[논문 리뷰] Biochemical mechanism of resistance in some Brassica genotypes against Lipaphis erysimi (Kaltenbach) (Homoptera: Aphididae)

Sarwan Kumar, Manjeet Kaur Sangha|arXiv (Cornell University)|2017. 03. 23.

Insect-Plant Interactions and Control참고 문헌 13인용 수 5

한 줄 요약

이 연구는 배추속 식물 유전자형이 애벌레인 Lipaphis erysimi에 대한 생화학적 저항 메커니즘을 규명하여, 이소티오시아네이트, 총 페놀 및 오르토-다이하이드록시 페놀 농도가 높을수록 애벌레 감염 빈도가 감소함을 밝혔다. 저항성이 높은 유전자형인 Eruca sativa T 27과 B. carinata DLSC 2는 각각 식물당 4.7마리 및 20.9마리의 애벌레를 기록했고, 수확 손실도 각각 5.79%와 10.59%로 최소화되어 이러한 식물성 화합물의 보호 기능을 확인하였다.

ABSTRACT

Two years study was carried out during 2006-07 and 2007-08 crop seasons to study the response of different genotypes of oilseeds Brassica to Lipaphis erysimi (Kaltenbach) infestation both under field and screen house conditions and to find out the relationship of various biochemical constituents to aphid infestation. Among the various genotypes, the population of L. erysimi was significantly high on Brassica rapa variety brown sarson cv. BSH 1 and B. rapa var. yellow sarson cv. YST 151 in unprotected set i.e. 53.7 and 52.3 aphids/ plant, respectively. However, it was the lowest on Eruca sativa cv. T 27 (4.7 aphids/plant) followed by B. carinata cv. DLSC 2 (20.9 aphids/ plant) which suffered the least yield loss i.e. 5.79 and 10.59 per cent, respectively. Almost similar trend was observed in seedling mortality, which was the maximum in BSH 1 and YST 151, while no seedling mortality was observed in the case of T 27 during both the years of study. Analysis of various biochemical constituents revealed that glucosinolates, total phenols and ortho-dihydroxy phenols had inverse relationship with the aphid infestation. Higher amount of these biochemical constituents in T 27 and DLSC 2 was responsible for lower aphid infestation on these genotypes.

연구 동기 및 목표

• 현장 및 온실 조건에서 다양한 Brassica 유전자형의 Lipaphis erysimi에 대한 저항 반응을 평가하기 위해.
• 애벌레 공격에 대한 저항과 관련된 생화학적 성분을 규명하기 위해.
• 특정 식물성 화합물의 농도와 애벌레 개체수 및 수확 손실 간의 상관관계를 분석하기 위해.
• 이소티오시아네이트, 총 페놀 및 오르토-다이하이드록시 페놀의 역할이 저항성 유도에 미치는 영향를 규명하기 위해.

제안 방법

• 2006–2007년과 2007–2008년 두 번의 작물 생장기 동안 현장 및 온실 실험을 실시하여 다양한 Brassica 유전자형의 애벌레 감염 수준을 평가하였다.
• 식물당 애벌레 수를 기록하여 각 유전자형 간 감염 수준을 정량화하였다.
• 잎 조직에서 이소티오시아네이트, 총 페놀 및 오르토-다이하이드록시 페놀의 농도를 생화학적 분석으로 측정하였다.
• 수확 손실과 이랑 죽음률을 평가하여 애벌레 감염이 농업적 영향을 미치는 정도를 분석하였다.
• 통계적 분석을 통해 생화학적 성분과 애벌레 개체수 간의 상관관계를 검토하였다.
• 상관관계 분석을 통해 저항성 관련 식물성 화합물과 애벌레 감염 빈도 사이의 반비례 관계를 규명하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 현장 및 온실 조건에서 어떤 Brassica 유전자형이 가장 낮은 애벌레 감염 수준을 보였는가?
• RQ2 어떤 생화학적 성분이 Lipaphis erysimi 감염 감소와 유의미하게 상관관계가 있는가?
• RQ3 이소티오시아네이트, 총 페놀 및 오르토-다이하이드록시 페놀의 농도는 애벌레 개체수와 어떻게 관련이 있는가?
• RQ4 이러한 식물성 화합물은 수확 손실과 이랑 죽음률에 어느 정도의 영향을 미치는가?
• RQ5 특정 생화학적 마커가 Brassica 종에서 L. erysimi에 대한 저항성을 예측할 수 있는가?

주요 결과

• Eruca sativa 품종 T 27는 식물당 4.7마리의 애벌레를 기록하여 다른 유전자형보다 유의미하게 낮은 감염 수준을 보였다.
• B. carinata 품종 DLSC 2는 식물당 20.9마리의 애벌레를 기록했고, 수확 손실률은 10.59%에 그쳐 강력한 저항성을 나타내었다.
• Brassica rapa 품종 BSH 1과 YST 151는 각각 식물당 53.7마리 및 52.3마리의 애벌레를 기록했고, 수확 손실이 가장 컸다.
• 이소티오시아네이트, 총 페놀 및 오르토-다이하이드록시 페놀의 농도와 애벌레 개체수 사이에 강한 반비례 상관관계가 관찰되었다.
• T 27에서는 이랑 죽음률이 기록되지 않았고, BSH 1과 YST 151는 가장 높은 이랑 죽음률을 보였다.
• 저항성 수준이 가장 높은 경우는 이소티오시아네이트 및 페놀 화합물, 특히 오르토-다이하이드록시 페놀의 농도가 높은 경우였다.