식물병리학 003 : 식물병의 발생

1. 식물병의 병환

병환 : 어떤 병이 되풀이해서 발생하는 과정. 

월동 -> 전반(전염) -> 침입 -> 감염 -> 정착 -> 증식 -> 병징 -> 월동

 

 

병발생의 3요소 

기주식물 : 소인. 감수성이 있는 기주식물

병원체 : 주인. 병 발생에 가장 중요한 요인 (병원성 있는 병원체)

환경조건 : 유인. 병 발생에 유리한 환경 요인 (온도, 습도, 광, 토양 조건)

 

 

 전염원

종류 : 병든 식물의 잔재 / 종자 및 영양체 / 토양, 잡초 / 곤충

 

• 주요 병원체의 월동처

 벼 흰잎 마름병 (X. xampestris pv. orzae) : 겨풀, 뚝새풀, 밀

 벼 누른오갈병 (Sclerophthora macrospora) : 개밀, 뚝새풀

 CMV : 쇠별꽃 등 포장 주위 잡초

 

 

병원체의 침입

1) 직접침입 

각피를 통한 침입 : 탄저병, 벼 도열병, 녹병 (발아관을 만든 후 부착기를 형성하고 표면에 부착해서 침입함)

*세균과 바이러스는 직접 침입이 불가능

 

2) 상처를 통한 침입

모든 세균, 곰팡이균의 대다수, 모든 바이러스, 바이로이드

사과 부란병 (Valsa mali), 채소류 무름병(Erwinia carotovora), 뽕나무 눈마름병(Gibberella latritium)

 

3) 자연개구

수공 : (잎의 끝이나 가장자리. 항상 열려있음) 흰가루병, 녹병균, 노균병, 벼 흰잎마름병, 양배추 검은빛썩음병

피목 : (과실,줄기,괴경 등. 공기가 통할 수 있음) 감자 더뎅이병(Streptomyces scabis), 과수의 잿빛무늬병, 뽕나무줄기마름병(Diaporthe nomurai)

주두 : (암술머리) 보리 겉깜부기병

밀선 : (꿀샘) 사과,배 불마름병 (화상병, Erwinia amylovora)

 

4) 기주교대(이종기생)

2종류 이상의 식물에서 생활사를 완성한 것

 - 배나무 붉은별무늬병

   Gymnosporangium asiaticum이 병원균.

  겨울철을 향나무에서 월동, 여름철에는 배나무에서 기생

 - 녹병균

   Puccinia 가 병원균

   중간기주 : 매자나무 / 여름(하포자)및 겨울포자(동포자) : 맥류

 - 소나무 혹병

   cronartium quercuum이 병원균

  중간기주 : 하포자,동포자(상수리나무, 졸참나무)

  녹포자 : 소나무

 - 잣나무 털녹병

   중간기주 : 송이풀, 까치밥나무

 

 

병원체의 전반 (전염)

1) 풍매전염 : 진균의 가장 중요한 전반방법

2) 물에 의한 전반 : 유주자를 가지고있는 진균류가 물속을 스스로 헤엄쳐 이동(역병균)/ 그외의 진균류와 세균은 빗물의 흐름을 통해 이동

3) 충매전염 

   흡즙성 곤충(진딧물, 매미충류) : 바이러스병

   경란전염 : 곤충의 알을 통한 전반. 끝동매미충,번개매미충(벼오갈병)/ 애멸구(벼 줄무늬잎마름병)

4) 종자전염

벼 키다리병, 깜부기병, 콩 바이러스병

5) 토양전염

역병, 박과류 덩굴쪼김병, 가지과 풋마름병

 

 

병원체의 영양섭취

절대기생체 (순활물기생체)	비절대기생체 (임의기생체)
	임의부생체(조건기생체)	임의기생체(조건기생체)
살아있는 식물체에서만 영양 섭취	살아있는 식물체에서 영양섭취 조건에 따라 죽은생물체에서도 영양섭취	죽은생물체에서 영양섭취 조건에 따라 살아있는 식물체에서도 영양 섭취
인공배양 불가능	인공배양 가능	인공배양 쉬움
흰가루병, 녹병, 노균병, 바이러스, 바이로이드, 파이토플라스마, 배추무사마귀병	벼 도열병균, 고추 탄저병균, 대부분의 진균(곰팡이균), 세균	고구마 무름병, 채소 모잘록병, 감귤 푸른곰팡이병

 

 

 

2. 발병환경

병원체의 월동

1) 다년생 식물에서 기생하는 진균 : 감염 조직에서 균사, 포자로 월동

 

2) 1년생 식물 감염 진균 

병든 식물의 잔재물 : 균사로 월동

잔재물이나 토양 : 휴면포자, 균핵으로 월동

종자, 번식기관 : 균사, 포자, 균핵으로 월동

 

 

환경 조건과 식물병의 발병

	환경조건	많이 발생하는 병
공중습도	과습	대부분의 병
	건조	흰가루병
온도	저온	벼 도열병, 균핵병
	저온다습	감자역병(phytophthora infestans)
일조	부족	광합성 저해 (모든 병)
바람	강한 바람( 식물 상처)	벼 흰잎마름병, 복숭아 세균성 구멍병, 감귤 궤양병
양분	부족	노후답(벼 깨씨무늬병)
토양	과습	감자역병, 배추무사마귀병(산성토양)
	건조	오이 덩굴쪼김병
	산성	배추무 사마귀병
	알칼리성	감자 더뎅이병

 

 

3. 병원성과 저항성

병원균의 생산 물질

1) 다당류 : 기주식물세포에 흡착, 수침상 병반을 형성하고 도관의 폐쇄로 위조 유발

 

2) 세포벽 분해효소 : cutinase, pectinase, cellulase

 

3) 독소 : 병원균이 생산하는 독소는 식물 아미노산 대사나 당 대사에 관여하는 효소를 저해하여 식물이 황화됨(chlorosis)

-기주 특이적 독소 : 기주식물에만 작용

victorin - 귀리마름병균이 분비

T-toxin - 옥수수 깨씨무늬병균이 분비

AK-toxkin - 배나무 검은무늬병균이 분비

-비특이적 독소 : 기주식물과 다른종의 식물에도 작용

fusaric acid : 토마토 시듦병균인 fusarium이 생산

tabtoxin : 담배들불병균인 Pseudomonas syringae pv.tabaci이 생산

gibberelline : 벼 키다리병균인 Gibberella가 생산하는 독소

coronatine : 줄무늬세균병균인 P. syringae Pv.tomato가 생산. 감자유조직세포를 비대시킴

- 기타 미생물 독소

tenuazoic acid/tentoxin : Alternaria alternata가 생산. tentoxin을 기주식물 유묘에 처리하면 황화를 일으킴

citrinin : Penicillium citrinum이 생산

patulin : Aspergillus clavatus이 생산

zearalenone : Fusarium graminearum이 생산

- 인축공통 독소 (mycotoxin) : 진균이 생산하는 독소. 보리 붉은 곰팡이병균, 귀리 맥각병균인 Aspergillus flavus가 생산

 

4) 식물 호르몬

식물에 혹을 형성하는 병원균은 식물호르몬을 생성해서 감염부위의 세포분열과 신장을 촉진한다

옥수수 깜부기병 : Ustilago maydis

배추무사마귀병 : Plasmodiophora brassicae

사과 붉은별무늬병 : Gymnosporangium yamadae

근두암종병(큰 뿌리혹) : Agrobacterium tumefaciens

뿌리혹병(작은 뿌리혹) : Meloidogyne sp(선충)

감자 역병 : Phytophthora infestans

벼 키다리병 : Gibberella fujikuroi가 식물에 지베렐린 생성

 

5) 항생물질 (antibiotic)

미생물이 생성하는 화학물질. 다른 미생물이나 해충을 억제하여 잡초의 발육이나 대사작용을 막는다

 

6) bacteriocin

세균이 생성하는 천연 항균물질

 

 

병저항성

1) Race : 병원성분화형. 병원균중에서 기주의 품종에 따라 저항성이나 감수성이 다른것

판별품종 : race를 구분하는데 사용하는 기주 품종. 기주식물중에서 저항성 유전자가 다르고 형질이 고정된 여러개의 품종을 사용한다. 

병원균을 판별품종에 접종하여 나타나는 병징에 따라 감수성, 저항성으로 판정

 

2)저항성의 종류

-수직저항성 (진정저항성=특이적저항성)

기주 품종간에 감수성이 다른 경우의저항성

기주의 품종이 병원균의 race에 따라 저항성 정도의 차이가 크게 나타남. 수직저항성을 가진 품종은 race의 변이로 감수성으로 되기 쉽다.=병원균의 새로운 race가 생기면 기존저항성은 무너짐(이병화현상)

병원균의 침이에 대해 과민성반응이 나타난다

소수의 주동 유전자에 의해 발현

재배환경의 영향을 받지 않는다

-수평저항성 (포장저항성=비특이적 저항성)

기주의 품종이 병원균의 race에 따라 저항성 정도의 차이가 크지 않은 저항성

 

3) 병저항성 요소

식물체 성분의 종류 및 함량

pH

형태학적인 성질

다수의 저항성관련 유전자(polygene)

 

4) 병저항성 기구

-정적 저항성(수동적저항성) : 병원체가 접촉하기 전부터 식물체가 갖고있는 저항성.

 왁스, 큐티클, 표피세포의 세포벽 구조와 두께, 기공, 수공, 피목 모양 (큐틴층의 지방산은 -전하로 -전하인 포자의 흡착 방해/왁스와 털은 병원균의 포자발아장소 형성을 막는다).

식물 조직에 존재하는 항균물질(polyphenol류)

병원균이 분비하는 세포벽분해효소의 활성 억제

-동적 저항성(능동적저항성) : 식물체가 병원체의 침입에 대하여 방어하려는 반응저항성

 papilla : 작은 유두모양의 돌기. 병원체가 침투한 부위의 세포벽을 더욱 두껍고 견고하게 함

 목화 : 낙엽병

 이층형성 : 천공병

 과민반응(감반응) : 원형질 형태가 변화하여 스스로 세포 사멸. 세포막 투과성상실, 호흡증가, 페놀화합물의 축적, 산화, 파이토알렉신 생산

 페놀성 성분(항균물질) 생산 : 훌라본, 클로로제산, 카페인산, 타닌산

 파이토알렉신(phytoalexin) : 병원체의 발육을 저지하는 물질. 병원균이 생산하는 엘리시터가 생합성을 유도한다.

 

5) 바이러스에 대한 저항성

- 바이러스의 국재화 : 국부감염만 일어나는 식물은 접종한 부분만 감염되고 병징이 없는 부분에는 증식되지 않는다

- 바이러스의 상호작용에 의한 저항현상 : 동시에 두종류 이상의 바이러스에 감염되면 한쪽의 바이러스가 다른 쪽의 바이러스 감염,증식을 억제한다

 교차방어(cross protection) : CMV의 보통계를 담배에 접종해 병징이 나타난 잎에 CMV의 괴사계통을 접종하면 괴사병반이 일어나지 않음. 

 획득 저항성(acquired resistance) : 담배 네크로시스 바이러스(TNV)를 담배의 잎에 접종시켜 괴사병반을 형성시킨 후 다른 잎에 다시 TNV를 접종하면 병반 수와 크기가 줄어든다. 바이러스에 감염된 후에 다시 바이러스를 접종시키면 저항성이 유도됨.