나만의 나무의사 공부법. 수목병리학 - 바이러스에 의한 수목병해

바이러스에 의한 수목병해

 

( 1 ) 바이러스와 바이로이드의 발견

-‘살아있는 세포 내에서만 증식하고, 기주생물에 병을 일으킬수있는 감염성을 지닌 핵단백질 입자’

- 광학현미경으로볼수없지만 전자현미경으로 볼 수 있다..

- 세계최초로 발견된 바이러스는 식물바이러스인 담배모자이크바이러스(TMV)

- 1886년 mayer가 모자이크병의 병원체를 세균이라 생각하고 모자이크병이라 불렀다.

- 1892년 Iwanosky는 모자이크병에 걸린 담배 잎의 즙액이 세균여과기를 통과한 후에도 감염력이 유지된다는 것을 밝혀 여과성병원체의 존재를 처음으로 발견하였다.

- 1898년 Beijerinck는 위와 비슷한 실험 끝에 세균보다 훨씬 작은 형태의 병원체가 존재한다고 결론지었는데 나중에 라틴어로 병독을 뜻하는 바이러스라고 부르게 되었다.

- 1934년 Stanley는 TMV를 단백질 분자라고 하였다.

- 1937년 Bawden과 Pirie는 TMV에 단백질 외에 리보핵산(RNA)가 들어있다는 것을 밝혔다.

- 1967년 Dinner과 Raymer는 감자 걀쭉병의 병원체가 바이러스입자와 달리 단백질 외피가 없는 나출된 고리모양의 외가닥 RNA분자라는 것을 발견하였는데

- 1971년 Dinner는 이것을 바이로이드라고 명명하였다.

- 바이로이드는 사람과 동물에서는 발견되지 않고 야자나무에 큰 피해를 주고 있는 카당카당병으로 알려져 있다..

 

( 2 ) 바이러스의 구조와 형태

- 바이러스입자의 기본구조는 바이러스 게놈핵산과 이를 보호하는 단백질 외피(캡시드)로 구성된 뉴클레오캡시드이다.

- 바이러스는 외가닥이나 겹가닥으로 된 RNA또는 DNA중 하나를 가지고 있는데 대부분의 식물바이러스의 핵산은 외가각 RNA이다.

- 대부분식물바이러스는 하나의 바이러스 입자 내에 게놈핵산이 모두 들어있는 단립자성 바이러스이지만 다른 2종이상의 입자에 게놈핵산이 나뉘어 들어있는 다립자성 바이러스(다분성계)도 있다.

- 바이러스의 형태는 막대,실, 공모양,타원체 모양등이 있다.

- 공모양 바이러스는 일정수의 단백질소단위가 모여서 캡소미어를 만들고 캡소미어가 정20면체 상에 배열해서 캡시드(단백질 외피)를 이룬다.

 

( 3 ) 식물 바이러스병의 병징

- 감염식물의 외부에 육안적으로. 관찰되는 병징을 외부병징이라 하고, 세포의 변성, 괴사, 세포내 봉입체 등 광학현미경 또는 전자현미경으로만 관찰이 가능한 내생적으로 나타나는 병징을 내부병징이라고 한다.

- 바이러스는 원래 전신감염이지만, 검정식물에 접종하였을 때는 국부감염이 된다.

- 어떤 바이러스는 식물에 감염을 해도 육안적으로 뚜렷한 병징을 유발하지 않는데, 잠복 바이러스라고 한다.

- 이런 경우를 무병징감염이라고 하고, 이런 식물을 보독식물이라고 한다.

- 환경조건이 변하면 바이러스 병징이 일시적으로 소실되는 경우가 있는데 이러한 현상을 병징은폐라고 하며, 특히 고온이나 저온에서 잘 일어난다.

- 기주가 바뀌면 같은 바이러스라도 전혀 다른 병징을 유발한다.

 

1 ) 외부병징

- 엽록소가 결핍되어 나타나는 색깔의 변화(모자이크, 잎맥투명, 꽃얼룩무늬, 퇴록둥근무늬, 황화등)

- 생육이상(위축, 왜화)

- 조직의 변형(잎의 기형화)

- 조직의 괴사(괴저병반)

병징발생부위	병징	병명
잎	모자이크	모자이크병(포플러, 오동나무, 아까시나무, 느릅나무, 서향, 남천)
	잎맥투명	모자이크병(장미, 사과, 사철나무)
	번개무늬	모자이크병(벚나무, 장미)
	퇴록둥근무늬	식나무 둥근무늬병
꽃	꽃얼룩무늬	동백나무 바이러스병
줄기	목부천공	사과고접병, 감귤 tristeza 바이러스병

 

2 ) 내부병징

- 감염세포 내에 나타나는 이상구조를 봉입체라고 한다.

- 바이러스에 감염되었다고 해서 모든 식물이 세포 내에 봉입체를 형성하는 것은 아니지만 봉입체가 관찰되면 바이러스에 감염되었다는 유력한 지표가 된다.

내부병징	특징
결정상 봉입체	- 다각체 또는 바늘모양의 결정 - 다수의 바이러스 입자가 결정상으로 겹겹이 쌓여서 만들어진 것이다. - 주로 세포질 내에서 관찰되지만, 핵내에서도 관찰된다.
과립장 봉입체(X-체)	구형 또는 타원형의 부정형 봉입체 주로 잎의 표피세포나 털세포의 세포질 내에서 관찰되며 때로 핵내에서도 관찰된다.
이상 미세구조	광학현미경으로발견되지 않았던 이상미세구조가 전자현미경에 의해 발견되었다. 감자 Y바이러스 같은 Potyvirus에 속하는 바이러스에 감염된 세포의 세포질내에는 풍차모양, 다발모양, 층판상 등 다양한 모양의 봉입체가 관찰된다. 이것은 본래 관상 봉입체가 절단방향에 따라 다양한 모양을 나타내기 때문이다.

 

( 4 ) 식물바이러스의 전염

- 한 종류의 바이러스가 두 가지 이상의 방법으로 전염되는 경우도 많다.

 

1 ) 즙액전염(기계적전염)

- TMV나 PVX(감자 x바이러스)처럼 전염력과 내성이 강하고 감염식물에 고농도로 함유되어 있는 바이러스는 스치거나 접촉하게 되면 쉽게 전염된다.

- 많은 종류의 바이러스가 즙액전염 되는 성질을 이용하여 이들 바이러스의 특성조사, 검정, 증식 등에 인공즙액접종방법이 널리 쓰인다.

 

2 ) 접목 및 영양번식에 의한 전염

- 바이러스는 전신에 퍼져있기 때문에 어미식물이 바이러스에 감염되었을 경우,, 모두 삽수를 통해 자손에게 전달된다.

- 유합조직이나 뿌리접목(근접)에 의해 바이러스가 전염되기도 한다.

- 바이러스는 접목만 가능하면 모두 전염되기 때문에 즙액전염이 잘 안 되는 조경수가 과수의 바이러스 감염여부를 진단할 목적으로 인위적인 접목접종방법이 널리 이용된다.

- 그러나 접목은 동종 또는 근연식물 간에만 가능하기 때문에 이종식물 간에는 접목방법으로 바이러스를 접종할 수 없어서 새삼이 유용하게 쓰인다.(자연상태에서 새삼에 의한 전파는 매우 드물다)

 

3 ) 매개생물에 의한 전염(응애, 선충, 곰팡이, 새삼등)

- 가장 중요한 역할을 하는 흡수구를 가진 곤충과 응애

- 영속형전반 : 체내에서 순환하는 순환형바이러스(진딧물), 충체내에서 증식하는 증식형바이러스(매미충,멸구류)가 있다. 증식형 바이러스는 경란전염 되는 것도 있다.

- 비영속형 전반 : 흡즙성 곤충의 구침에 묻은 바이러스가 수분~수초만에 기계적으로 다른 식물에 전파되는 것으로 구침전반형 바이러스라고 한다.(대부분 진딧물)

 

4 ) 종자 및 꽃가루에 의한 전염

- 바이러스에 감염된 어미식물의 종자를 통해 차대식물에 바이러스가 전반 되는 것을 종자전염이라고 한다.

- 경로는 두 가지 경우로, 하나는 어미식물로부터 직접배로 옮겨가는 것이고, 다른 하나는 수분(가루받이)할때 바이러스를 지닌 꽃가루가 배로 들어가는 것이다(화분전염)

- 어미식물이 바이러스에 전신감염되었다고 종자모두가 감염되는 것은 아니며 기주식물의 조합, 감염시기등에 따라 큰 차이를 보인다.

- 종자전염을 하는 바이러스는 농작물 , 특히 콩과작물, 가지과 작물 및 박과작물에 많다.

 

( 5 ) 수목 바이러스병의 진단

1 ) 외부병징에 의한 진단

2 ) 전자현미경에 의한 진단

Direct negative 염색법(DN법) : 증상이 나타난 잎의 작은 조직절편을 절단해서 그 절단면에서 스며나오는 즙액을 1~2% 인산텅스텐산용액으로 염색하여 전자현미경으로. 검사하는 방법

감염여부를 신속하고 정확하게 확인할 수 있으나 종류를 정확히 동정할 수는 없다.

3 ) 내부병징에 의한 진단

잎의 표피세포를 광학현미경으로 관찰해서 봉입체의 존재를 확인해 본다..

4 ) 검정식물에 의한 진단

명아주, 동부콩, 오이, 호박, 천일홍, Nicotiana glutinosa

TMV의 국부병반지표식물인 Nicotiana glutinosa와 명아주의 접종엽에 모두 괴저반점이 나타나면 TMV에 감염되었다고 추정할 수 있다..

5 ) 면역학적 진단법

효소결항항체법(ELISA법) : 검출감도가 높아서 감염즙액 내에 바이러스 농도가 낮은 수목의 바이러스병을 진단하는데 특히 유용하다.

6 ) 중합효소연쇄반응법에 의한 진단

PCR : 각바이러스에 특이적인 primer를 사용해서 바이러스를 검출하거나 동정한다.

 

( 6 ) 식물바이러스의 명명과 분류

ICTV(국제바이러스분류위원회) 기준분류

1 ) 바이러스핵산의 종류(RNA 또는 DNA)

2 ) 핵산의 가닥 수(외가닥 또는 겹가닥)

3 ) 핵산의 극성

4 ) 바이러스 입자의 형태와 크기(간상, 사상, 구형 등)

5 ) 바이러스입자의 단백질 외피를 둘러싼 외막의 유무

6 ) 바이러스게놈의 분포양식(단일게놈, 분절게놈, 단립자성, 다립자성)

7 ) 바이러스 게놈의 염기서열(상동성, 유연관계)

8 ) 생물적 성질(기주범위, 전염방법 등)

9 ) 혈청학적 성질(바이러스 단백질의 혈청학적 유연관계)

수목바이러스는 라틴명 대신 영명을 종명으로 사용하고 있다.

목,과,속,종명은 모두 이탤릭체, 종명의 두문자어는 로마글자체(정자)로 표기한다

 

( 7 ) 수목 바이러스병의 방제

- 바이러스에 감염되지 않은 무병묘목생산이 주축이 된다.

- 수목바이러스 중에 느릅나무녹반바이러스나 장미의 PNRSV처럼 종자전염을 하는 바이러스가 상당수 있다. 주기적으로 바이러스 검정을 실시해서 감염나무를 제거해야 한다..

- 번식용 어미나무가 감염되었을 경우 온실에서 열풍으로. 열처리(35~40도, 7~12주간)을 해서 바이러스를 불활성화하거나, 감염식물의 생장점배양(경정배양)을 통해 바이러스가 없는 무독식물을 얻을 수 있다..

 

( 8 ) 우리나라의 수목바이러스병

 

1 ) 포플러류 모자이크병(PopMV)Poplar mosaic virus

- 포플러의 생장에 상당한 피해를 주는 중요한 병으로 건전나무에 비해 40~50%의 재적감소를 초래하기도 한다..

- 특히 deltoides계통의 포플러에서 많이 발생한다.

- 늦봄부터 활짝 핀 잎에 불규칙한 모양의 퇴록반점이 다수 나타나면서 모자이크 증상을 보인다.

- 병징이 진전되면 잎자루와 주맥에 괴사반점이 생기면 잎은 뒤틀리면서 모양이 일그러지며 일찍 떨어진다.

- 심한 잎은 조직이 굳어져서 손으로 쥐게 되면 잘 부서지기도 한다.

- 잎의 모자이크 증상은 기온이 높은 여름철에는 일시적으로 소실되었다가 초가을부터 다시 나타난다.

- Carlavirus속에 속하는 외가닥 RNA바이러스

- 주로 감염된 모수에서 채취한 삽수를 통해 전염된다. 종자전염은 하지 않는다.

- 즙액접종으로 지표식물인 Nicotiana megalosiphon과 동부콩에 국부 병반을 형성한다.

- 접목등에 사용하는 칼은 제2인산소다 10%액에 자주 소독한다.

 

2 ) 장미모자이크병

- 모자이크병에 감염되면 꽃의 품질과 수량이 떨어질 뿐만 아니라 수세가 약화되어 겨울철의 한해에 매우 취약해진다.

4종류의 바이러스가 증상을 유발한다.

Apple mosaic virus(ApMV)

Prunus necrotic ringspot virus(PNRSV)

Arabis mosaic virus(ArMV)

Tobacco streak virus(TSV)

- 선명한 황백색의 번개무늬와 그물무늬, 연녹색의 둥근 무늬와 얼룩무늬 등 다양한 무늬의 황백색 퇴록병반이 나타난다.

Ilarvirus속에 속한다.

- 4종 모두 접목전염을 하며 PNRSV는 꽃가루와 종자, ArMV는 선충에 의해서도 전반 된다..

- 시판되고 있는 ELISA 진단키트로 4종류의 바이러스를 모두 검정할 수 있다..

 

3 ) 벚나무 번개무늬병(APLPV)Ameriean plum pattern virus

- Ilarvirus속에 속하는 다립자성 외가닥 RNA바이러스로 크기가 다른 4개의 구형~간균상 입자로 구성되어 있다..

- 5월쯤부터 중앙맥과 굵은 지맥을 따라 번개무늬모양의 선명한 황백색 줄무늬 병반이 나타난다.

- 병징은 항상 봄에 자라나온 잎에만 나타나며 그 후에 자라 나오는 잎에는 나타나지 않는다.

- 병징은 주로 일부 잎에만 나타나며 전체 잎에 나타나는 경우는 드물다.(매년 되풀이된다)

 

 

※ 출처 : 향문사 병리학

 

 

240611 박태기나무 열매