc1), and tomato mosaic virus (ToMV). 'TY Sun' is indeterminate growth type. The fruit has round shape with 240g of fruit weight and 4.2 °Brix of sugar content.



토마토황화잎말림바이러스 저항성 토마토 품종 ‘티와이썬’ 육성

최 학순*, 조 명철**, 정 효봉**, 채 수영**, 채 영***, 박 영훈****, 김 옥례*****, 양 은영**†
*농촌진흥청 국립원예특작과학원 기획조정과
**농촌진흥청 국립원예특작과학원 원예작물부 채소과
***농촌진흥청 국립원예특작과학원 원예작물부 도시농업과
****부산대학교 원예생명과학과
*****국립종자원 서부지원

초록


    Rural Development Administration
    PJ00734202

    서 언

    토마토는 전세계 재배면적 501만ha, 생산량 178,159천톤에 달하는 가지과 채소의 대표적인 작물이다(FAO 2018). 국내 발 생하여 큰 문제를 일으키는 토마토황화잎말림바이러스(Tomato yellow leaf curl virus, TYLCV) 등이 속하는 제미니바이러스 (Geminivirus)는 매개충인 담배가루이와 함께 토마토의 안정생 산에 큰 위협이 되는 바이러스로서, 다양한 계통이 존재한다. Geminiviridae는 게놈이 single-stranded DNA를 갖고 있으며, 게놈 구조, 기주범위, 매개충 종류에 따라 크게 4속으로 분류 한다. 그 중 담배가루이에 의해 매개하는 begomovirus는 게놈 이 1-2 segments로 구성이 되어 있으며, 전 세계적으로 큰 문 제가 되고 있는 Tomato yellow leaf curl virus 등 73종이 공식적으로 인정되고 있다(Brunt et al, 1996;Stanley et al, 2005). Begomovirus는 담배가루이인 Bemisia tabaci에 의해 영속 전염되나 증식형이 아닌 충체내 순환형 바이러스이다. 또 한 접목전염이 가능하며, 드물게 즙액전염 되기도 한다. 세계 적으로 고추, 토마토 등 가지과에 발생하는 begomovirus는 Abutilon mosaic virus 등 20여 종이 알려져 있으나, 동남아 시아에서는 Tomato yellow leaf curl virus, Tobacco leaf curl virus, Tomato mottle virus 등이 큰 문제가 되고 있다 (Fauquet et al, 2003). 일본에서는 2004년 이후로 일본 큐슈 지방을 중심으로 TYLCV, TLCV 등 begomovirus가 급격히 확산되어 사회 경제적으로 큰 문제를 야기하였다(Kitamura et al, 2004).

    TYLCV에 대한 저항성 유전자는 현재까지 야생종 토마토 에서 6개(Ty-1~5)가 알려져 있으며, Ty-1, 3, 4, 6Solanum chilense (Zamir et al. 1994, Yuanfu et al. 2007, Agrama and Scott 2006, Ji et al. 2007, Gill et al. 2019), Ty-2Solanum habrochaites (Hanson et al. 2000), ty-5Solanum peruvianum (Anbinder et al. 2009) 에 있는 것으로 보고되었다. Ty-1, 3 유전자는 6번 염색체, Ty-2 유전자는 11번 염색체, Ty-4 유전자는 3번 염색체, ty-5 유전자는 5번 염색체, Ty-6 유전자는 10번 염색체에 위치하 는 것으로 알려져 있다. TYLCV는 병이 발생되면 약제나 다 른 방법으로 방제가 어려우므로 내병성 품종 육성이 시급한 실정이다. 특히, 여러 가지의 TYLCV 저항성 유전자를 한 개체에 집적하여 저항성이 증대된 품종의 육성이 시급하다. 다행히 토마토는 유전자 지도도 가장 먼저 작성되었으며, 이 를 이용한 MAS (Marker-assisted selection)를 가장 적극적 으로 적용하여 활발하게 이용하고 있다(Rick and Fobes 1974;Tanksley and Rick 1980). TYLCV 저항성 분자마커 도 Ty1~3, 5가 개발되어 있기 때문에 한 개체 또는 계통으 로 유전자를 집적하는 것이 비교적 쉽다. 본 연구는 국내 뿐 만 아니라 전세계적으로 토마토의 생산성 저하를 일으키는 TYLCV 저항성 품종을 개발하기 위해 다양한 저항성 자원을 수집, 평가하고 이를 이용한 교배조합을 작성한 후 성능이 가 장 우수하였던 조합을 선발, ‘티와이썬’으로 품종등록하고 이 의 육성 경위와 주요 특성을 보고하고자 하였다.

    재료 및 방법

    본 시험은 2010~2012년 당시 경기도 수원시 이목동에 위치 하였던 국립원예특작과학원 채소과 시험포장에서 수행하였다. 육성품종과 대조품종은 3월 4일 50공 트레이에 파종 후 채소 과 육묘온실에서 관리하여 60일 후인 5월 3일 플라스틱필름 하우스에 120cm×30cm 간격으로 정식하였다. 재배관리는 농 촌진흥청 표준재배법(RDA 2009)에 준하였으며, 특성조사는 국립종자원의 토마토 특성조사요령(UPOV 2003)과 농촌진흥 청 조사분석기준(RDA 2003)에 의거하여 실시하였다.

    병저항성 분자마커 검정을 위해 토마토 식물체 1mg의 잎 QIAxtractor (QIAGEN, USA) 핵산 자동 추출 장비를 사용하 여 DNA를 분리하였다. DNA농도는 NanoVue(GE healthcare, USA)로 측정하였고, 각 샘플당 50~100ng의 DNA를 분자표지 분석(Table 1)에 사용하였다.

    TYLCV 저항성 생물검정은 바이러스 보독 매개충을 격리 사육할 수 있는 네트하우스 시설이 없을 경우 저항성 평가가 어렵다. 따라서 육성한 저항성 품종에 대한 생물검정을 위해 국립원예특작과학원과 긴밀한 연구협력관계에 있는 AVRDC (현 세계채소센터)에 구비된 스크린하우스 시설을 이용하여 ‘티와이썬’와 이병성 대조품종인 ‘ANT22’를 2012년 7월 26일 AVRDC 바이러스 스크린하우스에 파종하여 8월 14일 접종실 로 옮겨 3주간 바이러스를 보독하고 있는 담배가루이에 노출 시켰다. 접종하고자 하는 식물체 주위로 토마토와 양배추를 담 배가루이 먹이로 같이 공급하였다(Fig. 1). 그 후 준비실로 꺼 내서 Fig. 2의 저항성 판별 기준을 참고하여 4일 간격으로 바 이러스 이병증상을 조사하였다.

    육성경위

    국내에 지속적으로 발생하여 토마토 생산성에 큰 피해를 입 히는 TYLCV에 저항성이면서 반신위조병, 시들음병, 세균성 반점병, 줄기마름병, 토마토모자이크바이러스 등에도 저항성인 복합내병성 대과형 토마토 품종을 육성하였다(Fig. 3.).

    ‘티와이썬’은 ‘GC9’ x ‘원예9002’의 조합으로, 화분친으로 사용한 ‘원예9002호’는 1997년 ‘트러스트’ x ‘모모타로 요쿠’ 교배조합에서 계통 분리하여 2002년까지 내병성 검정 및 계 통 선발을 통해 육성하였으며 자방친으로 사용한 ‘08-9-59’는 TYLCV에 저항성으로 알려진 자원으로 부산대에서 도입하여 세대진전하였다. 2010년 두 계통을 이용한 교배조합을 작성하 였으며 2011년 병저항성 분자마커 검정, 2012년 대만 AVRDC(현 세계채소센터)에서 담배가루이를 이용한 TYLCV 저항성 생물검정을 실시하였다(Fig. 4.). 그 결과 TYLCV에 저항성이며 반신위조병(Ve), 시듦병(I2, I3), 고구마뿌리혹선충 (Rex), 세균성반점병(Pto), 줄기마름병(Asc1), 토마토모자이크 바이러스(ToMV)에 복합내병성으로 인정되어 2012년 11월 농 촌진흥청 농작물직무육성 신품종선정위원회를 통과하였고 품 종명을 ‘티와이썬’이라고 명명하였다.

    품종의 구별성

    ‘티와이썬’의 고유특성은 무한생장형이며 초세가 다소 강하 고, 잎의 소엽이 2차에 걸쳐 형성되며 화서의 형태는 단화방 이다. 자엽색과 배축색 모두 녹색으로 대비품종인 ‘슈퍼도태랑’ 과 차이를 보인다. 소화경의 길이는 대비품종에 비해 약간 짧 고 꽃자루는 대비품종과 마찬가지로 분리층이 생기며, 과실의 형태는 둥근형, 미숙과는 밝은 녹색, 성숙과는 붉은색을 띤다 (Table 2).

    ‘티와이썬’의 가변특성은 엽장과 엽폭이 각각 58.4 cm, 58.6 cm로 대비품종인’ 슈퍼도태랑’과 비슷하며, 1~4화방 사이 의 절간길이가 89.4 cm로 대비품종의 65.3 cm에 비해 유의하 게 긴 것으로 조사되었다. 화방 사이의 엽수는 3.0개로 대비품 종보다 다소 적으며, 잎의 말림이 대비품종에 비해 약간 말려 있는 특성을 보인다. 과실 심실수는 5.6개로 대비종 7.0개에 비해 유의하게 적었으며, 1과중은 234.6 g으로 대비품종과 차 이가 없었다. 과장은 6.5 cm로 대비품종 6.0 cm와 비교할 때 다소 긴 것으로 조사되었으며, 과폭과 당도는 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다(Table 3).

    분자표지를 이용한 내병성 검정결과 TYLCV 저항성 유전 자 Ty-1, Ty-3에 헤테로 저항성이면서 반신위조병(Ve), 시듦병 (I2, I3), 고구마뿌리혹선충(Rex), 세균성반점병(Pto), 줄기마름 병(Asc1), 토마토모자이크바이러스(ToMV)에 복합 저항성을 보 이는 것으로 나타났다(Table 4).

    TYLCV 저항성 품종 ‘티와이썬’과 이병성 대조품종 ‘ANT22’를 대상으로 담배가루이를 이용한 TYLCV 접종결과 는 Fig. 5 및 Fig. 6과 같다. 접종 23일 후 4일 간격으로 발 병조사를 하였을 때 ‘티와이썬’의 이병지수는 2.30, 1.87, 1.70, 1.65로 시간이 지날수록 발병률이 낮아지는 것을 확인하 였다. ‘ANT22’는 1차 조사시 이병지수가 이미 4.0으로 전 개 체가 모두 초기에 TYLCV에 감염되었다. 원예원이 보유한 다 양한 육성계통의 TYLCV 접종결과를 참고한 결과(데이터 없 음) Ty3 유전형이 헤테로인 경우 접종 초기에는 표현형이 이 병성으로 보이는 개체들이 시간이 지나면서 새로 나오는 잎에 는 병징이 나타나지 않으며 정상적으로 회복하는 것을 확인하 였다.

    품종의 농업적 특성

    ‘티와이썬’의 주요 농업적 특성은 TYLCV 저항성 유전자 Ty-1Ty-3에 헤테로 저항성이면서 반신위조병(Ve), 시듦병(I2, I3), 고구마뿌리혹선충(Rex), 세균성반점병(Pto), 줄기마름병 (Asc1), 토마토모자이크바이러스(ToMV)에 복합내병성이다. 토 마토 과실은 둥근형으로 적색이며 240g 정도 되는 대과종이 다. TYLCV에 저항성 정도는 보독인 담배가루이를 이용하여 유묘기 때 접종하여 표현형이 저항성임을 확인하였으며, 동시 에 분자마커를 이용한 Ty-1, Ty-3의 유전형도 헤테로 저항성임 을 확인하였다. 우리나라 뿐만 아니라 열대, 아열대지역에서 점점 피해가 커지고 있는 TYLCV에 대한 대책이 될 수 있을 것으로 기대된다.

    신품종의 재배 및 번식상의 유의점

    ‘티와이썬’은 절간의 길이가 비교적 길기 때문에 재배기간 중 최대한 일조량을 확보하여야 웃자람을 방지할 수 있다. 또 한 초세가 강하기 때문에 1화방을 반드시 착과시켜 과번무되 지 않도록 하는 것이 좋다. 기존 품종과 마찬가지로 토마토톤 을 이용하여 착과시킬 때는 생장점, 측지제거부위, 주변 잎 등 에 토마토톤 희석액이 묻지 않도록 뿌려주어야 약해 피해를 방지할 수 있다. ‘티와이썬’은 토마토에 많이 발생하는 토양전 염성병인 풋마름병에는 이병성이므로 발생포장에서는 대목의 사용을 권장한다. TYLCV 저항성 품종이더라도 재배포장 내 에 바이러스를 매개하는 담배가루이 밀도가 매우 높을 경우 피해를 입을 수 있으므로 예찰을 위한 끈끈이 트랩 설치 및 정기적인 가루이류 약제방제가 필수적이다.

    신품종의 등록 및 이용정보

    TYLCV 저항성 토마토 ‘티와이썬’은 2012년 11월 농촌 진흥청 농작물직무육성 신품종 선정위원회에 상정하여 통과 되었다. 국립종자원에 신품종보호법에 의거하여 본 품종을 2018년 2월 6일에 품종출원하였고 2019년 1월 30일에 품 종보호권을 등록(제7501호)하였다. 향후 농가 및 민간종묘 회사에서 이용할 수 있도록 유상기술이전(통상실시)를 추진 할 계획이다.

    적 요

    ‘티와이썬’은 농촌진흥청 국립원예특작과학원에서 육성한 토 마토황화잎말림바이러스(Tomato yellow leaf curl virus, TYLCV) 저항성 품종이다. 모계로는 TYLCV에 저항성으로 알려진 자원 ‘08-9-59’를 도입, 세대진전하여 사용하였으며 부 계로 사용한 ‘원예9002호’는 1997년 ‘트러스트’ x ‘모모타로 요쿠’ 교배조합에서 계통 분리하여 2002년까지 내병성 검정 및 계통 선발을 통해 육성하였다. 2010년 두 계통을 이용한 교배조합을 작성하였으며 2011년 내병성 분자마커 검정, 2012 년 대만 AVRDC에서 담배가루이를 이용한 TYLCV 저항성 유묘검정을 실시하였다. 그 결과 TYLCV에 저항성이며 반신 위조병(Ve), 시듦병(I2, I3), 고구마뿌리혹선충(Rex), 세균성반점 병(Pto), 줄기마름병(Asc1), 토마토모자이크바이러스(ToMV)에 복합내병성으로 인정되어 ‘티와이썬’이라고 명명하였다. ‘티와 이썬’은 무한생장형에 과형은 원형이며 평균과중 240g 정도, 당도는 4.2°Brix 정도이다.

    ACKNOWLEDGMENTS

    본 연구는 농촌진흥청 연구사업(세부과제명 : 토마토 TYLCV 저항성 계통 육성, 세부과제번호 : PJ00734202)의 지 원에 의해 이루어진 것임

    Figure

    KSIA-32-3-265_F1.gif

    The process to evaluate TYLVC resistance using white flies among tomato seedlings. A: Tomato seedling for inoculation, B: TYLCV inoculation, C: Viruliferous white flies on tomato leaves, D: Cabbages to feed white flies

    KSIA-32-3-265_F2.gif

    Tomato TYLCV disease index. 0, healthy – 4, severe symptom.

    KSIA-32-3-265_F3.gif

    New tomato cultivar ‘TY Sun’ with resistance to TYLCV (Tomato Yellow Leaf Curl Virus)

    KSIA-32-3-265_F4.gif

    Pedigree of new tomato cultivar ‘TY Sun’

    KSIA-32-3-265_F5.gif

    Variation of disease index after TYLCV inoculation (’12, AVRDC)

    KSIA-32-3-265_F6.gif

    Comparison between ‘TY Sun’ (left) and ‘ANT22’ (right) after TYLCV inoculation (’12, AVRDC)

    Table

    Information of molecular markers used for tomato breeding

    Characteristics of ‘TY Sun’ ('10-'12, NIHHS).

    Physiological traits of ‘TY Sun’ ('10-'12, NIHHS).

    <sup>z</sup> Probability of significant F values: NS, <sup>*</sup>, <sup>**</sup>, <sup>***</sup>: non-significant or significant at p≤0.05, 0.01, or 0.001, respectively.

    Disease resistance of ‘TY Sun’ ('11, NIHHS).

    <sup>z</sup>R, S = homozygous for resistance, susceptible allele, respectively. H = heterogeneous
    Ty 1, 2, 3 : tomato yellow leaf curl virus, Ve : verticilium wilt pathogen <i>Verticilium dahliae</i>-race 1, sw5 : tomato spotted wilt virus, I2 : race 2 of the fusarium wilt pathogen <i>Fusarium oxysporum</i> f. sp. lycopersici, Rex : root knot nematode, I3 : race 3 of the fusarium wilt pathogen <i>Fusarium oxysporum</i> f. sp. <i>lycopersici</i>, Pto : bacterial speck pathogen <i>Pseudomonas syringae</i> pv. tomato, Asc1 : Alternaria stem canker pathgen <i>Alternaria alternata</i>, ToMV : Tomato mosaic virus

    Reference

    1. Agrama, H. A. , and J.W. Scott.2006. Quantitative trait loci for tomato yellow leaf curl virus and tomato mottle virus resistance in tomato. J. Am. Hortic. Sci. 131:267-272.
    2. Anbinder, I. , Reuveni, M. , Azari, R. , Paran, I. , Nahon, S. , Shlomo, H. , Chen, L. , Lapidot, M. , and I. Levin.2009. Molecular dissection of tomato leaf curl virus resistance in tomato line TY172 derived from Solanum peruvianum. Theor. Appl. Genet. 119:519-530.
    3. Brunt, A. A. , Crabtree, K. , Dallwitz, M. J. , Gibbs, A. J. , Watson, L. and E. J. Zucher.1996. Plant viruses online: Descriptionsand lists from the VIDE database Version: 20th August 1996. URL http://biology.anu.edu.au/Groups/MES/vide/.
    4. Fauquet CM , Bisaro DM , Briddon RW , Brown JK , Harrison BD , Rybicki EP , Stenger DC , and J. Stanley.2003. Revision of taxonomic criteria for species demarcation in the family Geminiviridae, and an updated list of begomovirus species. Arch Virol 148:405-421.
    5. Gill, U. , Scott, J.W. , Shekasteband, R. , Ogundiwin, E. , Schuit, C. , Francis, D.M. , Sim, S.C. , Smith H. , and S. F. Hutton.2019. Ty-6, a major begomovirus resistance gene on chromosome 10, is effective against Tomato yellow leaf curl virus and Tomato mottle virus. Theor Appl Genet 132:1543–1554.
    6. Hanson, P. M. , Bernacchi, D. , Green, S. K. , Tanksley, S. D. , Muniyappa, V. , Padmaja, A. S. , Chen, H. M. , Kuo, G. , Fang, D. , and J. T. Chen.2000. Mapping of a wild tomato introgression associated with tomato yellow leaf curl virus resistance in a cultivated tomato line. J. Am. Soc. Hortic. Sci., 125:15-20.
    7. Ji, Y. F. , Scott, J. W. , Hanson, P. , Graham, E. , and D. P. Maxwell.2007. Ty-3, a begomovirus resistance locus near the tomato yellow leaf curl virus resisrance locus Ty-1 on chromosome 6 of tomato. Mol. Breed., 20:271-284.
    8. Kitamura K , Murayama A , and M. Ikegami.2004. Evidence for recombination among isolates of Tobacco leaf curl Japan virus and Honeysuckle yellow vein mosaic virus. Arch Virol 149:1221-1229.
    9. Rick, C. M. , and J. F. Fobes.1974. Association of an allozyme with nematode resistance. Tomato Genet Coop Rep 24:25.
    10. RDA(Rural Development Administration).2009. The technique of tomato cultivation (Text of standard agriculture).
    11. RDA(Rural Development Administration).2012. Manual of investigation germplasm (Tomato).
    12. RDA(Rural Development Administration).2003. Survey standard of agriculture experiment. Republic of Korea.
    13. Stanley J. , Bisaro D.M. , Briddon R.W. , Brown J.K. , Fauquet C.M. , Harrison B.D. , Rybicki E.P. , and D.C. Stenger.2005. Geminiviridae. In: Fauquet CM, Mayo MA, Maniloff J, Desselberger U, Ball LA(eds) Virus taxonomy, 8th Report of the ICTV. Elsevier/Academic Press, London, pp. 301-326.
    14. Tanksley, S. D. , and C. M. Rick.1980. Isozymic gene linkage map of the tomato: applications in genetics and breeding. Theor Appl Genet 57:161-170.
    15. UPOV(The International Union for the Protection of New Varieties of Plants).2003. www.upov.int, Guidelines for the conduct of tests for distinctness, uniformity and stability (tomato).
    16. Yuanfu, J. , Scott, J. W. , and J. S. David.2007. Toward fine mapping of the tomato yellow leaf curl virus resistance gene Ty-2 on chromosome 11 of tomato. HortScience. 44(3):614-618.
    17. Zamir, D. , Michelson, I. , Zakay, Y. , Navot, N. , Zeidan, N. , Sarfatti, M. , Eshed, Y. , Harel, E. , Pleban, T. , van-Oss, H. , Kedar, N. , Rabinowitch, H.D. , and H. Czosnek.1994. Mapping and introgression of a tomato yellow leaf curl virus tolerance gene, Ty-1. Theor. Appl. Genet. 88:141-146.