[학위논문]키틴 분해 효소를 생산하는 토양유래 미생물을 이용한 식물병원성 곰팡이 방제에서의 키틴 분해 효소의 역할 (A)functional roles of a Chitinase to Control Phytopathogenic Fungi by Soil-borne Bacterium that Produces a Chitin Degradation Enzyme원문보기
식물병 방제를 위한 생물학적 방제제인 Chromobacterium sp. C-61은 강력한 키틴분해능력과 항균활성 능력을 지니고 있는 미생물이다. 하지만 균주에서 생산하는 키틴분해효소, 즉 chitinase와 항균활성과의 직접적인 관계에 대한 연구는 전무한 상태이다. 따라서, 본 연구에서는 키틴 분해 효소 생산을 하지 못하는 돌연변이 균주를 이용하여 키틴분해효소의 항균활성 능력과의 관계를 알아보고자 하였다. Chromobacterium sp. C-61의 chi54유전자의 돌연변이주와 야생형 유전자를 218번째 아미노산인 Threonine을 Serine으로 치환한 T218S 돌연변이주를 ...
식물병 방제를 위한 생물학적 방제제인 Chromobacterium sp. C-61은 강력한 키틴분해능력과 항균활성 능력을 지니고 있는 미생물이다. 하지만 균주에서 생산하는 키틴분해효소, 즉 chitinase와 항균활성과의 직접적인 관계에 대한 연구는 전무한 상태이다. 따라서, 본 연구에서는 키틴 분해 효소 생산을 하지 못하는 돌연변이 균주를 이용하여 키틴분해효소의 항균활성 능력과의 관계를 알아보고자 하였다. Chromobacterium sp. C-61의 chi54유전자의 돌연변이주와 야생형 유전자를 218번째 아미노산인 Threonine을 Serine으로 치환한 T218S 돌연변이주를 marker exchange mutagenesis를 이용하여 조제하였다. 이들 돌연변이주의 키틴분해 능력을 단백질 전기영동과 chitin배지에서 확인한 결과, 키틴 분해 능력이 전혀 없는 Chi54돌연변이 균주와 키틴 분해능력이 2배 향상된 T218S 돌연변이 균주를 확보하였다. 하지만, 식물병원성 곰팡이인 Alternaria longipes와 Rhizoctonia solani 에 대한 항균활성 능력실험에서는 돌연변이 균주와 모균주사이의 항균활성 능력의 차이는 확인되지 않았다. 이러한 결과를 통해 Chromobacterium sp. C-61에서 생산하는 chitinase는 식물병원성 곰팡이의 생육억제에 큰 영향을 주고 있지 않음을 알수 있었다. 하지만 chitinase에 의한 항균활성 능력을 나타냄에 있어서 Chromobacterium sp. C-61에서 생산되는 2차 대사산물과의 공생작용을 통해서 이러한 결과를 나타내는 것으로 확인할 수 있었다.
식물병 방제를 위한 생물학적 방제제인 Chromobacterium sp. C-61은 강력한 키틴분해능력과 항균활성 능력을 지니고 있는 미생물이다. 하지만 균주에서 생산하는 키틴분해효소, 즉 chitinase와 항균활성과의 직접적인 관계에 대한 연구는 전무한 상태이다. 따라서, 본 연구에서는 키틴 분해 효소 생산을 하지 못하는 돌연변이 균주를 이용하여 키틴분해효소의 항균활성 능력과의 관계를 알아보고자 하였다. Chromobacterium sp. C-61의 chi54유전자의 돌연변이주와 야생형 유전자를 218번째 아미노산인 Threonine을 Serine으로 치환한 T218S 돌연변이주를 marker exchange mutagenesis를 이용하여 조제하였다. 이들 돌연변이주의 키틴분해 능력을 단백질 전기영동과 chitin배지에서 확인한 결과, 키틴 분해 능력이 전혀 없는 Chi54돌연변이 균주와 키틴 분해능력이 2배 향상된 T218S 돌연변이 균주를 확보하였다. 하지만, 식물병원성 곰팡이인 Alternaria longipes와 Rhizoctonia solani 에 대한 항균활성 능력실험에서는 돌연변이 균주와 모균주사이의 항균활성 능력의 차이는 확인되지 않았다. 이러한 결과를 통해 Chromobacterium sp. C-61에서 생산하는 chitinase는 식물병원성 곰팡이의 생육억제에 큰 영향을 주고 있지 않음을 알수 있었다. 하지만 chitinase에 의한 항균활성 능력을 나타냄에 있어서 Chromobacterium sp. C-61에서 생산되는 2차 대사산물과의 공생작용을 통해서 이러한 결과를 나타내는 것으로 확인할 수 있었다.
The biocontrol agents for plant diseases, Chromobacterium sp. C-61, possess a strong chitinolytic activity and antifungal activity in vitro. However, little is known about the regulation and role of chitinases in antimicrobial activity and biocontrol. A study was undertaken to identify mutants of bo...
The biocontrol agents for plant diseases, Chromobacterium sp. C-61, possess a strong chitinolytic activity and antifungal activity in vitro. However, little is known about the regulation and role of chitinases in antimicrobial activity and biocontrol. A study was undertaken to identify mutants of both microorganism affected in chitinase production and to evaluate their biocontrol efficacy. To investigate functional role of extracellular chitinase of Chromobacterium sp. C-61, a gene encoding chitinase(chi54) of Chromobacterium sp. C-61 was previously cloned. Through the site direct mutagenesis, a clone which mutated on the nonconserved residues at T218S showed a strong chitin degradation ability. In this study, chitinase knock-out mutant of Chromobacterium sp. C-61 was constructed through marker exchange mutagenesis by insertion of nptII cassette into open reading frame of Chi54. To gain the superior activity of chitinase strain C-61, we performed mutation that was replaced the mutated chi54 gene to the complete chi54 gene containing T218S of Chromobacterium sp. C-61. The chitinase activity of the T218S mutant was 1.5 fold higher than that of wild-type strain, meanwhile no chitinase activity was detected in the chi54 mutant in the polyacrylamide gel and chitinase assay on the gel.. However, antifungal activity against Alternaria longipes and Rhizoctonia solani were similar among wild-type strain, Chi54 mutant, and T218S mutant. These results demonstrated that production of chitinase on Chromobacterium sp. C-61 may not play a major role in inhibition of phytopathogenic fungi, but growth inhibition of phytopathogenic fungi could be result of combinations of production of other secondary metabolites and other extracellular enzymes.
The biocontrol agents for plant diseases, Chromobacterium sp. C-61, possess a strong chitinolytic activity and antifungal activity in vitro. However, little is known about the regulation and role of chitinases in antimicrobial activity and biocontrol. A study was undertaken to identify mutants of both microorganism affected in chitinase production and to evaluate their biocontrol efficacy. To investigate functional role of extracellular chitinase of Chromobacterium sp. C-61, a gene encoding chitinase(chi54) of Chromobacterium sp. C-61 was previously cloned. Through the site direct mutagenesis, a clone which mutated on the nonconserved residues at T218S showed a strong chitin degradation ability. In this study, chitinase knock-out mutant of Chromobacterium sp. C-61 was constructed through marker exchange mutagenesis by insertion of nptII cassette into open reading frame of Chi54. To gain the superior activity of chitinase strain C-61, we performed mutation that was replaced the mutated chi54 gene to the complete chi54 gene containing T218S of Chromobacterium sp. C-61. The chitinase activity of the T218S mutant was 1.5 fold higher than that of wild-type strain, meanwhile no chitinase activity was detected in the chi54 mutant in the polyacrylamide gel and chitinase assay on the gel.. However, antifungal activity against Alternaria longipes and Rhizoctonia solani were similar among wild-type strain, Chi54 mutant, and T218S mutant. These results demonstrated that production of chitinase on Chromobacterium sp. C-61 may not play a major role in inhibition of phytopathogenic fungi, but growth inhibition of phytopathogenic fungi could be result of combinations of production of other secondary metabolites and other extracellular enzymes.
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