일본잎갈나무 잎마름병 병원균(Pestalotiopsis kenyana) 인공접종 후 전사체 분석을 통한 저항성 후보 유전자 탐색

김찬웅1*, 김군보2, 홍순천1, 강규석1

(1서울대학교 농림생물자원학부, 2서울대학교 식물병원)

Identification of candidate resistance genes through transcriptome analysis following artificial inoculation of Larix kaempferi with the needle blight pathogen (Pestalotiopsis kenyana)

Chanwoong Kim1*,Goon-Bo Kim2,Sun-Cheon Hong1, Kyu-Suk Kang1

(1Department of Agriculture, Forestry and Bioresources, Seoul National University,

2Plant Health Center, Seoul National University)

요약: Pestalotiopsis kenyana는 2022년 일본잎갈나무 채종원과 묘포장에서 발생한 수관 고사의 주요 원인균으로 보고되었으며, 현재까지도 지속적인 피해를 유발하고 있다. 본 연구는 전사체 분석을 통해 P. kenyana 감염에 대한 일본잎갈나무의 저항성과 감수성 기작을 규명하고자 하였다. 인공접종 후 디지털 이미지 분석을 통해 병해 심각도를 정량화하여 저항성 및 감수성 후보군을 선발하고, 접종 후 0, 2, 7, 10일 시점의 시료를 비교 분석하였다. 그 결과, 저항성 군과 감수성 군 간 숙주의 면역 반응 양상이 상이하게 나타났다. 두 그룹은 자스몬산 신호전달 경로의 유전자 발현 양상에서 차이가 나타났으며 효과기 유도 면역(Effector-triggerd immunity, ETI)과 관련된 SGT1, RAR1 유전자와 NBS-LRR 계열 유전자의 발현 수준이 감수성 그룹에서 상대적으로 낮게 나타났다. 본 연구는 ETI 활성화와 호르몬 매개 방어 반응 조절이 일본잎갈나무의 P. kenyana 잎마름병 저항성과 밀접하게 연관되어 있음을 제시하며, 저항성 육종 전략 수립을 위한 기초 자료를 제공한다.

Abstract: Pestalotiopsis kenyana has been reported as a major causal agent of severe crown dieback in Larix kaempferi seed orchards and nurseries in 2022, and it continues to cause persistent damage. This study aimed to elucidate the molecular mechanisms underlying resistance and susceptibility of Larix kaempferi to P. kenyana infection through transcriptome analysis. Following artificial inoculation, disease severity was quantitatively quantified using digital image analysis, and putative resistant and susceptible groups were selected. Samples collected at 0, 2, 7, and 10 days post inoculation were subjected to comparative transcriptome analysis. As a result, distinct host immune response patterns were observed between the resistant and susceptible groups. The two groups differed in the expression patterns of genes involved in jasmonic acid signaling, and the expression levels of effector-triggered immunity (ETI)-related genes, including SGT1 and RAR1, as well as NBS-LRR genes, were relatively lower in the susceptible group. These findings suggest that ETI activation and hormone-mediated defense regulation are closely associated with resistance to P. kenyana needle blight in Larix kaempferi , providing fundamental information for establishing resistance breeding strategies.

사사: 본 연구는 산림청의 `산림의 가치증진을 위한 임업기술 첨단화 및 스마트조림 현장 맞춤형 전문인력 양성`[RS-2024-00404133]의 지원에 의해 이루어진 것임.