사탕무씨스트선충(Heterodera schactii)은 98속(屬)에 속하 는 218종 이상의 식물을 기주로 하며, 그 중 십자화과(Brassicaceae) 와 명아주과(Chenopodiaceae)에 속하는 식물들이 주요 기주식 물이다(Schmidt, 1871; Evans and Rowe, 1998; Lilley et al., 2005). 전 세계 사탕무 재배에서 가장 중요한 해충의 하나로 알 려져 있으며(Griffin, 1981), 수확량을 50% 이상 감소시키는 경 우도 있다(Riggs and Schuster, 1998).

1990년대에 들어와서는 대부분의 유럽 국가들과 미국, 캐나 다, 중동, 아프리카, 호주와 남아메리카 등 아시아를 제외한 세계 대부분의 지역에서 사탕무씨스트선충이 발생하였으며(Baldwin and Mundo-Ocampo, 1991; Evans and Rowe, 1998; Hafez and Seyedbagheri, 1997), 미국의 와이오밍주 북부지역에서는 사탕 무 재배지의 57%가 사탕무씨스트선충에 감염되었고(Gray, 1995), 유럽 국가에서의 이 선충에 의한 피해액이 연간 약 9천만 유로 에 달한 것으로 보고(Mṻller, 1999)된 바 있다.

국내에서는 사탕무씨스트선충에 대한 기록은 있었으나(Park, 1963; Son et al., 2013) 2011년도에 강원도 태백시의 배추에서 처음 확인되었다. 2013년에는 태백시를 비롯하여 삼척시와 정 선군의 배추 밭에서도 발생이 확인되어 발생면적이 증가하는 것으로 나타났다(Lee et al., 2013; Kwon et al., 2016). 사탕무 씨스트선충은 십자화과, 박과 및 콩과류 작물에 광범위한 기주 를 가지고 있어 감염확산 시 농작물 생산에 주요장애 요인이 될 수 있는 주요 해충으로 지목되고 있다. 특히 과거에는 고랭지 배추의 재배지가 다양하게 분포되어 있었으나 기후변화 등으 로 현재는 93%가 강원도 지역에 집중되고 있다(Park et al., 2014). 따라서 배추는 강원도 고랭지 지역의 매우 중요한 경제 작물로 사탕무씨스트선충의 확산을 막지 못할 경우 고랭지 지 역의 농업기반에 막대한 영향을 가져오게 될 수 있다.

외국에서는 사탕무씨스트선충 관리를 위해 작물에 대한 기 주검정 등 다양한 저항성연구(Kazlauskaite and Coosemans, 2009; Koch et al., 1998; Roberts, 1992; Yu, 1984; Steele et al., 1983; Steele, 1965)를 통해 비기주작물을 선정하였으며, 이러 한 연구를 통해 유럽과 미국에서는 비기주 작물을 이용한 윤작 으로 피해를 최소화하고 있다(Cooke, 1991; Gardner and Caswell- Chen, 1993; Hafez and Hara, 1989). 미국의 와이오밍주에서도 선충약제 사용과 함께 윤작을 통해 사탕무를 재배해 왔다(Griffin, 1987). 유럽에서는 사탕무씨스트선충이 선호하는 기주작물 중 에서 저항성이 있는 품종을 선발하여 트랩식물로 활용함으로 써 선충의 밀도를 효율적으로 관리하기 위한 연구도 이루어졌 다(Mṻller and Steudel, 1983). 그러나 우리나라에서는 최근에 발생이 확인되었기 때문에 사탕무씨스트선충 관련 연구로는 감염지로부터 사탕무씨스트선충을 확산시키는 매개에 대한 연 구가 수행된 것이 전부이다(Kwon et al., 2016). Kwon (2016) 등에 따르면 사탕무씨스트선충은 작업자의 작업화와 수확작업 에 이용되는 굴삭기와 차량의 바퀴, 그리고 물을 통해 확산이 이루어질 수 있다고 하였다.

배추는 국내 채소류 중 김치원료가 되는 주요 작목으로서 사탕 무씨스트선충의 확산을 효과적으로 저지하지 못할 경우 사회적, 경제적으로 큰 영향을 끼칠 수 있으므로 사탕무씨스트선충에 대한 저항성 품종 개발 및 재배지에서의 방제대책 수립이 시급 한 실정이다. 따라서 본 연구는 십자화과를 포함한 주요 작물을 대상으로 사탕무씨스트선충에 대한 저항성 검정을 통해 비기 주 식물을 선정함으로써 사탕무씨스트선충 발생지에서 배추를 대체할 재배작목을 선정하거나 관리대책 수립 시 윤작에 활용 할 자료를 제공하고자 수행되었다.

재료 및 방법

기주특성 검정 대상 작물(식물)의 종류

사탕무씨스트선충에 대한 비기주작물을 선정하여 씨스트선 충 발생지에 대체작목을 추천하기 위해 총 18과(科) 276품종에 대한 선충 저항성 검정을 실시하였다. 작물별로는 채소 169종, 화훼 12종, 과수 5종, 식량작물 28종, 특용작물 28종, 녹비작물 15종, 냉이 등 기타식물 19종이다(Table 1). 식물분류학상의 科 (family)별로는 석류풀과 1종, 비름과 1종, 미나리과 9종, 지치 과 1종, 십자화과 111종, 초롱꽃과 3종, 명아주과 6종, 국화과 21종, 박과 15종, 콩과 25종, 꿀풀과 5종, 백합과 19종, 참깨과 3 종, 화본과 11종, 마디풀과 4종, 장미과 7종, 운향과 2종, 가지과 32종이 포함되었다.

검정에 이용된 품종 중 채소, 식량작물, 특용작물, 냉이, 산야 초와 화훼류 일부(백합) 품종은 종묘회사에서 판매하는 제품을 구입하였으며, 그 외의 화훼 및 과수 품종은 국립원예특작과학 원과 농촌진흥청 산하 연구기관에서 보유 중인 품종을 확보하 여 검정에 활용하였다.

기주특성 검정

2011년 10월부터 2013년 11월까지 총 13회(검정시기 : 2011 년 11월, 12월; 2012년 2월 2회, 4월, 6월, 7월; 2013년 1월 2회, 3월, 5월, 6월, 11월)로 나누어 경기도 수원시 탑동에 소재하고 있는 국립원예특작과학원의 유리온실에서 검정하였다. 겨울 에는 작물 및 선충 생육온도를 맞추기 위해 최저온도를 18℃로 설정하여 가온을 하였다. 검정에 이용한 사탕무씨스트선충은 2011년에 태백시의 배추 재배지에서 채집하여 감수성인 배추 품종들을 이용하여 누대 증식하였다. 종자는 강에서 채취한 모 래를 물에 깨끗이 씻은 후 72구 파종트레이에 파종하였으며, 뿌 리가 충분히 확보된 후(약 1개월 소요) 검정용 용기에 옮겨 심 고 선충의 알 및 유충 5,000(개)마리를 뿌리 근처에 접종하였다. 선충접종 후 씨스트가 충분히 형성된 약 3~5주 후에 흐르는 물 에 뿌리를 세척하여 각 품종별로 형성된 씨스트 수를 육안으로 조사하였다. 검정용기는 뿌리의 부피가 큰 화훼 및 과수품종은 플라스틱 포트(지름110 mm × 105 mm), 채소류 등 그 외의 품 종은 종이컵(지름 65 mm × 높이 75 mm)을 이용하였다. 매 검 정시마다 사탕무씨스트선충에 대한 감수성이 높은 것으로 확 인된 배추품종(춘광, 춘연, 하지솎음, 레드파인, 매력, 통큰맛 짱, 하우스퀸124, 아시아봄노랑, 새로나봄)을 대조품종으로 이 용하였다. 반복은 식물 생육 상태에 따라 차이는 있으나 10반복 을 기본으로 하였다.

검정결과는 한 포기(주)에 발생한 씨스트 수를 기준으로 기주 특성을 감수성(susceptible), 중감수성(moderately susceptible), 저항성/비기주(resistant/immune)로 구분하였다. 감수성은 씨 스트 수가 대조품종 대비 10% 이상 형성된 품종, 중감수성은 씨 스트가 형성되었으나 씨스트 수가 대조품종 대비 10% 이하인 품종, 저항성/비기주는 씨스트가 한 개도 발생하지 않은 품종으 로 구분하였다.

결과 및 고찰

식물 종류별 사탕무씨스트선충 씨스트 형성 검정

원예작물, 식량작물, 특용작물, 녹비작물, 냉이류 등 총 18개 과(科) 276종(품종)의 식물을 대상으로 사탕무씨스트선충을 접종하여 씨스트 형성 정도를 조사하였다(Table 2). 씨스트가 전혀 형성되지 않은 품종은 ‘0(저항성/비기주)’, 씨스트 수가 대 조품종 대비 10% 이하인 것은 ‘1(중감수성)’, 씨스트 수가 10% 이상인 것은 ‘2(감수성)’으로 구분하였다.

석류풀과, 십자화과, 콩과, 마디풀과 등 4개과의 106품종이 감 수성으로 나타났으며 중감수성에는 미나리과, 국화과, 지치과, 십 자화과, 명아주과, 콩과, 참깨과, 화본과, 가지과 등 9과의 40품 종이 포함되었고, 미나리과, 국화과, 명아주과, 콩과, 화본과, 마디풀과, 가지과 등의 일부품종과 비름과, 초롱꽃과, 박과, 꿀 풀과, 백합과, 장미과, 운향과 등 14과의 130품종은 저항성/비 기주인 것으로 나타났다.

석류풀과(Aizoaceae)는 번행초 1종을 검정하였으며 10주 중 8주에서 씨스트가 발생하였고, 비름과(Amaranthaceae)로 는 천일홍을 대상으로 하였는데 시스트가 전혀 형성되지 않았 다. 석류풀과에는 번행초, 아이스플랜트 등 사탕무씨스트선충 의 기주가 많으며 털비름이 기주라는 보고(Steele, 1965)와 차 이를 보이고 있는데, 비름과는 품종에 따라 사탕무씨스트선충 에 대한 감수성의 차이가 큰 것으로 생각된다. 미나리과 (Apiaceae)는 9종을 검정하였다. 당근과 셀러리에서는 씨스트 가 형성되지 않았고 갯기름나물에서는 10주 중 4주에서 씨스 트가 형성되었으나 밀도(0~4개)가 낮아 중감수성인 것으로 나 타났다. 지치과(Boraginaceae)는 지치 1종을 검정하였는데 중 감수성으로 나타났으나 Steele (1965)은 지치과에서는 보라지 (Borage)만이 기주이고 대부분의 품종이 비기주라고 하여 약 간의 차이를 보였다. 십자화과(Brassicaceae)는 검정대상 111 품종 모두에서 씨스트가 형성되었다. 이 중 10품종(무 1, 열무 3, 브로콜리 1, 갓 1, 냉이류 4)은 사탕무씨스트선충 씨스트가 대조품종 대비 10% 이하로 형성되어 중감수성으로 분류되었 으며 그 외의 품종은 모두 감수성이었다. 특히 배추, 양배추, 케 일, 겨자, 청경채는 모두 감수성이 높은 것으로 나타났다. 본 검 정에서는 십자화과는 모두 사탕무씨스트선충의 기주인 것으로 나타났는데 Steele (1965)에 따르면 냉이류 중 일부 품종은 비 기주인 것도 있다고 보고함으로써 다소 차이를 보였다. 또한 겨 자는 감수성이 낮은 것으로 보고되어 있다(Zaspel and Fichtner, 1985). 이처럼 50년 전에는 비기주로 검정되었는데 본 연구에 서처럼 기주로 나타나는 것은 지역적 특성의 차이와 오랜 기간 이 지나면서 사탕무시스트선충의 기주범위가 확대되었기 때문 인 것으로 생각된다.

초롱꽃과(Campanulaceae)인 잔대, 도라지, 더덕은 모두 비 기주로 나타났다. 명아주과(Chenopodiaceae)는 명아주와 시금 치 5품종을 검정하였는데 명아주와 4종의 시금치는 중감수성이 었으나 ‘삼계시금치’는 비기주였다. 시금치 등의 명아주과는 대 부분이 기주라는 보고(Steele et al., 1965)로 볼 때 시금치의 경 우 품종에 따라 기주특성의 차이가 큰 것으로 생각된다. 국화과 (Compositae)는 21종을 검정한 결과 상추, 국화, 약용작물은 모 두 비기주였으나 나물류 6종 중 곰취, 곤드레, 수리취는 비기주 였으나 참취, 개쑥, 땅꽈리는 중감수성으로 나타났다. Steele (1965)의 보고에 따르면 검정한 69종의 국화과 모두가 비기주 였다는 보고와 비교할 때 다소의 차이가 있는데, 이는 기존의 검 정에서는 동아시아가 원산인 나물류에 대한 폭넓은 검정이 수 반되지 않았기 때문인 것으로 생각된다. 박과(Cucurbitaceae)는 오이 11 품종, 참외 1품종, 수박 2품종, 호박 1품종 등 총 15품종 을 검정하였는데 모두 비기주인 것으로 나타났다. 콩과(Fabaceae) 는 25품종을 검정한 결과 콩 8품종 중 강낭콩 1종은 약감수성이 고 나머지는 비기주였고, 황기 6품종 중 3품종은 비기주 3품종 은 약감수성이고 감초는 비기주로 나타났다. 본 검정에서 콩은 대부분이 비기주였으나 검정대상에서 제외한 완두는 사탕무씨 스트선충 피해가 많은 작물로 보고되어 있다(Curto, 2008; Harveson and Jackson, 2008). 녹비작물 10품종 중에서는 베치1 호, 세스바니아, 자운영은 감수성, 화이트클로버와 서브클로버 는 약감수성이고 그 외 5품종은 비기주였으며, 꿀풀과(Lamiaceae) 5품종(들깨 4품종, 형개)도 모두 씨스트가 전혀 형성되지 않았다.

백합과(Liliaceae)의 파 5품종, 부추 6품종, 양파 4품종, 백합 4품종은 비기주였으며, 참깨과(Pedaliacea)의 3품종은 모두 중 감수성으로 나타났다. 화본과(Poaceae)는 옥수수 6품종, 녹비 작물 5품종 중 옥수수 1품종(미흑찰)만이 중감수성이었고, 나 머지는 모두 비기주인 것으로 나타났다. Steele (1965)은 옥수 수는 모두 비기주라고 하였으나 본 연구에서는 옥수수에서 한 품종이 중감수성으로 나타남으로써 역시 지역적 차이에 따라 기주범위가 확대되었기 때문인 것으로 생각된다. 마디풀과 (Polygonaceae)는 4품종을 검정한 결과 메밀 3품종 중 대산메 밀과 양설메밀은 비기주였으나 약선메밀은 씨스트가 고밀도로 형성됨으로써 메밀은 품종에 따른 기주특성 차가 매우 큰 것으 로 생각된다. 장미과(Rosaceae) 7품종과 운향과 2품종을 검정 한 결과 장미, 사과, 배, 탱자, 시쿠와사 모두 비기주로 나타났 다. 가지과(Solanaceae)는 총 32품종을 검정하였다. 고추는 12 품종 중 10품종은 비기주였으나 농우꽈리풋고추와 청양고추 는 중감수성이었고, 감자 중에서는 고운 1품종, 담배에서는 N. N., N C., N. glutinosa, Ky-57, C. amaranticola 등 4품종이 중감수성이었다. 독말풀은 중감수성인 것으로 나타났다. 즉 가 지와 토마토에서는 씨스트가 전혀 형성되지 않아 모두 비기주 이고 고추, 감자, 담배는 비기주와 중감수성이 혼재하는 것으로 나타났다. 이러한 검정결과는 가지의 일부품종에서 씨스트가 형성되었으며, 고추와 감자, 담배 품종에서는 검정한 품종 모두 에서 씨스트가 형성되지 않았고 Jimson weed (독말풀)은 비기 주이며, 야생토마토는 씨스트가 매우 잘 형성된다(Steele, 1983) 는 보고와 큰 차이를 보이고 있는데 이는 시험의 오차라기보다 는 품종의 다변화에 따른 유전적 차이에서 비롯된 것이라 생각 된다.

Steele (1965)은 283속 535종의 식물을 대상으로 사탕무씨스 트선충에 대한 기주특성을 분류하였는데 95속 218종을 기주 식물로 보고하였다. 명아주과와 십자화과는 약 80%, 지치과 (Boraginaceae)와 바늘꽃과(Onagraceae)는 각각 17%, 14%가 기 주였다고 하였다. 본 연구에서는 검정 대상 십자화과 모든 품종 이 기주식물이었으며 비기주 품종은 없는 것으로 나타났다. 지 치과는 지치 1종만을 검정하기는 하였으나 기주로 나타남으로 써 Steele (1965)의 보고와 차이를 보이고 있다. 이러한 차이는 본 연구에서는 총 286종으로 적은 수가 검정되었고 검정대상 을 주로 상용화되어 있는 품종을 대상으로 한 반면, Steele (1965)의 경우에는 야생종 사탕무나 꽃무, 개갓냉이속 등을 포 함하여 폭넓게 다양한 식물들을 대상으로 하였기 때문인 것이 라 생각된다. 실제로 미국에서는 선충저항성 식물을 이용한 윤 작법이 활용되고 있는데 이때 사탕무씨스트선충에 강한 저항 성을 보이는 야생사탕무가 이용되고 있다(Yu, 1984).

사탕무씨스트선충 감염지 대체작목 추천

사탕무씨스트선충 발생지역에서 배추 대체작목을 선정하거 나 종합관리방안 마련시 윤작 등에 활용할 수 있도록 사탕무씨 스트선충 씨스트가 전혀 형성되지 않은 130개 품종을 목록화 하였다(Table 3). 검정대상 품종 모두 씨스트가 전혀 형성되지 않아 비기주로 확인된 과(科)는 비름과, 초롱꽃과, 박과, 꿀풀 과, 백합과, 장미과, 운향과 등 7과이고 그 외 미나리과, 명아주 과, 국화과, 콩과, 화본과, 마디풀과, 가지과 등 7과는 작물 및 품 종에 따라 약감수성 또는 비기주에 혼재하여 분포하였다. 셀러 리, 당근, 도라지, 더덕, 잔대, 국화, 상추, 삽주, 오이, 참외, 호박, 수박, 콩, 감초, 들깨, 부추, 파, 백합, 양파, 귀리, 사과, 배, 장미, 감귤, 가지, 토마토 등은 검정대상 품종에서 사탕무씨스트선충 이 전혀 발생하지 않은 저항성/비기주 작물인 것으로 나타났다.

따라서 사탕무시스트선충 감염지에서는 높은 감수성을 가 진 배추, 무, 양배추, 열무, 케일, 청경채, 겨자 등 십자화과 작물 과 선충 증식이 가능한 중감수성 품종은 재배를 하지 않는 것이 바람직하다. 사탕무씨스트선충 감염지에서는 Table 3에 기재 된 사탕무시스트선충이 전혀 증식되지 않는 저항성/비기주 품 종을 활용하여 윤작을 통해 장기적인 관리를 해야 사탕무씨스 트선충의 피해와 확산을 줄일 수 있을 것으로 판단된다.

세계적으로 십자화과 및 명아주과 식물에 매우 큰 피해를 주 고 있는 사탕무씨스트선충이 2011년도에 우리나라 고랭지배 추 재배지에서 피해가 확인된 이후 지속적으로 발생면적이 증 가하고 있는 실정이다(Kwon et al., 2016). 사탕무씨스트선충 의 확산을 효과적으로 억제하지 못할 경우 우리나라 고랭지 배 추 생산의 중심지인 강원도지역에 경제적으로 큰 타격이 올 수 있으며, 그로 인해 고랭지배추 수급차질로 인한 파동이 예상된 다. 또한 전국적으로 확산될 경우 김치가 주요 부식채소인 우리 나라의 식생활 특성을 고려할 때 전국적인 배추와 무 생산에도 큰 차질이 예상된다. 따라서 조기에 확산 방지대책이 강구되어 야 할 것이다. 유럽이나 미국 등 외국에서 활용되고 있는 사탕 무씨스트선충 관리방법으로는 재배지의 위생관리, 비기주작 물 윤작, 조기정식, 살선충제 사용, 유인작물(trap crop) 활용, 저항성 작물 재배 등이 있다. 미국의 와이오밍대학교에서는 이 러한 방법들을 종합하여 가장 효율적인 사탕무시스트선충 관 리 방법으로 재배지 청결관리 + 비기주작물 윤작 + 제초 + 유인 작물 활용을 추천하고 있다(Koch et al., 1998). 콩이나 옥수수, 보리를 수확한 후 저항성 무(oil radish)를 유인작물(trap crop) 로 심은 경우 사탕무씨스트선충 밀도가 50~75% 정도 감소하 였다. 그러나 윤작이 사탕무씨스트선충 관리를 위해 매우 중요 한 요소이지만 2~3년 이상 지속적으로 사용하면 효과가 낮아 진다(Smith et al., 2004; Koch et al., 1998; Koch and Gray, 1997). 따라서 와이오밍 등지에서는 선충약제를 사용하면서 저항성 사탕무를 이용한 윤작법을 활용한다(Griffin, 1987). 우 리나라에서도 사탕무씨스트선충의 효율적인 관리를 통해 확산 을 방지하기 위해 다양한 연구가 추진되고 있는데, 본 연구결과 에서 비기주작물로 선정된 품종을 이용하면 효과적인 관리체 계를 수립하는데 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다. 또한 사 탕무씨스트선충이 발생된 태백시 등 고랭지 배추재배지에서 경제성 및 지리적, 기후적 특성을 고려하여 본 연구결과에서 저 항성/비기주작물로 확인된 작물 중에서 배추 대체작물을 선정 하여 활용한다면 사탕무씨스트선충의 피해와 확산을 줄이는 데에도 도움이 될 것으로 기대된다.