종 특이 primer를 이용한 옥수수 오염 Fusarium verticillioides의 PCR 검출

Abstract

Fusarium verticillioides(완전세대: Gibberella moniliformis)는 Gibberellea fujikuroi 종 복합체에 속하는 식물병원균으로서 옥수수의 줄기와 이삭에 썩음병을 일으킬 뿐 아니라 인축에 중독증을 일으키는 fumonisin 곰팡이 독소를 생산한다. 본 연구의 목적은 옥수수에 주로 발생하는 fumonisin 생성가능 G. fujikuori 종 복합체 소속 Fusarium 곰팡이 중 F. verticillioides와 그 외 F. proliferatum, F. fujikuori 등을 서로 구별할 수 있는 종 특이적 PCR primer 조합을 개발하는 것이다. RNA polymerase II beta subunit 유전자(RPB2)의 염기서열로부터 제작된 특이 primer 조합(RVERT1와 RVERT2)은 우리나라 옥수수에서 분리한 잠재적인 fumonisin 생성 G. fujikuori 종 복합체 균주 중 오직 F. verticillioides로부터 208 bp 크기의 단일 DNA 절편을 증폭하였다. 한편 F. verticillioides를 포함한 모든 조사균주는 fumonisin 생합성에 필수적인 FUM1 유전자를 포함하고 있었다. 개발된 특이 primer 조합의 검출한계는 분석 곰팡이 DNA 0.125 pg/<TEX>${\mu}l$</TEX> 수준이었다. 한편, 같은 primer 조합으로 Fusarium spp.에 오염된 옥수수 시료의 게놈 DNA로부터 F. verticillioides 특이 DNA 절편이 증폭되었다. 이와 같은 결과를 종합할 때, 본 연구에서 개발된 primer 조합은 여러 곡물 시료에 오염되어 있는 F. verticillioides 균주의 검출과 종 동정에 유용하게 사용될 것이다. Fusarium verticillioides (teleomorph: Gibberella moniliformis), a member of the Gibberellea fujikuroi species complex, causes rots of corn stalks and ears, and produces a group of mycotoxins known as fumonisins that are harmful to animals and humans. Here, we focus on the development of a species-specific PCR primer set for differentiating F. verticillioides from other fumonisin-producing Fusarium species belonging to the species complex, such as F. proliferatum, F. fujikuroi, and F. subglutinans that are frequently associated with corn. The specific primers (RVERT1 and RVERT2) derived from the nucleotide sequences of RNA polymerase II beta subunit (RPB2) gene amplified a 208 bp-DNA fragment from only F. verticillioides isolates among the potential fumonisin-producing species examined; all of these isolates were shown to carry FUM1 required for fumonisin biosynthesis. The PCR detection limit using this specific primer set was approximately 0.125 pg/<TEX>${\mu}l$</TEX> genomic DNA of F. verticillioides. In addition, the F. verticillioides-specfic fragment was successfully amplified from genomic DNAs of corn samples contaminated with Fusarium spp. This primer set would provide a useful tool for the detection and differentiation of potential fumonisin-producing F. verticillioides strains in cereal samples.