1. 실험재료

시판용 토마토 풋마름병 저항성 대목 품종인 ‘파이팅’ 과 이병성 계통인 ‘TS1(육성계통)’을 전북 익산 쥬얼리 토마토 육묘장에서 2018년 3월 7일 파종하였다. 파종 3 주 후에 ‘파이팅’과 ‘TS1(육성계통)’을 합접법으로 접목 하고, 접목하지 않은 ‘TS1(육성계통)’ 실생묘와 함께 실 험에 사용하였다.

2. 식물 생체정보 센서 식물체 삽입

토마토의 양수분 이동 속도 측정을 위해 식물 생체정 보 측정 모듈(Telofarm, Korea)을 이용하였다(Fig. 1). 식 물 생체정보 측정 모듈은 Heat dissipation method (HDM) 원리를 이용하여 변형한 것으로 식물체 물관에 삽입된 탐침이 식물체 내에서 발열하고 냉각할 때 양수 분의 흐름에 따라 발생하는 온도 차이를 이용하여 양수 분 이동 속도를 측정한다(Baek 등, 2018).

Fig. 1

Micro sap flow sensor in the tomato.

접목한 식물체의 경우, 접목 후 20일 경에 식물체의 본엽 6 내지 8매가 전개했을 때 접목부위에서 위로 약 1에서 2cm 떨어진 위치에 생체정보 측정 센서가 물관 부에 닿도록 삽입하고(Fig. 1) 실생묘의 경우도 비슷한 위치에 센서를 삽입하여 물관부 내의 양수분 이동 속도 를 측정하였다. 센서 삽입 후 2일간 양수분 흐름을 측 정하면서 센서 값을 안정시키고 측정값의 영점을 조절 하였다.

3. 병원균 접종

R. solanacearum ‘WR-1’를 국립원예특작과학원에서 분양받아 실험에 사용하였다. Triphenyl tetrazolium chloride (TTC) 배지를 사용하여(Kelman, 1954) 28℃에 서 24시간 동안 배양하여 얻은 단일 colony를 nutrient agar (NA) 배지에 48시간씩 두 번 옮겨 배양하였다. 농 도는 10⁸CFU·mL^-1(OD₆₀₀=0.8)로 제조하여 접종 시에 10 배 희석하여 접종하였다. 접종 전 식물체 뿌리의 두 면 을 칼로 상처 내고 관주 접종하였으며, 접종 후에는 온 도 약 28°C, 습도 약 60%로 조절된 유리온실에서 관찰 하였다(Kim 등, 2015).

4. 토마토 풋마름병 저항성 검정 및 평가

풋마름병 발병 정도 조사 disease index는 0에서 4로 나누어 조사하였다(Roberts 등, 1988). 시듦 증상이 없 는 것은 0, 잎이 1에서 25%가 시든 것은 1, 잎이 26에 서 50%가 시든 것은 2, 잎이 51에서 75가 시든 것은 3, 잎이 76에서 100%가 시든 것은 4로 평가하였다 (Kim 등, 2015). 최종 발병도 조사는 접종 후 14일에 실시하였다.

5. 토마토 접목묘와 실생묘의 생육조사

풋마름 병원균을 접종한 접목묘와 실생묘, 병원균을 접종하지 않은 접목묘와 실생묘의 초장 및 경장을 조사 하였다. 생육조사는 풋마름병원균 접종 후 식물체에 풋 마름병 증상이 나타나기 전인 1일, 4일, 7일에 각각 조 사하였다.

6. 통계분석

실험은 3반복으로 실시하였으며, 통계분석은 SAS 프 로그램을 이용하였다. 평균 간 비교는 던컨 다중범위검 정을 이용하여 차이를 확인하였다.

1. 토마토 풋마름병 접종 생물검정 결과

disease index 0에서 1사이를 저항성(R), 1에서 2사이 를 중도 저항성(MR), 2 이상을 감수성(S)으로 평가하였 다(Kim 등, 2015). 조사 결과 병원균을 접종한 접목 토마토는 모두 저항성(R)으로 평가되었고, 병원균을 접 종한 실생 토마토는 모두 감수성(S)으로 최종 평가되었 다. 병원균을 접종한 실생 토마토는 접종 후 약 7 내 지 9일 경과 시 육안으로 보이는 풋마름 증상이 나타 났으며(Fig. 2) 접종 후 14일에는 식물체가 모두 고사 하였다.

Fig. 2

A: tomatoes before inoculation with R. solanacearu, B: tomatoes on the 9th day after inoculation with R. solanacearum. a: uninoculated grafting tomato, b: Inoculated grafting tomato, c: uninoculated Scion, d: Inoculated scion.

2. 토마토 풋마름병 접종 후 양수분 이동 변화

식물 생체정보 센서를 토마토에 삽입한 후 풋마름병원 균을 접종한 후 1에서 2일간 병원균 접종에 따른 양수 분 흐름을 안정시키고 3일째에 처리별 양수분 흐름 측 정값의 영점을 조절하였다. 양수분 이동 속도 변화를 측 정한 결과(Fig. 3) 병 접종 후의 양수분 이동이 활발한 순서는 접목 토마토, 균이 접종된 접목 토마토, 실생 토 마토, 균이 접종된 실생 토마토 순으로 나타났다. 식물 의 증산이 활발한 시간인 오전 9시, 오후 12시, 오후 15 시의 양수분 흐름을 볼 때, 접종 후 3일째에 토마토의 양수분 이동 속도는 접목 토마토 0.527mm/s, 균이 접종 된 접목 토마토 0.519mm/s, 실생 토마토 0.526mm/s, 병 원균이 접종된 실생 토마토 0.522mm/s로 처리별 유의차 가 보이지 않았으나, 접종 후 약 4일 정도 경과 시 병원 균을 접종한 실생 토마토에서 낮 동안의 양수분 이동 속도 그래프의 진폭이 커지기 시작하다가 그 이후 5일 째부터 접목 토마토 0.727mm/s, 병원균이 접종된 접목 토마토 0.676mm/s, 실생 토마토 0.658mm/s, 병원균이 접종된 실생 토마토 0.613mm/s로 처리별 유의차를 보였 다. 육안으로 보이는 증상이 나타나기 시작한 7일째에는 접목 토마토 0.821mm/s, 병원균이 접종된 접목 토마토 0.765mm/s, 실생 토마토 0.724mm/s, 병원균이 접종된 실생 토마토 0.610mm/s로 양수분 이동 속도의 차이가 현저히 나타났다(Table 1). 또한 균이 접종되지 않은 접 목 토마토와 실생 토마토 사이에도 식물체가 자랄수록 접목한 토마토의 양수분 이동 속도가 높은 것을 확인할 수 있었고, 이는 접목묘가 실생묘에 비해 양수분 흡수율 이 높고, 조기 생육이 촉진될 수 있다는 이전 연구결과 들과 일치한다(Jang 등, 2015;Shin 등, 2006).

Fig. 3

Micro sap flow from of tomatoes 3 to 7 days after the inoculation with R. solanacearum.

Table 1. Micro sap flow data of tomatoes at 9, 12 and 15 o'clock for 5 days after the inoculation with R. solanacearum.

3. 토마토 풋마름병 접종 후 생육조사

토마토의 생육상태와 양수분 이동 속도간의 상관분석 을 하였을 때, 초장과 양수분 이동 속도 간의 상관계수 (R²)는 접목 토마토에서 0.884, 병원균을 접종한 접목 토 마토에서 0.867, 실생 토마토에서 0.798, 병원균을 접종 한 실생 토마토에서 0.998로 나타났다(Fig. 4). 경장과 양수분 이동 속도 간의 상관계수는 접목 토마토에서 0.894, 병원균을 접종한 접목 토마토에서 0.906, 실생 토 마토에서 0.813, 병원균을 접종한 실생 토마토에서 0.989로 나타났다(Fig. 5). 따라서 접목에 따른 토마토의 양수분 이동 속도 차이가 식물 생육에도 영향을 미친다 는 사실을 유추할 수 있다.

Fig. 4

Correlation coefficient between plant height and micro sap flow in tomatoes after inoculation with R. solanacearum.

Fig. 5

Correlation coefficient between stem height and micro sap flow in tomatoes after inoculation with R. solanacearum.