농약의 무분별한 사용은 일시적으로 작물의 질병을 억제하고 수확량을 향상시킴에도 불구하고 인간과 동물의 건강, 토양, 수질 및 전반적인 환경 개체에 간과할 수 없는 부작용을 일으킬 수 있다. 지금까지 환경적으로 안전하고 경제적으로 실현 가능한 대체 소스를 얻기 위해 in-vitro 및 in-vivo 조건 하에서의 방대하고 집중적인 연구 작업이 수행되어왔다. 이 노력은 지속가능한 농업기술을 도입하는데 있어 놀라운 발전을 보여주어 왔고 이러한 친환경 농업의 주요한 작용제는 토양 미생물이다. 그러나 토양으로부터의 자연적인 산물을 충분히 활용하고 기초 수준의 문제를 해결하기 위한 작업은 초기 단계에 있으며 많은 것들에 대해 접근이 제한되어 있다. 본 연구는 방대한 자연 산물을 이용하여 in-vitro 및 in-vivo 조건 하에서 미생물의 생물학적 및 비생물학적 식물 스트레스 관리를 위한 미생물의 분리 및 평가를 전반적인 목표로 설정하여 시작되었다. 본 연구에서 사용된 길항 미생물은 전라남도 무안 일대의 염류성 토양으로부터 그람 양성, ...
농약의 무분별한 사용은 일시적으로 작물의 질병을 억제하고 수확량을 향상시킴에도 불구하고 인간과 동물의 건강, 토양, 수질 및 전반적인 환경 개체에 간과할 수 없는 부작용을 일으킬 수 있다. 지금까지 환경적으로 안전하고 경제적으로 실현 가능한 대체 소스를 얻기 위해 in-vitro 및 in-vivo 조건 하에서의 방대하고 집중적인 연구 작업이 수행되어왔다. 이 노력은 지속가능한 농업기술을 도입하는데 있어 놀라운 발전을 보여주어 왔고 이러한 친환경 농업의 주요한 작용제는 토양 미생물이다. 그러나 토양으로부터의 자연적인 산물을 충분히 활용하고 기초 수준의 문제를 해결하기 위한 작업은 초기 단계에 있으며 많은 것들에 대해 접근이 제한되어 있다. 본 연구는 방대한 자연 산물을 이용하여 in-vitro 및 in-vivo 조건 하에서 미생물의 생물학적 및 비생물학적 식물 스트레스 관리를 위한 미생물의 분리 및 평가를 전반적인 목표로 설정하여 시작되었다. 본 연구에서 사용된 길항 미생물은 전라남도 무안 일대의 염류성 토양으로부터 그람 양성, 포자 형성, 내염성 및 내열성 특징을 가지는 Bacillus 종을 분리하였다. 이 균주는 16s rRNA 서열을 기반으로 Bacillus velezensis AR1로 동정되었다. In-itro 조건에서 시험 박테리아를 조사한 결과, 실험에서 사용된 식물 병원균의 성장은 이 균주의 휘발성화합물의 작용 결과 7.2 ~ 26.5mm로 성장이 억제되었고, 대치배양 결과 식물 병원균의 성장 억제율은 8.3 ~ 100%로 나타났다. 또한 이 균주는 식물 성장 촉진에 직간접적인 역할을 하는 여러 생화학 물질을 생산했다. 식물성장조절호르몬, 촉매효소, siderophores, 암모니아 등의 생성은 분리된 균주의 가장 중요한 특징이다. 또한, 식물의 생장 촉진 효능에 대한 분석은 난용성 식물 양분에 대한 가용성을 확인하여 수행하였다. 거의 용해되지 않는 식물 영양소의 가용화에 대. 이 분리한 균주 AR1은 불용성인과 아연에 대해 현저한 가용성을 보였다. Ethyl acetate 분획으로부터 생리활성 2차 대사물질을 정제하고, 양성자(1H) 및 탄소(13C)을 활용한 핵 자기공명(NMR)법으로 그 정제된 물질을 확인하였다. 이종핵 다중결합 상관성 분석으로부터 정제된 화합물은 monomethyl succinate (MMSucc)로 확인되었다. 이 유기 화합물의 항진균 활성을 조사한 결과, MMSucc의 25 ~ 550μg mL-1 농도 범위에서 R. solani, S.sclerotiorum, B. cinerea에 대해 각각 5.7~100%, 8.8~96.7%, 7.2~71.3%의 성장 억제를 보였다. 또한, n-butanol 추출물을 정제하는 과정에서 dipeptide 아미노산 유기 화합물인5-N-tyrosinylornithine이라는 새로운 화합물도 확인하였다. in-vivo 조건에서 세균의 식물 생장 촉진 역할을 확인하기 위해 참깨 (Sesamum Indicum L.)에서 잎반점병을 일으키는 병원균인 Alternaria sesami에 대해 분리한 균주의 병 방제 효과를 알아보기 위해 포트 실험을 수행하였다. 그 결과, AR1처리구 및 살균제 처리구의 잎 반점병 심각도가 10% 미만으로 감소하였다. 이는 AR1의 배양액에서 생성된 생리 활성을 나타내는 2차 대사 산물 때문인 것으로 사료된다. 또한, 분리된 균주는 식물 방어 관련 생화학물질인 페놀, 플라보노이드 및 잎 아미노산 프롤린도 유도하였으며 작물 최 상부 잎에서 GA, IAA, 엽록소 및 총 인 함량도 수치도 더 높았다. 비생물학적 식물 스트레스에 대한 연구, 주로 in-vivo 조건에서 염도에 대한 연구 결과도 중요했다. 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) deaminase를 생성하는 미생물은 환경적으로 스트레스를 받는 조건하에서 식물의 성장을 촉진하는데 그 결과, 분리된 균주가 최대 200mM NaCl 농도까지의 식물 스트레스 내성을 유발하여 건강한 식물 스탠드와 더 긴 뿌리를 생성할 수 있음을 보여주었다. 이는 아마도 식물 endogenous indole-acetic, gibberellic acids, antioxidative enzymes, proline 및 total phenolic의 함량 증가 때문으로 사료된다. 또한 AR1 배양 상층액의 보충제와의 시너지 효과를 조사하기 위해 두 가지 보충제를 사용하였다. 생물 검정 결과, 보충제를 혼합한 처리구는 G. cingulata의 생육억제 활성이 81.5%까지 증가하였다. AR1배양 상층액 단독 처리구 및 배양 상층액과 neem oil 및 sulfur solution을 각각 복합 처리한 결과, 복숭아 (Prunus persica) 열매의 병 발생율을 90% 이상 억제하였다. 따라서 식물 생장 촉진 및 조절, 강한 항균활성과 같은 다양한 B. velezensis AR1 특성을 종합해 볼 때 B. velezensis AR1은 생물학적 제제로서 권장할 수 있다. 그러나 분자 수준에서의 작용 기작, 활성을 가지는 여러가지 대사물질의 분리, 현장에서의 균주 대량 배양 및 적용 및 다른 해충과 곤충에 대한 추가 연구에 대한 B. velezensis AR1의 제약 가치는 향후 연구될 전망이다.
농약의 무분별한 사용은 일시적으로 작물의 질병을 억제하고 수확량을 향상시킴에도 불구하고 인간과 동물의 건강, 토양, 수질 및 전반적인 환경 개체에 간과할 수 없는 부작용을 일으킬 수 있다. 지금까지 환경적으로 안전하고 경제적으로 실현 가능한 대체 소스를 얻기 위해 in-vitro 및 in-vivo 조건 하에서의 방대하고 집중적인 연구 작업이 수행되어왔다. 이 노력은 지속가능한 농업기술을 도입하는데 있어 놀라운 발전을 보여주어 왔고 이러한 친환경 농업의 주요한 작용제는 토양 미생물이다. 그러나 토양으로부터의 자연적인 산물을 충분히 활용하고 기초 수준의 문제를 해결하기 위한 작업은 초기 단계에 있으며 많은 것들에 대해 접근이 제한되어 있다. 본 연구는 방대한 자연 산물을 이용하여 in-vitro 및 in-vivo 조건 하에서 미생물의 생물학적 및 비생물학적 식물 스트레스 관리를 위한 미생물의 분리 및 평가를 전반적인 목표로 설정하여 시작되었다. 본 연구에서 사용된 길항 미생물은 전라남도 무안 일대의 염류성 토양으로부터 그람 양성, 포자 형성, 내염성 및 내열성 특징을 가지는 Bacillus 종을 분리하였다. 이 균주는 16s rRNA 서열을 기반으로 Bacillus velezensis AR1로 동정되었다. In-itro 조건에서 시험 박테리아를 조사한 결과, 실험에서 사용된 식물 병원균의 성장은 이 균주의 휘발성화합물의 작용 결과 7.2 ~ 26.5mm로 성장이 억제되었고, 대치배양 결과 식물 병원균의 성장 억제율은 8.3 ~ 100%로 나타났다. 또한 이 균주는 식물 성장 촉진에 직간접적인 역할을 하는 여러 생화학 물질을 생산했다. 식물성장조절호르몬, 촉매효소, siderophores, 암모니아 등의 생성은 분리된 균주의 가장 중요한 특징이다. 또한, 식물의 생장 촉진 효능에 대한 분석은 난용성 식물 양분에 대한 가용성을 확인하여 수행하였다. 거의 용해되지 않는 식물 영양소의 가용화에 대. 이 분리한 균주 AR1은 불용성인과 아연에 대해 현저한 가용성을 보였다. Ethyl acetate 분획으로부터 생리활성 2차 대사물질을 정제하고, 양성자(1H) 및 탄소(13C)을 활용한 핵 자기공명(NMR)법으로 그 정제된 물질을 확인하였다. 이종핵 다중결합 상관성 분석으로부터 정제된 화합물은 monomethyl succinate (MMSucc)로 확인되었다. 이 유기 화합물의 항진균 활성을 조사한 결과, MMSucc의 25 ~ 550μg mL-1 농도 범위에서 R. solani, S.sclerotiorum, B. cinerea에 대해 각각 5.7~100%, 8.8~96.7%, 7.2~71.3%의 성장 억제를 보였다. 또한, n-butanol 추출물을 정제하는 과정에서 dipeptide 아미노산 유기 화합물인5-N-tyrosinylornithine이라는 새로운 화합물도 확인하였다. in-vivo 조건에서 세균의 식물 생장 촉진 역할을 확인하기 위해 참깨 (Sesamum Indicum L.)에서 잎반점병을 일으키는 병원균인 Alternaria sesami에 대해 분리한 균주의 병 방제 효과를 알아보기 위해 포트 실험을 수행하였다. 그 결과, AR1처리구 및 살균제 처리구의 잎 반점병 심각도가 10% 미만으로 감소하였다. 이는 AR1의 배양액에서 생성된 생리 활성을 나타내는 2차 대사 산물 때문인 것으로 사료된다. 또한, 분리된 균주는 식물 방어 관련 생화학물질인 페놀, 플라보노이드 및 잎 아미노산 프롤린도 유도하였으며 작물 최 상부 잎에서 GA, IAA, 엽록소 및 총 인 함량도 수치도 더 높았다. 비생물학적 식물 스트레스에 대한 연구, 주로 in-vivo 조건에서 염도에 대한 연구 결과도 중요했다. 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) deaminase를 생성하는 미생물은 환경적으로 스트레스를 받는 조건하에서 식물의 성장을 촉진하는데 그 결과, 분리된 균주가 최대 200mM NaCl 농도까지의 식물 스트레스 내성을 유발하여 건강한 식물 스탠드와 더 긴 뿌리를 생성할 수 있음을 보여주었다. 이는 아마도 식물 endogenous indole-acetic, gibberellic acids, antioxidative enzymes, proline 및 total phenolic의 함량 증가 때문으로 사료된다. 또한 AR1 배양 상층액의 보충제와의 시너지 효과를 조사하기 위해 두 가지 보충제를 사용하였다. 생물 검정 결과, 보충제를 혼합한 처리구는 G. cingulata의 생육억제 활성이 81.5%까지 증가하였다. AR1배양 상층액 단독 처리구 및 배양 상층액과 neem oil 및 sulfur solution을 각각 복합 처리한 결과, 복숭아 (Prunus persica) 열매의 병 발생율을 90% 이상 억제하였다. 따라서 식물 생장 촉진 및 조절, 강한 항균활성과 같은 다양한 B. velezensis AR1 특성을 종합해 볼 때 B. velezensis AR1은 생물학적 제제로서 권장할 수 있다. 그러나 분자 수준에서의 작용 기작, 활성을 가지는 여러가지 대사물질의 분리, 현장에서의 균주 대량 배양 및 적용 및 다른 해충과 곤충에 대한 추가 연구에 대한 B. velezensis AR1의 제약 가치는 향후 연구될 전망이다.
Despite their temporal crop disease suppression and yield improvement roles, uncontrolled utilization of agrochemicals has unignorable negative impact on human health, animal life, qualities of soil and water, as well as the overall environment entities. So far, tremendous and intensive research wor...
Despite their temporal crop disease suppression and yield improvement roles, uncontrolled utilization of agrochemicals has unignorable negative impact on human health, animal life, qualities of soil and water, as well as the overall environment entities. So far, tremendous and intensive research works at varying levels had been undertaken to get environmentally sound and economically feasible alternative sources. The effort has shown remarkable breakthroughs in introducing sustainable farming technology. The main agents in such environmentally friendly agriculture are soil microorganisms. However, the work done to fully utilize the natural grace in the soil and address the problems at the grassroots level is at its early stage and have limited access to many. As a part of the vast natural grace utilizers, the current work has been undertaken with the overall objective of isolation and evaluation of a bacterium for its biotic and abiotic plant stress management. A gram-positive, spore-forming, halotolerant, and thermophilic Bacillus species was screened from a soil in the Muan District, the Republic of Korea. Identification of the isolate as Bacillus velezensis AR1 was made through 16s rRNA sequence analysis. Investigation of the test bacterium under invitro condition demonstrated strong volatile and agar diffusible antimicrobial activities ranging from 7.2 to 26.5mm; and 8.3 to 100% growth inhibition, respectively, against the target phytopathogens. The strain also produced several biochemicals that have a direct and indirect contribution to the growth of the host plant. Production of plant growth-regulating hormones, catalytic enzymes, siderophores, ammonia, etc. are among the most important traits of the isolate. Further analysis on the solubilization of hardly soluble plant nutrients was another important trait to qualify the bacterium as plant growth-promoter. As such, the isolate AR1 showed a remarkable solubilizing activity on insoluble phosphorus and zinc sources. A bioactive secondary metabolite was purified from the active layer of ethyl acetate and further subjected to nuclear magnetic resonance (NMR) analysis. From the analysis of the heteronuclear multiple bond correlation (HMBC), the purified compound was identified as monomethyl succinate (MMSucc). The subsequent investigation of the antifungal activity of the organic compound resulted in growth inhibition of 5.7 to 100%, 8.8 to 96.7%, and 7.2 to 71.3% on R. solani, S. sclerotiorum and B. cinerea at 25 and 550µg mL-1 MMSucc, respectively. Furthermore, the purification process conducted on the n-butanol extract resulted in an identification of a new dipeptide amino acid organic compound called 5-N-tyrosinylornithine. This metabolite has also showed strong antifungal activity. Pot experiment was conducted to assess disease control efficacy of the isolate against Alternaria sesami, a causal pathogen of sesame (Sesamum indicum L.) leaf spot/blight. The result indicated that the sole and alternate application of AR1 with fungicide significantly suppressed disease severity by reducing it to less than 10%. The probable reason could be attributed to the antifungal secondary metabolites produced by the isolate in the culture broth. Furthermore, the isolate induced plant defense-related biochemicals viz., total phenolic and flavonoid contents, and amino acid proline concentration in the leaf. On top of that leaf GA and IAA, as well as leaf chlorophyll, and total phosphorus contents were also significantly improved due to the treatment effects. A study of the abiotic plant stress, mainly, salinity under in-vivo condition was also of the keynote. B. velezensis AR1 showed 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) deaminase activity indicating that it can assist plant growth under stressed conditions. The result revealed that the isolate could induce plant stress tolerance up to 200mM NaCl concentration, yielding healthy plant stands and longer roots. These might be due to the induction of increased plant endogenous plant auxin and GA, antioxidative enzymes, proline, and total phenolic contents. Furthermore, synergistic activity of AR1 cell free supernatant was evaluated by mixing with two supplementary products. The bioassay result indicated that the combined effects of the treatments increased the growth inhibition rate to 81.5% on G. cingulata. Supernatant of AR1 as well as the combined effect of supernatant and mixed neem oil and sulfur solution had also significantly inhibited lesion development on peach (Prunus persica) fruit by more than 90%. Therefore, from these broader spectrums of plant growth-promoting and regulating efficacy, as well as strong antimicrobial activities, B. velezensis AR1 can be recommended for biofertilization. However, the specific mode of action at the molecular level; isolation of several active metabolites; mass culturing and application at field level; further tests on other pests and insects as well as their pharmaceutical values will be in the future prospect of these works.
Despite their temporal crop disease suppression and yield improvement roles, uncontrolled utilization of agrochemicals has unignorable negative impact on human health, animal life, qualities of soil and water, as well as the overall environment entities. So far, tremendous and intensive research works at varying levels had been undertaken to get environmentally sound and economically feasible alternative sources. The effort has shown remarkable breakthroughs in introducing sustainable farming technology. The main agents in such environmentally friendly agriculture are soil microorganisms. However, the work done to fully utilize the natural grace in the soil and address the problems at the grassroots level is at its early stage and have limited access to many. As a part of the vast natural grace utilizers, the current work has been undertaken with the overall objective of isolation and evaluation of a bacterium for its biotic and abiotic plant stress management. A gram-positive, spore-forming, halotolerant, and thermophilic Bacillus species was screened from a soil in the Muan District, the Republic of Korea. Identification of the isolate as Bacillus velezensis AR1 was made through 16s rRNA sequence analysis. Investigation of the test bacterium under invitro condition demonstrated strong volatile and agar diffusible antimicrobial activities ranging from 7.2 to 26.5mm; and 8.3 to 100% growth inhibition, respectively, against the target phytopathogens. The strain also produced several biochemicals that have a direct and indirect contribution to the growth of the host plant. Production of plant growth-regulating hormones, catalytic enzymes, siderophores, ammonia, etc. are among the most important traits of the isolate. Further analysis on the solubilization of hardly soluble plant nutrients was another important trait to qualify the bacterium as plant growth-promoter. As such, the isolate AR1 showed a remarkable solubilizing activity on insoluble phosphorus and zinc sources. A bioactive secondary metabolite was purified from the active layer of ethyl acetate and further subjected to nuclear magnetic resonance (NMR) analysis. From the analysis of the heteronuclear multiple bond correlation (HMBC), the purified compound was identified as monomethyl succinate (MMSucc). The subsequent investigation of the antifungal activity of the organic compound resulted in growth inhibition of 5.7 to 100%, 8.8 to 96.7%, and 7.2 to 71.3% on R. solani, S. sclerotiorum and B. cinerea at 25 and 550µg mL-1 MMSucc, respectively. Furthermore, the purification process conducted on the n-butanol extract resulted in an identification of a new dipeptide amino acid organic compound called 5-N-tyrosinylornithine. This metabolite has also showed strong antifungal activity. Pot experiment was conducted to assess disease control efficacy of the isolate against Alternaria sesami, a causal pathogen of sesame (Sesamum indicum L.) leaf spot/blight. The result indicated that the sole and alternate application of AR1 with fungicide significantly suppressed disease severity by reducing it to less than 10%. The probable reason could be attributed to the antifungal secondary metabolites produced by the isolate in the culture broth. Furthermore, the isolate induced plant defense-related biochemicals viz., total phenolic and flavonoid contents, and amino acid proline concentration in the leaf. On top of that leaf GA and IAA, as well as leaf chlorophyll, and total phosphorus contents were also significantly improved due to the treatment effects. A study of the abiotic plant stress, mainly, salinity under in-vivo condition was also of the keynote. B. velezensis AR1 showed 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) deaminase activity indicating that it can assist plant growth under stressed conditions. The result revealed that the isolate could induce plant stress tolerance up to 200mM NaCl concentration, yielding healthy plant stands and longer roots. These might be due to the induction of increased plant endogenous plant auxin and GA, antioxidative enzymes, proline, and total phenolic contents. Furthermore, synergistic activity of AR1 cell free supernatant was evaluated by mixing with two supplementary products. The bioassay result indicated that the combined effects of the treatments increased the growth inhibition rate to 81.5% on G. cingulata. Supernatant of AR1 as well as the combined effect of supernatant and mixed neem oil and sulfur solution had also significantly inhibited lesion development on peach (Prunus persica) fruit by more than 90%. Therefore, from these broader spectrums of plant growth-promoting and regulating efficacy, as well as strong antimicrobial activities, B. velezensis AR1 can be recommended for biofertilization. However, the specific mode of action at the molecular level; isolation of several active metabolites; mass culturing and application at field level; further tests on other pests and insects as well as their pharmaceutical values will be in the future prospect of these works.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.