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문제 정의
- ACC 분해효소인 ACC deaminasef- 생산하는 근권미생물은 식물 뿌리 내의 에틸렌의 전구체인 ACC농도를 감소시켜 결과적으로 에틸렌의 합성을 줄이고 따라서 식물의 생장을 촉진시키는 직용을 한다[6]. ACC deaminase 생산성 검토 실험은 선발된 다기능 사구 PGPR균주들이 질소원으로 ACC만을 첨가한 배지에서의 생육여부를 보고 판단하였다. 그 결과 23 종의 분리된 세균 중 20종의 세균이 ACC만을 질소원으로 한 배지에서 생장이 가능했다.
- 따라서, 본 연구에서는 경북 동해안 사구지역의 사구식물근권에서 식물생장촉진근권세균을 분리, 선발하고, 이들 선발된 사구식물 생장촉진 근권세균의 특성을 조사하였다. 이렇게 분리, 선발된 사구식물생장촉진 근권세균은 우리나라 동해안 사구식물의 근권군서에서 사구식물과 공생하는 식물 생장촉진 근권세균의 다양성 및 생태의 건전성을 알 수 있는 주요한 지표가 될 수 있고, 또한 이들 사구식물 생장 촉진 근권세균을 이용한 사구식물의 보존, 증식으로 사라져 가는 사구의 복원 및 확대에 의한 해안시구의 생태보존에 적용할 수 있는 기초연구가 될 수 있을 것이다.
- 분리된 균주들에서 다기능성의 하나인 또 하나의 성장촉진기능을 알아보기 위하여 사구지역의 모래토양에서 사구식물체가 이용하기 어려운 난용성 인을 분해할 수 있는 인산가용화능-이 있는지 여부를 알아보고자 하였다. 난용성 인산염의 분해능을 조사하기위해 LBcalcium phosphate agar 배지(멸균된 LB agar 배지를 55℃로 식히고 여기에 따로 멸균한 CaCb와 K2HPO4를 0.
- 알아보기 위하여 사구지역의 모래토양에서 사구식물체가 이용하기 어려운 난용성 인을 분해할 수 있는 인산가용화능-이 있는지 여부를 알아보고자 하였다. 난용성 인산염의 분해능을 조사하기위해 LBcalcium phosphate agar 배지(멸균된 LB agar 배지를 55℃로 식히고 여기에 따로 멸균한 CaCb와 K2HPO4를 0.
- 선발된 옥신생산성 사구 PGPR균주인 P. fluorescens IB4- 14의 식물생장촉진효과를 사구식물인 갯까치수영의 종자 발아촉진실험을 통하여 검중하고자 하였다. 발아촉진실험을 실시한 후 4일째부터 발아가 시작되는 것을 관찰할 수 있었고, 6일째부터는 균체 처리구에서 차이를 볼 수 있었다.
- 이러한 환경에서 자라는 사구식물과 그들의 근권에 서식하는 근권미생물은 병원균의 노출이나 토양오염 등의 경작지토양에서 받는 스트레스와 건조나 염 등의 환경스트레스에 더 많은 영향을 받고 있다. 일반적으로 식물들은 이와 같이 환경스트레스에 노출되면 식물호르몬인 에틸렌을 과도하게 합성하여 식물의 생장을 억제하여 식물복원을 감소시킨다[6] 본 실험에서는 환경스트레스에 작용하는 스트레스 반응의 지표인 에틸렌의 전구체 ACC(1-Amino cyclopropane-1 -carboxylic acid)를 분해하는 ACC deaminase를 생산하는지 여부를 조사하였다. ACC 분해효소인 ACC deaminasef- 생산하는 근권미생물은 식물 뿌리 내의 에틸렌의 전구체인 ACC농도를 감소시켜 결과적으로 에틸렌의 합성을 줄이고 따라서 식물의 생장을 촉진시키는 직용을 한다[6].
제안 방법
- 조사하였다. 5mL LB broth배지에 NaCl의 농도를 달리하여 28, C에서 3 일 동안 배양하여 생균수와 Salkowski test를 통한 옥신생산 능을 조사하였다.
- ACC (1 - aminocyclopropane-1 -carboxylic acid) deaminase 생산능 조사는 먼저 3% NaCl 이 첨가된 LB broth에서 28℃, 24시간 배양하고 원심분리하여 균체를 히수하였다. 회수한 균체는 1/5M phosphate buffer(pH 7.
- 있는지 여부를 알아보고자 하였다. 난용성 인산염의 분해능을 조사하기위해 LBcalcium phosphate agar 배지(멸균된 LB agar 배지를 55℃로 식히고 여기에 따로 멸균한 CaCb와 K2HPO4를 0.5% 첨가하여 분주)에 옥신생산 능과 식물병원성 진균 방제능을 동시에 가지는 다기능 균주로 분리된 사구 근권세균들을 도말하여 28℃, 5일간 배양하면서 균체주위에 인산용해의 clear zone을 형성하는 균주를 선발하였다 [16].
- 다기능 사구식물 복원 미생물을 선발하기위하여 옥신 생산성 균주를 대상으로 식물병원성 진균에 대한 길항능을 조사하였다. 주요 식물병원성 진균인 Fusarium oxysporum Phytophthora capsici, Corynespora cassiicola, Coretotri- chum acutatum, Botrytis cinerea, Rhizoctonia solani AG- 1(1A), Pythium ultimum, Rhizoctonia solani AG-1 (IB)를 PDA 배지에 6 mm 크기의 균체 disc로 접종하여 28℃, 2일 배양하고, 3 cm 떨어진 곳에 분리균주를 멸균된 이쑤시게로 tooth-picking하여 28℃에서 5일 배양하면서 발육저지대 형성 유무로 항진균능을 측정하였다.
- 0)로 두 차례 깨끗하게 씻고 질소원으로 3mM ACC만을 첨가한 DF salt minimal 배지 [6]에 접종하여 28℃에서 2일간 배양하였다. 대조 구로는 질소원으로 아무것도 첨가하지 않은 배지와 질소원으로 (NH4BSO4를 첨가한 배지와 비교하여 600nm에서 흡광도를 측정하여 질소원으로 ACC를 이용하는지 여부를 알아보았다.
- , spoonleaf yellow loosestrife)을 통하여 선발된 균주에 대한 생장촉진능을 식물실험으로 검증해 보았다. 동해안 고래불 해수욕장의 사구에서 채집한 갯까치수영은 종자소독액(0.01 배 락스, 70% EtOH)으로 소독한 후 4℃에서 3일간 저온처리를 실시하였다. 처리구는 물 처리 대조구와 균주 처리구로 나누고, 저온처 리한 종자를 20립 씩 각각 10 mL 멸균증수와 10 mL 균체가 포함된 멸균증류수에 2시간 침지시켰다.
- 05 M ferric choloride 2 mL)에 1 : 2 (v/v)로 섞어 암실에서 30분간 반응 시킨 후 분홍색으로 발색 되는 옥신생산성 균주를 선발하였다[9]. 또, Salkowski 시약을 반응시킨 배양상등액을 535 nm에서 흡광도를 측정하고, 표준물질로는 시 판되는 식 물생 장촉진 호르몬인 IAA (indole 3-acetic acid)를 사용하여 정량하였다.
- 또, 일반인들의 출입 이 거의 없는 해안 군부대내와 그 밖의 사구 지역으로 구분하여 시료를 분리하였고, 군부대내의 사구 지역에서 더 많은 근권미생물을 분리할 수 있을 것이라고 생각하였으나 사구식물의 종에 따라 분리된 미생물 수에서 차이가 있었고 지역은 크게 영향을 받지 않았다. 분리된 1, 330 균주의 근권세균을 대상으로 옥신생산능을 조사하였다. 그 결과 23균주의 근권세균에서 옥신생산능을 확인할 수 있었다(Table 2).
- 분리된 1, 330균주의 사구 근권세균을 11종의 주요 식물 병원성 진균에 대한 길항능을 PDA배지에서 대치 배양 방법을 통해 조사하였다. 그 결과 근권세균 101균주가 역병균인 Phytophthora capsici, 47균주가 시들음병균인 Fusarium oxysporum, 41균주가 잎마'름병 Corynespora cassiicola, 42 균주가 탄저병 Colletotrichum acutatum, 72균주가 잿빛곰팡이병 Botrytis cinerea, 78균주가 잎집무늬마름병 Rhizoctonia solani AG-l(IA), 34균주가 모잘록병 Pythium ultimum, 60 균주가 줄기썩음병 Rhizoctonia solani AG-1 (IB)이 대한 길항능을 나타내었고 이들 근권세균 중 23균주는 옥신생산 능을 가짐과 동시에 식물병원성 진균에 대한 넓은 스펙트럼의 길항능을 나타내었다(Table 3).
- 선발된 auxin 및 siderophore 동시생산 균주들의 동정은 형태 및 생화학적 특성을 시험한 후 Solgent Co., Ltd에 의뢰하여 선발균주의 16s rDNA를 PCR 증폭한 후 증폭된 sequence# NCB]에 등록된 염기서열과 비교하여 상동성을 조사하였다. 상기 실험결과를 바탕으로 Bergey's manual을 참고하여 동정하였다[7].
- 선발된 다기능 사구 PGPR균주의 실제 사구토양내 적용성과 적응능을 알아보기 위하여 다양한 염농도(NaCl, 0-6%) 에서의 균체 생장능과 이에 따른 옥신생산능을 조사하였다. 5mL LB broth배지에 NaCl의 농도를 달리하여 28, C에서 3 일 동안 배양하여 생균수와 Salkowski test를 통한 옥신생산 능을 조사하였다.
- 주요 식물병원성 진균인 Fusarium oxysporum Phytophthora capsici, Corynespora cassiicola, Coretotri- chum acutatum, Botrytis cinerea, Rhizoctonia solani AG- 1(1A), Pythium ultimum, Rhizoctonia solani AG-1 (IB)를 PDA 배지에 6 mm 크기의 균체 disc로 접종하여 28℃, 2일 배양하고, 3 cm 떨어진 곳에 분리균주를 멸균된 이쑤시게로 tooth-picking하여 28℃에서 5일 배양하면서 발육저지대 형성 유무로 항진균능을 측정하였다. 식물병원성 진균의 길항기작중의 하나인 항진균성 siderophore 생산성을 조사하기 위하여 siderophore 생산균주의 분리배지인 CAS(chrome azurol S) blue agar 배지[11]에 식물병원성 진균에 대한 길항능을 나타내는 균주를 접종하여 28%:에 배양시키면서 orange halo zone의 생성 유무를 관찰하여 siderophore 생산 균주를 선발하였다[19]. 진균세포벽 분해성 cellulase의 생산능 확인은 0.
- 실제 동해안 사구식물인 갯까치수영 (Lysimachia mauritiana Lam., spoonleaf yellow loosestrife)을 통하여 선발된 균주에 대한 생장촉진능을 식물실험으로 검증해 보았다. 동해안 고래불 해수욕장의 사구에서 채집한 갯까치수영은 종자소독액(0.
- 또, 옥신생산성 균주의 선발을 위하여 3% NaCl이 첨가된 LB broth 배지 5 mL에 분리된 근권미생물을 접종하고 28℃에서 24시간 배양하였다. 옥신생산 근권세균을 분리하기위하여 각 균주의 배양 후 8, 000 rpm에서 10 분간 원심분리 하여 배양상등액을 Salkowski 시약(5% per choric acid 100 mL, 0.05 M ferric choloride 2 mL)에 1 : 2 (v/v)로 섞어 암실에서 30분간 반응 시킨 후 분홍색으로 발색 되는 옥신생산성 균주를 선발하였다[9]. 또, Salkowski 시약을 반응시킨 배양상등액을 535 nm에서 흡광도를 측정하고, 표준물질로는 시 판되는 식 물생 장촉진 호르몬인 IAA (indole 3-acetic acid)를 사용하여 정량하였다.
- 1< 덮은 petri-dish에 조심스럽게 치상하고 30℃, 암실에서 보관하였다. 종자에 수분을 충분히 공급하기 위하여 2 일에 한 번씩 멸균증류수 5 mL를 각 처리구마다 처리해 주면서 7일동안 관찰하였다. 본 실험은 3희 반복 실험을 실시하였다.
- 주요 식물병원성 진균인 Fusarium oxysporum Phytophthora capsici, Corynespora cassiicola, Coretotri- chum acutatum, Botrytis cinerea, Rhizoctonia solani AG- 1(1A), Pythium ultimum, Rhizoctonia solani AG-1 (IB)를 PDA 배지에 6 mm 크기의 균체 disc로 접종하여 28℃, 2일 배양하고, 3 cm 떨어진 곳에 분리균주를 멸균된 이쑤시게로 tooth-picking하여 28℃에서 5일 배양하면서 발육저지대 형성 유무로 항진균능을 측정하였다. 식물병원성 진균의 길항기작중의 하나인 항진균성 siderophore 생산성을 조사하기 위하여 siderophore 생산균주의 분리배지인 CAS(chrome azurol S) blue agar 배지[11]에 식물병원성 진균에 대한 길항능을 나타내는 균주를 접종하여 28%:에 배양시키면서 orange halo zone의 생성 유무를 관찰하여 siderophore 생산 균주를 선발하였다[19].
- 통보리사초, 갯방풍, 갯쇠보리 , 순비기나무, 갯방풍, 갯메꽃, 갯씀바귀, 갯쇠보리)의 근권모래를 시료로 사용하였다. 채취한 근권 모래 시료는 경작지토양 등의 다른 일반토양과는 달리 영양분의 공급이 매우 저조한 상태이고 염도가 높은 특성이 있는 점을 감안하여 평판희석법으로 3% NaCl이 첨가된 0.1 배, 0.5배, 1배 LB (Luria-Bertani) agar 배지에서 28℃, 3 일 배양하였다. 또, 옥신생산성 균주의 선발을 위하여 3% NaCl이 첨가된 LB broth 배지 5 mL에 분리된 근권미생물을 접종하고 28℃에서 24시간 배양하였다.
- 01 배 락스, 70% EtOH)으로 소독한 후 4℃에서 3일간 저온처리를 실시하였다. 처리구는 물 처리 대조구와 균주 처리구로 나누고, 저온처 리한 종자를 20립 씩 각각 10 mL 멸균증수와 10 mL 균체가 포함된 멸균증류수에 2시간 침지시켰다. 선발균주 처리는 대수증식기까지 배양한 후 108 CFU/mL으로 하여 10mL의 멸균증류수에 희석시켜 사용하였다.
대상 데이터
- 사구식물 생장촉진물질 생산하는 사구 근권미생물 선발을 위해 경북 동해안의 고래불 해수욕장 사구지역에 서식하고 있는 11종의 사구식물(참골무꽃, 갯잔디 , 갯완두. 통보리사초, 갯방풍, 갯쇠보리 , 순비기나무, 갯방풍, 갯메꽃, 갯씀바귀, 갯쇠보리)의 근권모래를 시료로 사용하였다. 채취한 근권 모래 시료는 경작지토양 등의 다른 일반토양과는 달리 영양분의 공급이 매우 저조한 상태이고 염도가 높은 특성이 있는 점을 감안하여 평판희석법으로 3% NaCl이 첨가된 0.
- 이들 분리된 근권세균등 중에서 9종의 주요 식물 병원성 진균인 Phytophthora capsici, Fusarium oxysporum, Corynespora cassiicola, Colletotrichum acutatum, Botrytis cinerea, Rhizoctonia solani AG니 (IA), Pythium ultimum, Rhizoctonia solani AG-l(IB)에 대하여 넓은 항진균성 스펙트럼을 가지고 동시에 생장촉진호로몬 옥신을 생산하는 23 균주의 근권세균을 선발하였다. 1차 선발된 23균주의 옥신 생산성 사구식 물근권세균들에서 19균주가 항진균성 siderophore를, 4균주가 항진균성 cellulase를 생산할 수 있었으며, 17균주는 불용성 인산염을 분해할 수 있었다.
이론/모형
- , Ltd에 의뢰하여 선발균주의 16s rDNA를 PCR 증폭한 후 증폭된 sequence# NCB]에 등록된 염기서열과 비교하여 상동성을 조사하였다. 상기 실험결과를 바탕으로 Bergey's manual을 참고하여 동정하였다[7].
- 선발된 auxin 및 siderophore 생산 균주의 동정은 형태 및 생화학적 특성을 시험한 후 16s rDNA의 분석을 통하고 Bergey's manualir 참고하여 동정하였다. 그 결과 Table 5에서 보는 것처럼 대부분 99.
- 진균세포벽 분해성 cellulase의 생산능 확인은 0.1% CMC를 첨가한 LB aga?에 식물 병원성 진균에 대한 길항능을 나타내는 균주를 tooth-picking하여 28℃에서 48 hr 배양 후 Congo red plate방법 [1]으로 확인하였다.
성능/효과
- 이들 분리된 근권세균등 중에서 9종의 주요 식물 병원성 진균인 Phytophthora capsici, Fusarium oxysporum, Corynespora cassiicola, Colletotrichum acutatum, Botrytis cinerea, Rhizoctonia solani AG니 (IA), Pythium ultimum, Rhizoctonia solani AG-l(IB)에 대하여 넓은 항진균성 스펙트럼을 가지고 동시에 생장촉진호로몬 옥신을 생산하는 23 균주의 근권세균을 선발하였다. 1차 선발된 23균주의 옥신 생산성 사구식 물근권세균들에서 19균주가 항진균성 siderophore를, 4균주가 항진균성 cellulase를 생산할 수 있었으며, 17균주는 불용성 인산염을 분해할 수 있었다. 또, 23 균주의 선발된 사구식물생장 촉진 근권새균들은 16S rDNA 염기서열 조사와 Bergey's manual에 의하여 99%이상의 상동성을 가지는 7균주의 Bacillus sp;균주들과 15eePseudomonas sp, 균주들로 동정할 수 있었다.
- 3)Auxin production had been estimated absorbance at 535 nm with IAA standard calibration curve.
- 발아촉진실험을 실시한 후 4일째부터 발아가 시작되는 것을 관찰할 수 있었고, 6일째부터는 균체 처리구에서 차이를 볼 수 있었다. Fig. 2에서 보이는 것처럼 발아개수는 물 처리 대조구가 13개 (65%), 선발된 옥신생산균주인 R fluorescens IB4-14 처리 구가 14개(70%)로 근소하게 많았지만, 발아된 뿌리 길이에서는 물 처리 대조구에 비하여 확연한 생장촉진효과를 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과는 옥신생산성 다기능 근권균주인 P.
- ACC deaminase 생산성 검토 실험은 선발된 다기능 사구 PGPR균주들이 질소원으로 ACC만을 첨가한 배지에서의 생육여부를 보고 판단하였다. 그 결과 23 종의 분리된 세균 중 20종의 세균이 ACC만을 질소원으로 한 배지에서 생장이 가능했다. 하지만, (NH4)2Sm를 질소원으로 한 배지에서의 생육에 비하여 현저하게 생장이 낮아 단지 ACC를 질소원으로 이용할 수 있다는 것만을 보여주었고, 선발 균주 IB4-14은 Fig.
- 분리된 1, 330 균주의 근권세균을 대상으로 옥신생산능을 조사하였다. 그 결과 23균주의 근권세균에서 옥신생산능을 확인할 수 있었다(Table 2). 옥신생산균주로 확인된 분리 균주들은 모두 표준물질인 IAA와 비교하여 볼 때 높은 농도의 옥신을 생산할 수 있는 사구 근권세균이었다.
- 조사하였다. 그 결과 근권세균 101균주가 역병균인 Phytophthora capsici, 47균주가 시들음병균인 Fusarium oxysporum, 41균주가 잎마'름병 Corynespora cassiicola, 42 균주가 탄저병 Colletotrichum acutatum, 72균주가 잿빛곰팡이병 Botrytis cinerea, 78균주가 잎집무늬마름병 Rhizoctonia solani AG-l(IA), 34균주가 모잘록병 Pythium ultimum, 60 균주가 줄기썩음병 Rhizoctonia solani AG-1 (IB)이 대한 길항능을 나타내었고 이들 근권세균 중 23균주는 옥신생산 능을 가짐과 동시에 식물병원성 진균에 대한 넓은 스펙트럼의 길항능을 나타내었다(Table 3). 이러한 결과는 선발된 균주들이 옥슨 생산능과 식물병 방제 능을 동시에 가지는 다기능의 사구식물 PGPR이라는 것을 보여주는 결과로 식물병 방제 능이 직접적으로 사구식물의 생장에 관련되어 촉진작용을 일으키지는 않지만, 부가적으로 식물병에 대한 방제능도 가지게 함으로써 실제 사구토양에 이용하였을 때 사라져가는 사구식물의 복원에 적용하기 용이한 다양한 기능을 가진 사구 근권미생물을 선발하였음을 알 수 있다[17].
- 동해안의 포항사구지역에 서식하고 있는 11종의 사구식물의 근권에서 1, 330균주의 근권세균(Table 1)을 분리할 수 있었다. 상대적으로 참골무꽃, 갯잔디, 통보리사초, 갯방풍의근권에서 많은 근권세균들을 분리 할 수 있었다.
- 1차 선발된 23균주의 옥신 생산성 사구식 물근권세균들에서 19균주가 항진균성 siderophore를, 4균주가 항진균성 cellulase를 생산할 수 있었으며, 17균주는 불용성 인산염을 분해할 수 있었다. 또, 23 균주의 선발된 사구식물생장 촉진 근권새균들은 16S rDNA 염기서열 조사와 Bergey's manual에 의하여 99%이상의 상동성을 가지는 7균주의 Bacillus sp;균주들과 15eePseudomonas sp, 균주들로 동정할 수 있었다. 한편, 이들 중 다기능 사구식물 생장촉진 근권세균인 Pseudomonas fluorescens IE4-14는고염, 건조와 같은 환경스트레스에 저항성을 가질 수 있게 하는 ACC deaminase를 생산하므로써 식물생장촉진은 물론이고, 환경스트레스 저항성 기작을 가지는 다중기능 균주이었다.
- 이러한 결과는 본 연구에서 선발된 사구 PGPR균주는 건조 및 고염 조건의 사구 지역에서도 잘 자랄 수 있을 뿐만 아니라 사구식물에 노출되어있는 환경스트레스도 완화 할 수 있음을 보여주는 것이다. 또, 본 연구에서 선발된 다기능 사구 PGPR 균주가 가지고 있는 옥신생산능, 식물진균병 길항능, 인산가용화능, ACC deaminase 생산능 등은 PGPR균주를 이용한 사구식물 상의 생태복원이 매우 용이할 뿐만 아니라 복원처리에도 매우 적합하다는 것을 보여준다.
- 상대적으로 참골무꽃, 갯잔디, 통보리사초, 갯방풍의근권에서 많은 근권세균들을 분리 할 수 있었다. 또, 일반인들의 출입 이 거의 없는 해안 군부대내와 그 밖의 사구 지역으로 구분하여 시료를 분리하였고, 군부대내의 사구 지역에서 더 많은 근권미생물을 분리할 수 있을 것이라고 생각하였으나 사구식물의 종에 따라 분리된 미생물 수에서 차이가 있었고 지역은 크게 영향을 받지 않았다. 분리된 1, 330 균주의 근권세균을 대상으로 옥신생산능을 조사하였다.
- 한편, 이들 중 다기능 사구식물 생장촉진 근권세균인 Pseudomonas fluorescens IE4-14는고염, 건조와 같은 환경스트레스에 저항성을 가질 수 있게 하는 ACC deaminase를 생산하므로써 식물생장촉진은 물론이고, 환경스트레스 저항성 기작을 가지는 다중기능 균주이었다. 또한, 선발된 옥신생산성 다기능 균주인 p fluorescens IB4-14는 사구식물인 갯까치수영의 종자발아능과 뿌리 생장 족진 능에서 우수한 생육촉진능을 발휘함을 확인하였으므로 사구식물 복원에 사용할 미생물제제의 구성균주로 선발되었다고 생각한다.
- fluorescens IB4- 14의 식물생장촉진효과를 사구식물인 갯까치수영의 종자 발아촉진실험을 통하여 검중하고자 하였다. 발아촉진실험을 실시한 후 4일째부터 발아가 시작되는 것을 관찰할 수 있었고, 6일째부터는 균체 처리구에서 차이를 볼 수 있었다. Fig.
- 선발된 다기능 사구 PGPR균주의 실제 사구토양내 염 적응능 알아본 결과 선발된 23종의 균주 모두 0-4% NaCl 농도까지는 균체의 생육과 옥신 생산능이 95%이상 일정하게 유지되었으며, 5% NaCl 농도에서는 균체생장이 60%로 옥신 생산능은 50%로 감소하였다. 하지만, 6% NaCl 농도까지는 균체의 생장이 50% 이상을 유지하였고 옥신생산능도 30% 이상을 유지하였다(Table 5).
- 그 결과 23균주의 근권세균에서 옥신생산능을 확인할 수 있었다(Table 2). 옥신생산균주로 확인된 분리 균주들은 모두 표준물질인 IAA와 비교하여 볼 때 높은 농도의 옥신을 생산할 수 있는 사구 근권세균이었다. 또, 이들 사구 근권세균들의 옥신생산 능은 사구생태계 복원에 있어서 사구식물의 생장촉진작용에 이용할 만한 가치가 매우 높다고 생각된다.
- 옥신생산성 균주의 식물병원균 억제력 검증을 위해 억제기 작중의 또 하나의 기작인 siderophore(철이온 결합물질) 생산성을 조사한 결과 분리된 사구식물 근권세균 중 19종이 siderophore 생산균주였다(Table 4). Siderophore는 철 이온 (Fe3+)을 선택적으로 흡수하여 병원균의 철이온 흡수를 방해함으로써 병원균을 사멸시키는 기작2로 사구식물의 병원균감염에 대한 방제기작이 될 수 있을 것이다.
- 하였다. 옥신생산성 근권세균 중 17종이 난용성의 인산염을 분해할 수 있었으며(Table 4), 이 같은 결과는 토양 중에서 식물이 이용할 수 없는 불용성 인산염을 인산가용화능을 가진 균주를 이용하여 사구식물이 쉽게 유리 인산으로 이용할 수 있음을 보여주는 것이다[20] 따라서 선발된 사구 근권미생물은 옥신생산능, 식물병방제능과 동시에인산가용화능을 가진 3중 기능의 다기능 사구식물 생장 촉진성 PGPR균주임을 증명하는 것이다. 특히 인이 부족한 사구 지역의 모래토양 특성상 인산가용화능을 가진 PGPR균주를이용함으로써 사구식물의 복원을 더욱 좋게 할 수 있을 것이라 생각된다.
- 1에서 볼 수 있듯이 ACC를 분해하는 ACC deaminase의 생산능이 매우 좋아 ACC만을 질소원으로 한 배지에서도 생장능이 좋았다. 이러한 결과는 본 연구에서 선발된 사구 PGPR균주는 건조 및 고염 조건의 사구 지역에서도 잘 자랄 수 있을 뿐만 아니라 사구식물에 노출되어있는 환경스트레스도 완화 할 수 있음을 보여주는 것이다. 또, 본 연구에서 선발된 다기능 사구 PGPR 균주가 가지고 있는 옥신생산능, 식물진균병 길항능, 인산가용화능, ACC deaminase 생산능 등은 PGPR균주를 이용한 사구식물 상의 생태복원이 매우 용이할 뿐만 아니라 복원처리에도 매우 적합하다는 것을 보여준다.
- 그 결과 근권세균 101균주가 역병균인 Phytophthora capsici, 47균주가 시들음병균인 Fusarium oxysporum, 41균주가 잎마'름병 Corynespora cassiicola, 42 균주가 탄저병 Colletotrichum acutatum, 72균주가 잿빛곰팡이병 Botrytis cinerea, 78균주가 잎집무늬마름병 Rhizoctonia solani AG-l(IA), 34균주가 모잘록병 Pythium ultimum, 60 균주가 줄기썩음병 Rhizoctonia solani AG-1 (IB)이 대한 길항능을 나타내었고 이들 근권세균 중 23균주는 옥신생산 능을 가짐과 동시에 식물병원성 진균에 대한 넓은 스펙트럼의 길항능을 나타내었다(Table 3). 이러한 결과는 선발된 균주들이 옥슨 생산능과 식물병 방제 능을 동시에 가지는 다기능의 사구식물 PGPR이라는 것을 보여주는 결과로 식물병 방제 능이 직접적으로 사구식물의 생장에 관련되어 촉진작용을 일으키지는 않지만, 부가적으로 식물병에 대한 방제능도 가지게 함으로써 실제 사구토양에 이용하였을 때 사라져가는 사구식물의 복원에 적용하기 용이한 다양한 기능을 가진 사구 근권미생물을 선발하였음을 알 수 있다[17].
- Siderophore는 철 이온 (Fe3+)을 선택적으로 흡수하여 병원균의 철이온 흡수를 방해함으로써 병원균을 사멸시키는 기작2로 사구식물의 병원균감염에 대한 방제기작이 될 수 있을 것이다. 진균세포-벽 분해성 cellulase의 생산능 확인결과, 분리된 근권세균 4종에서 cellulase 생산능을 확인할 수 있었다(Table 4). 식물 병원성 진균의 세포벽 이 cellulaseS- 구성되어 있을 경우 진균세포벽분해성 cellulase 생산능이 있는 선발된 균주가 길항능을 가지므로 사구식물도 병원균으로부터 보호될 것이라 생각된다.
- 그 결과 23 종의 분리된 세균 중 20종의 세균이 ACC만을 질소원으로 한 배지에서 생장이 가능했다. 하지만, (NH4)2Sm를 질소원으로 한 배지에서의 생육에 비하여 현저하게 생장이 낮아 단지 ACC를 질소원으로 이용할 수 있다는 것만을 보여주었고, 선발 균주 IB4-14은 Fig. 1에서 볼 수 있듯이 ACC를 분해하는 ACC deaminase의 생산능이 매우 좋아 ACC만을 질소원으로 한 배지에서도 생장능이 좋았다. 이러한 결과는 본 연구에서 선발된 사구 PGPR균주는 건조 및 고염 조건의 사구 지역에서도 잘 자랄 수 있을 뿐만 아니라 사구식물에 노출되어있는 환경스트레스도 완화 할 수 있음을 보여주는 것이다.
- 생산능은 50%로 감소하였다. 하지만, 6% NaCl 농도까지는 균체의 생장이 50% 이상을 유지하였고 옥신생산능도 30% 이상을 유지하였다(Table 5). 이 같은 결과는 우리나라 연근해의 바닷물의 농도가 3-4%를 유지하고 있으므로 본 연구에서 선발된 사구식물 근권미생물을을 시"구.
- 또, 23 균주의 선발된 사구식물생장 촉진 근권새균들은 16S rDNA 염기서열 조사와 Bergey's manual에 의하여 99%이상의 상동성을 가지는 7균주의 Bacillus sp;균주들과 15eePseudomonas sp, 균주들로 동정할 수 있었다. 한편, 이들 중 다기능 사구식물 생장촉진 근권세균인 Pseudomonas fluorescens IE4-14는고염, 건조와 같은 환경스트레스에 저항성을 가질 수 있게 하는 ACC deaminase를 생산하므로써 식물생장촉진은 물론이고, 환경스트레스 저항성 기작을 가지는 다중기능 균주이었다. 또한, 선발된 옥신생산성 다기능 균주인 p fluorescens IB4-14는 사구식물인 갯까치수영의 종자발아능과 뿌리 생장 족진 능에서 우수한 생육촉진능을 발휘함을 확인하였으므로 사구식물 복원에 사용할 미생물제제의 구성균주로 선발되었다고 생각한다.
후속연구
- 옥신생산균주로 확인된 분리 균주들은 모두 표준물질인 IAA와 비교하여 볼 때 높은 농도의 옥신을 생산할 수 있는 사구 근권세균이었다. 또, 이들 사구 근권세균들의 옥신생산 능은 사구생태계 복원에 있어서 사구식물의 생장촉진작용에 이용할 만한 가치가 매우 높다고 생각된다.
- 이렇게 분리, 선발된 사구식물생장촉진 근권세균은 우리나라 동해안 사구식물의 근권군서에서 사구식물과 공생하는 식물 생장촉진 근권세균의 다양성 및 생태의 건전성을 알 수 있는 주요한 지표가 될 수 있고, 또한 이들 사구식물 생장 촉진 근권세균을 이용한 사구식물의 보존, 증식으로 사라져 가는 사구의 복원 및 확대에 의한 해안시구의 생태보존에 적용할 수 있는 기초연구가 될 수 있을 것이다.
- 2에서 보이는 것처럼 발아개수는 물 처리 대조구가 13개 (65%), 선발된 옥신생산균주인 R fluorescens IB4-14 처리 구가 14개(70%)로 근소하게 많았지만, 발아된 뿌리 길이에서는 물 처리 대조구에 비하여 확연한 생장촉진효과를 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과는 옥신생산성 다기능 근권균주인 P. fluorescens IB4-14가 실내 포트실험을 통중]여 갯까치수영을 비롯한 다양한 사구식물에서 생장촉진효과만 검 중 된다면 충분히 실제 해안사구에 적용하여 해볼 만한 가치가 있다고 생각된다.
- 옥신생산성 근권세균 중 17종이 난용성의 인산염을 분해할 수 있었으며(Table 4), 이 같은 결과는 토양 중에서 식물이 이용할 수 없는 불용성 인산염을 인산가용화능을 가진 균주를 이용하여 사구식물이 쉽게 유리 인산으로 이용할 수 있음을 보여주는 것이다[20] 따라서 선발된 사구 근권미생물은 옥신생산능, 식물병방제능과 동시에인산가용화능을 가진 3중 기능의 다기능 사구식물 생장 촉진성 PGPR균주임을 증명하는 것이다. 특히 인이 부족한 사구 지역의 모래토양 특성상 인산가용화능을 가진 PGPR균주를이용함으로써 사구식물의 복원을 더욱 좋게 할 수 있을 것이라 생각된다.
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