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문제 정의
- 따라서 본 연구는 우리나라에 자생하는 은행나무 부위별 추출물의 병원미생물과 해충에 대한 항균 및 살충 활성을 평가하고 은행나무 유래 천연 병해충방제제 개발을 위한 기초자료를 얻기 위하여 실시하였다.
- 본 연구는 국내산 은행나무(Ginkgo biloba) 뿌리, 열매껍질, 가지 등 부위별 추출물의 진균류, 일반세균 및 해충에 대한 생물활성을 조사하였다. 연구 결과 푸른 곰팡이병균(£ harzianum) 및 대장균(E.
- 본 연구는 국내에 자생하고 있는 은행나무(GZ가:go biloba) 뿌리, 열매껍질, 가지 부위별 항균, 항세균 및 살충 활성 능을 조사하고 병해충 방제를 위한 천연물농약으로서 잠재성을 알아보기 위하여 실시하였다. 연구결과 은행나무 추출물은 200 ug/disc수준에서 버섯 푸른곰팡이 , 병원균(Z har&anum)을 비롯한 곰팡이에 대해 in vitro 항균 활성을 보였으며 또한 A.
- 푸른곰팡이병 발생 억제효과 검정. 공시균으로는 양송이버섯 재배단지의 피해 시료에서 직접 분리한 푸른 곰팡이병원균(7: harzianum HBL-01)을 사용하였다.
제안 방법
- 항균활성 조사는 paper disc(8 mm)를 이용한 agar diffusion 법으로 실시하였으며, 검정배지는 세균의 경우 LB 배지를, 효모의 경우는 yeast extract-peptone-glucose 배지를, 곰팡이의 경우 potato dextrose agar(PDA) 배지를 사용하였다. 검정용 배지는 평판에 전배양액을 세균 및 효모의 경우 0.2-0.5%, 곰팡이의 경우 대략 ml당 106~108개의 포자농도가 되게 배지와 잘 혼합하여 25 m/씩 분주하여 조제하였다. 활성 검정은 조제된 배지에 살균된 paper disc에 50 uZ의 추출물을 분주한 후 곰팡이는 27-C에서 효모와 세균은 각각 30, 37℃ 배양기에서 배양한 후 형성된 저지환(직경)을 측정하여 조사하였다.
- 즉, 미송톱밥과 농도(100~2,000 ppm)별로 조정된 추출물과 잘 섞은 혼합물을 퇴비 배양상 표면에 1 cm 정도 도포하였다. 그 표면 위에 푸른곰팡이 병원균의 포자 현탁액(대략 m/당 IB개)을 분무접종하고 적당한 수분을 공급하여 주면서 푸른곰팡이병의 발생 및 생육정도를 주기별로 육안으로 조사하였다.
- 벼멸구에는 벼 유묘 상의 암컷 성충에 추출물을 공기분무기를 이용하여 뿌리는 spray법을, 배추좀나방 및 담배거세미나방은 배추잎을, 두 점박이응애에는 콩잎을, 복숭아혹진딧물에는 담배 잎을 추출물에 30초간 담근 후 꺼내어 그 위에 유충을 올려놓는 leaf-dipping법을 사용하였으며, 사육온도는 24~28℃, 상대습도는 50~80%이었다. 본 활성검정은 한국화학연구원 농약 활성 실에 의뢰하여 실시하였다.
- 공시균으로는 양송이버섯 재배단지의 피해 시료에서 직접 분리한 푸른 곰팡이병원균(7: harzianum HBL-01)을 사용하였다. 은행나무 추출물의 항균활성 검정은 버섯배양상 표면에서 실시하였다. 즉, 미송톱밥과 농도(100~2,000 ppm)별로 조정된 추출물과 잘 섞은 혼합물을 퇴비 배양상 표면에 1 cm 정도 도포하였다.
- 5%, 곰팡이의 경우 대략 ml당 106~108개의 포자농도가 되게 배지와 잘 혼합하여 25 m/씩 분주하여 조제하였다. 활성 검정은 조제된 배지에 살균된 paper disc에 50 uZ의 추출물을 분주한 후 곰팡이는 27-C에서 효모와 세균은 각각 30, 37℃ 배양기에서 배양한 후 형성된 저지환(직경)을 측정하여 조사하였다.
대상 데이터
- 푸른곰팡이병 발생 억제효과 검정. 공시균으로는 양송이버섯 재배단지의 피해 시료에서 직접 분리한 푸른 곰팡이병원균(7: harzianum HBL-01)을 사용하였다. 은행나무 추출물의 항균활성 검정은 버섯배양상 표면에서 실시하였다.
- 동결건조된 추출물시료는 dimethyl sulfoxide(DMSO)에 녹인 후 Triton X-100에 1% 농도로 희석하여 처리하였다. 대상해충은 벼멸구(Nilaparvata lugens), 배추좀나방 (plutella xylo Stella), 담배 거세 미나방 (Spodopfera litura), 복숭아 혹진딧물(myzus persicae), 두점박이응애 (Tetranychus Mrticae)를 사용하였다. 벼멸구에는 벼 유묘 상의 암컷 성충에 추출물을 공기분무기를 이용하여 뿌리는 spray법을, 배추좀나방 및 담배거세미나방은 배추잎을, 두 점박이응애에는 콩잎을, 복숭아혹진딧물에는 담배 잎을 추출물에 30초간 담근 후 꺼내어 그 위에 유충을 올려놓는 leaf-dipping법을 사용하였으며, 사육온도는 24~28℃, 상대습도는 50~80%이었다.
- 식물시료. 은행나무 시료는 강릉 지역에 자생하는 대략 100~600년된 은행나무로부터 잎, 줄기, 뿌리, 열매 부위를 대략 0.5~lkg씩 취하여 잘게 자른 후 건조시켜 마쇄기로 갈은 후 70% 메탄올로 추출하였다. 추출물은 여과지 (No 2, Toyo Roshi)를 사용하여 여과하고, 회전 감압증류기로 농축하고, 동결건조시킨 후 2~3℃에 보관하면서 본 검정시험에 사용하였다.
- 5~lkg씩 취하여 잘게 자른 후 건조시켜 마쇄기로 갈은 후 70% 메탄올로 추출하였다. 추출물은 여과지 (No 2, Toyo Roshi)를 사용하여 여과하고, 회전 감압증류기로 농축하고, 동결건조시킨 후 2~3℃에 보관하면서 본 검정시험에 사용하였다.
- 항미생물활성. 항균활성 검정을 위해 사용한 공시균은 Escherichia coli KCTC1924, Bacillus subtilis KCTC1914, Salmonella typhimurium SL-1926, Staphylococcus aureus KCTC1916, Staphylococcus aureus KCTC 1928(아미노글리코사이드계를 비롯한 다종의 항생제 내성균주), Candida albicans KCTC1940, Altemaria altemata AL-PP1 (tenuazonic acid 생성균주), Aspergillus flavus AF-01 (aflatoxin 생성 균주), Penicillium citrinum KCTC6927, Trichoderma harzianum HBL-01, Chlorella regularis HBL-01 이다. 항균활성 조사는 paper disc(8 mm)를 이용한 agar diffusion 법으로 실시하였으며, 검정배지는 세균의 경우 LB 배지를, 효모의 경우는 yeast extract-peptone-glucose 배지를, 곰팡이의 경우 potato dextrose agar(PDA) 배지를 사용하였다.
이론/모형
- 대상해충은 벼멸구(Nilaparvata lugens), 배추좀나방 (plutella xylo Stella), 담배 거세 미나방 (Spodopfera litura), 복숭아 혹진딧물(myzus persicae), 두점박이응애 (Tetranychus Mrticae)를 사용하였다. 벼멸구에는 벼 유묘 상의 암컷 성충에 추출물을 공기분무기를 이용하여 뿌리는 spray법을, 배추좀나방 및 담배거세미나방은 배추잎을, 두 점박이응애에는 콩잎을, 복숭아혹진딧물에는 담배 잎을 추출물에 30초간 담근 후 꺼내어 그 위에 유충을 올려놓는 leaf-dipping법을 사용하였으며, 사육온도는 24~28℃, 상대습도는 50~80%이었다. 본 활성검정은 한국화학연구원 농약 활성 실에 의뢰하여 실시하였다.
- 항균활성 검정을 위해 사용한 공시균은 Escherichia coli KCTC1924, Bacillus subtilis KCTC1914, Salmonella typhimurium SL-1926, Staphylococcus aureus KCTC1916, Staphylococcus aureus KCTC 1928(아미노글리코사이드계를 비롯한 다종의 항생제 내성균주), Candida albicans KCTC1940, Altemaria altemata AL-PP1 (tenuazonic acid 생성균주), Aspergillus flavus AF-01 (aflatoxin 생성 균주), Penicillium citrinum KCTC6927, Trichoderma harzianum HBL-01, Chlorella regularis HBL-01 이다. 항균활성 조사는 paper disc(8 mm)를 이용한 agar diffusion 법으로 실시하였으며, 검정배지는 세균의 경우 LB 배지를, 효모의 경우는 yeast extract-peptone-glucose 배지를, 곰팡이의 경우 potato dextrose agar(PDA) 배지를 사용하였다. 검정용 배지는 평판에 전배양액을 세균 및 효모의 경우 0.
성능/효과
- 한편, 은행나무 부위별 추출물을 500 ug/mZ으로 공시 해충에 처리하였을 경우 대부분의 추출물이 살충활성을 보이며 벼멸구, 배추좀나방, 두점박이응애에 대해 높은 살충활성을 나타냈으며, 특히, 벼멸구에 대해서 8 ug/m/의 낮은 농도에서도 살충 활성을 나타냈다. 본 연구결과 국내산 은행나무 추출물이 항미생물 및 살충활성이 확인되었는 바 식물유래 병해충 방제용 천연물 농약으로서의 잠재성을 보여주었다.
- 대한 생물활성을 조사하였다. 연구 결과 푸른 곰팡이병균(£ harzianum) 및 대장균(E. coll) 등에 대해 200 ug/ disc 농도에서 저해활성을 나타냈으며, 줄기부위가 더 높은 항미생물활성을 보였다. 특히 버섯 배양상 표면에 1 mg/ ml 수준으로 처리할 경우 푸른곰팡이병의 발생을 상당히억제시키는 효과를 나타냈다.
- 알아보기 위하여 실시하였다. 연구결과 은행나무 추출물은 200 ug/disc수준에서 버섯 푸른곰팡이 , 병원균(Z har&anum)을 비롯한 곰팡이에 대해 in vitro 항균 활성을 보였으며 또한 A. altemata, A. flavus 및 P. citrinum 등의 균류에 대해서도 부위 및 검정균간에 약간의 차이가 있긴 하지만 항균활성을 나타냈으며, 500 ug/disc 수준으로 처리할 경우 대부분의 추출물이 높은 활성(20mm 이상의 저지환)을 나타냈다. 특히, 줄기 부위의 추출물은 항균 활성이 더 높았으며, 스펙트럼도 넓은 경향을 보였으며, P.
- 균에 대해 대체로 200 ng/disc에서 활성을 보이며, 500 ug/disc수준에서 매우 높은 항세균활성을 보였다. 은행나무 추출물은 E. coli 에 대해 더 높은 활성을 나타냈으나 100 ug/disc 이하의 농도에서는 활성을 나타내지 않았으며, 잎 추출물은 공시 세균 모두에서 활성을 나타냈다.
- 지금까지 은행잎이 벼멸구에 대해서 활성이 있다는 것은 이미 밝혀진 바 있지만(Ahn 등, 1997) 은행나무 뿌리 추출물에서 강한 살충활성이 관찰된 것은 본 연구가 처음이며, 벼멸구 이외에도 배추좀나방, 두점박이응애에서도 활성이 있음이 처음 관찰되었다. 특히, 뿌리 추출액을 8-250 ppm 농도로 희석하여 벼멸구에 처리한 후 in vivo살충활성을조사한 결과 8, 15 ppm의 낮은 농도에서도 각각 30, 85% 의 살충활성을 나타내 해충 방제용 천연물농약으로의 잠재성을 보여주었다.
- citrinum 등의 균류에 대해서도 부위 및 검정균간에 약간의 차이가 있긴 하지만 항균활성을 나타냈으며, 500 ug/disc 수준으로 처리할 경우 대부분의 추출물이 높은 활성(20mm 이상의 저지환)을 나타냈다. 특히, 줄기 부위의 추출물은 항균 활성이 더 높았으며, 스펙트럼도 넓은 경향을 보였으며, P. citrinum에 대해서도 항균활성을 나타냈다(Table 1, Fig. 1). 한편, 은행나무 추출물의 푸른곰팡이병 발생 억제 효과를 양송이 배양상 표면에 0.
- 1~2mg/m/ 수준으로 처리한 후 in vivo 저해활성을 조사한 결과, Table 2에서 보는 바와 같이 lmg/m/의 수준에서 완전한 저해효과를 나타냈다. 한편, T. /zarziani/m이외에도 A. altemata, A. flavus 및 P. cimTis에 대해서도 주줄물별로 차이를 보이긴 하나 대체로 높은 in vivo 항균활성을 나타냈다(자료 미제시). 한편, 전 세계적으로 버섯재배지에서는 푸른곰팡이(green mold)로서 잘 알려진 T.
- 특히 버섯 배양상 표면에 1 mg/ ml 수준으로 처리할 경우 푸른곰팡이병의 발생을 상당히억제시키는 효과를 나타냈다. 한편, 은행나무 부위별 추출물을 500 ug/mZ으로 공시 해충에 처리하였을 경우 대부분의 추출물이 살충활성을 보이며 벼멸구, 배추좀나방, 두점박이응애에 대해 높은 살충활성을 나타냈으며, 특히, 벼멸구에 대해서 8 ug/m/의 낮은 농도에서도 살충 활성을 나타냈다. 본 연구결과 국내산 은행나무 추출물이 항미생물 및 살충활성이 확인되었는 바 식물유래 병해충 방제용 천연물 농약으로서의 잠재성을 보여주었다.
- 한편, 은행나무 추출물의 벼멸구, 배추좀나방, 담배거세미나방, 복숭아혹진딧물 및 두점박이응애에 대한 in vitro 살충활성을 조사한 결과, 500 ppm의 농도에서는 은행껍질 부분을 제외한 잎, 줄기, 뿌리 부위별 추출물 대부분에서 벼멸구, 배추좀나방, 점박이응애에 대한 높은 살충효과를 보여 은행나무내에 살충성분이 풍부함을 확인하였다(Table 4, 5). 이러한 활성농도는 타 식물시료의 활성농도가 >2,000ppm 수준에서 활성을 보이는 것과 비교할 때 매우 높은 활성으로 판단된다(Lee 등, 2001).
- 1). 한편, 은행나무 추출물의 푸른곰팡이병 발생 억제 효과를 양송이 배양상 표면에 0.1~2mg/m/ 수준으로 처리한 후 in vivo 저해활성을 조사한 결과, Table 2에서 보는 바와 같이 lmg/m/의 수준에서 완전한 저해효과를 나타냈다. 한편, T.
- 한편, 항세균활성을 검정한 결과 Table 3과 Fig. 2에서 보는 바와 같이 추출물 부위별로 약간의 차이를 보이긴 하지만 B. subtilis, E. coli 및 S. 균에 대해 대체로 200 ng/disc에서 활성을 보이며, 500 ug/disc수준에서 매우 높은 항세균활성을 보였다. 은행나무 추출물은 E.
후속연구
- g균에 의한 경제적 피해가 심각한데(Beyer 등, 2003; Samuels 등, 2002; Wink, 1998), 현재 benomyl과 chlorothalonil 농약이 푸른곰팡이병의 발생을 억제하기 위하여 많이 사용되고 있으나 처리 방법도 종균접종전 배양상에 직접 처리하여야만 큰 효과를 볼 수 있고, 버섯에 부작용을 일으키지 않는 조건에서 처리하여야 하기 때문에 제한적으로 사용될 수 밖에 없는 실정이다. 본 연구를 통해 은행나무 추출물이 Trichoderma 병원균을 비롯한 진균류의 생육 및 발생을 지연 및 억제시키는 효과를 확인하였는 바 식물병 및 저 장병 방제용 천연물농약으로서의 개발 가능성을 보여주 었다는 점에서 그 의의가 크다고 하겠다.
- 이처럼 본 연구는 은행나무 추출물이 친환경 농업 차원에서 병해충 방제용 천연물농약으로 개발 가능성이 있음을 보여주었으며 앞으로 활성물질의 분리, 구조활성 연구 등을 통해 효율적으로 이용하는 방안이 요구된다.
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