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문제 정의
- 본 연구에서는 벼의 근권에서 분리한 질소고정세균 집단으로부터 식물병원성 곰팡이에 대한 항진균 활성을 가진 균주를 선발하였고, 그들의 auxin과 siderophore 생산 능력을 통해 PGPR로서의 특성을 가지는지 조사하였기에 이를 보고하고자 한다.
제안 방법
- 2)를 첨가하여 반응시키고, 50%, 70%, 80%, 90%, 95%, 100% 에탄올을 순서대로 처리하여 시료를 탈수시켰다. Isoamyl acetate> 첨가하여 1시간 동안 시료를 치환시킨 후, 시료를 동결건조 하였다. 건조된 시료를 stub에 부착시키고 백금 코팅을 한 후, 주사전자현미경을 이용하여 실험 균주의 형태를 관찰하였다.
- Isoamyl acetate> 첨가하여 1시간 동안 시료를 치환시킨 후, 시료를 동결건조 하였다. 건조된 시료를 stub에 부착시키고 백금 코팅을 한 후, 주사전자현미경을 이용하여 실험 균주의 형태를 관찰하였다.
- 2)를 첨가하여 반응시킨 후, 1% OsO4 용액을 500-600 μ1 첨가하여 1시간 동안 후고정 시켰다. 다시 0.1 M potassium phosphate buffer(pH 7.2)를 첨가하여 반응시키고, 50%, 70%, 80%, 90%, 95%, 100% 에탄올을 순서대로 처리하여 시료를 탈수시켰다. Isoamyl acetate> 첨가하여 1시간 동안 시료를 치환시킨 후, 시료를 동결건조 하였다.
- 분리 균주들의 항진균 활성을 알아보기 위해 식물 병원성 곰팡이 인 F. oxysporumA R. solani를 사용하였으며, 항진균 활성이 있다고 알려진 Paenibacillus polymyxa E681 과 항진균 활성이 없는 Escherichia coli DH5o를 대조군으로 삼아 실험 균주와 비교해 보았다. P.
- 분리한 질소고정세균의 siderophore 생성 여부를 확인하기 위해 siderophore 선별 배지 인 CAS(chrome azurol S)-blue agar 배지에 해당 균주를 획선 접종한 후, 30℃에서 배양하였다[14, 18-20]. Siderophore가 생성되면 CAS-blue agar 배지의 철 이온과 결합하여 배지의 색이 파란색에서 주황색으로 변한다[10, 14, 19, 20].
- 5%)에 접종하여 30℃에서 16시간 이상 배양한 후, 5, 000xg에서 10분 동안 원심분리를 하여 상층액을 모았다. 상층액과 Salkowski 용액(35% HC1O4 100 ml, 0.5 M FeCl3 2 ml)을 1:2의 비율로 25분간 암반응 시키고, 540 nm 에서 반응액의 흡광도를 측정한 후, auxin standard 및 control 균주와 비교하여 분리균주에 대한 auxin의 농도를 계산하였다 [4, 12],위의 실험 결과, 항진균 활성을 가진 세 균주가 Table 1 에 나타낸 것과 같이 1.6~3.1 jig/ml의 auxin을 생성하는 것을 확인하였다. Auxine 식물의 종에 따라 소량으로도 높은 활성을 나타내지만, 과다 생산되면 오히려 식물의 생장을 저해하는 것으로 알려져 있다[10, 17], Khalid 등[7]은 밀의 근권으로부터 다수의 PGPR을 분리하여 그들의 auxin 생산량을 측정하였다.
- 알아보기 위해 auxin 생산량을 측정하였다. 실험 균주를 L-tryptophan°] 0.1% 포함된 King B 배지 (protease peptone 2%, K2HPO4 0.115%, MgSO47H2O 0.15%, glycerol 1.5%)에 접종하여 30℃에서 16시간 이상 배양한 후, 5, 000xg에서 10분 동안 원심분리를 하여 상층액을 모았다. 상층액과 Salkowski 용액(35% HC1O4 100 ml, 0.
- 5%)에 식물병원성 곰팡이를 agar-block 형태로 접종하였고, 곰팡이의 사방에 실험 균주를 접종한 후 30。(3에서 3~4일간 배양하여 결과를 관찰하였다. 실험 균주의 항진균 활성은 곰팡이가 저해된 clear zone의 형성을 통해 판단하였다.
- 항진균 활성을 나타낸 질소고정세균의 식물 생장 촉진 특성을 알아보기 위해 auxin 생산량을 측정하였다. 실험 균주를 L-tryptophan°] 0.
대상 데이터
- 본 연구에서는 벼의 뿌리로부터 분리된 19개의 질소고정세균 중 식물병원성 곰팡이에 대한 항진균 활성을 가진 3개의 균주를 선발하였다. 3개의 분리 균주는 식물 병원성균에 대한 항균 활성뿐만 아니라 auxin과 siderophore를 생산하는 PGPR로서의 특징도 나타내었다.
- 본 연구에서는 최 등[3]이 2003년에 남부지방에서 재배되었던 벼의 뿌리로부터 분리한 19개의 질소고정세균을 사용하였다. 분리 균주들의 항진균 활성을 알아보기 위해 식물 병원성 곰팡이 인 F.
이론/모형
- 실험 균주의 형태적 특징을 관찰하기 위해 주사전자현미경을 이용하였다. 주사전자현미경 관찰을 위해 실험 균주를 5 ml LB 배지에 배양하여 4℃에서 8, 000 rpm으로 5분 동안 원심분리를 한 후 상층액을 완전히 제거하였다.
성능/효과
- 균주를 선발하였다. 3개의 분리 균주는 식물 병원성균에 대한 항균 활성뿐만 아니라 auxin과 siderophore를 생산하는 PGPR로서의 특징도 나타내었다. 향후 각 균주로부터 항진균 활성 물질을 분리하여 심도 있는 연구를 수행할 예정이다.
- 3). KNUC116 균주를 배양시킨 CAS-blue agar 배지가 전반적으로 주황색으로 변한 것으로 보아 획선 접종한 다른 두 균주에 비해 siderophore 를 더 많이 생성한 것으로 보였다. 그러나 이는 siderophore 생성의 정성적 연구 결과이므로 추후에 정량적 실험을 통해 정확한 분석이 요구된다.
- KNUC116, Delftia sp. KNUC133의 세 분리 균주가 항진균 활성을 가짐을 알 수 있었다(Fig. 1). KNUC89과 KNUC116은 F.
- 1). KNUC89과 KNUC116은 F. &矽spors과 R. solani 양자에 대하여 항진균 활성을 나타내었으며, 대조군으로 사용한 P. polymyxa E681 보다 더 강한 활성을 보였다. KNUC133은 R.
- Siderophore가 생성되면 CAS-blue agar 배지의 철 이온과 결합하여 배지의 색이 파란색에서 주황색으로 변한다[10, 14, 19, 20]. 본 연구에서는 siderophore 를 생성하지 않는 균주를 대조군으로 삼아 배지의 색깔 변화를 관찰하였고, 그 결과, 세 균주 모두 siderophore를 생성하는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 3). KNUC116 균주를 배양시킨 CAS-blue agar 배지가 전반적으로 주황색으로 변한 것으로 보아 획선 접종한 다른 두 균주에 비해 siderophore 를 더 많이 생성한 것으로 보였다.
- 2에 나타내었다. 주사전자현미경 사진을 통해 세 균주가 1.31-3.24 |im 크기의 간균 형태임을 알 수 있었다.
- 항생 물질을 생산하는 미생물을 이용한 생물학적 방제법의 개발과 시도가 이루어졌으나, 실제 포장실험에 적용한 결과, 미생물이 토양에 정착하기 어렵고, 토양에 정착하더라도 효과가 약하거나 조건에 따라 결과의 변동이 심한 문제점이 나타났다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 더욱 안정적이고 효율적인 균주의 탐색이 요구되었으며, 이에 따라 병해 방제와 식물의 생장 촉진을 동시에 나타내는 식물생장촉진근권세균(Plant growth-promoting rhizobacteria, PGPR)에 대하여 관심을 가지게 되었다.
후속연구
- 8 mg/1의 auxin을 생산하였고, auxin을 밀의 근권에 적용한 결과 밀의 생장이 촉진됨을 관찰하였다. KNUC89, KNUC116 과 KNUC133의 auxin 생산량은 소량이지만 이 범위 내에존재하므로 실제 포장 적용 실험을 통하여 식물의 생장에 어떠한 영향을 미칠 것인지 추후 확인할 필요가 있을 것이다.
- KNUC116 균주를 배양시킨 CAS-blue agar 배지가 전반적으로 주황색으로 변한 것으로 보아 획선 접종한 다른 두 균주에 비해 siderophore 를 더 많이 생성한 것으로 보였다. 그러나 이는 siderophore 생성의 정성적 연구 결과이므로 추후에 정량적 실험을 통해 정확한 분석이 요구된다.
- 현재까지 이와 같은 특징을 가진 PGPR을 이용한 생물학적 방제에 대해'많은연구가 수행되었지만, 이를 실제 농업에 적용한 연구는 적었다. 따라서 식물 근권에 존재하는 질소고정세균의 PGPR 로서의 특성에 대한 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것이며, PGPR을 이용한 생물학적 방제법의 실용화가 시도되어져야 할 것이다.
- 기대된다. 또한 Delftia sp와 같이 새로운 균주의 PGPR 관련 특성에 대한 연구와 함께 병원균을 저해하는 능력을 가진 토양미생물의 계통학적, 생물학적, 생리학적 특성에 대한 기초적 연구가 이루어져야 할 것이다.
- 이와 같은 Delftia 속의 특징을 바탕으로 Delftia sp 에 대한 연구를 수행하여 작물에 적용하면 농약 분해 효과, 식물 병원균 억저L 식물의 생장 촉진 등의 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 또한 Delftia sp와 같이 새로운 균주의 PGPR 관련 특성에 대한 연구와 함께 병원균을 저해하는 능력을 가진 토양미생물의 계통학적, 생물학적, 생리학적 특성에 대한 기초적 연구가 이루어져야 할 것이다.
- 3개의 분리 균주는 식물 병원성균에 대한 항균 활성뿐만 아니라 auxin과 siderophore를 생산하는 PGPR로서의 특징도 나타내었다. 향후 각 균주로부터 항진균 활성 물질을 분리하여 심도 있는 연구를 수행할 예정이다.
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