[국내논문]마늘 잎집썩음병과 마른썩음병을 길항하는 토착길항미생물의 선발 및 기작 Selection and Mechanisms of Indigenous Antagonistic Microorganisms against Sheath Rot and Dry Rot Disease of Garlic원문보기
마늘병원균에 대한 토착길항미생물 선발을 위하여 경북 영천시 신덕리 및 구계리 일대 16개소의 토양 시료로부터 160균주의 세균들을 분리하였다. 이들 분리된 세균 중 마늘 잎집썩음병의 원인균인 P. marginalis와 마른썩음병의 원인균인 F. oxysporum에 대하여 길항능이 매우 뛰어난 3종의 토착길항세균을 선발하였다. 선발 균주들을 16s rDNA sequencing과 Bergey's manual을 이용한 방법에 의해 동정한 결과 B. subtilis YC82, B. vallismortis YC84, B. amyloliquefaciens YC240 균주들로 동정할 수 있었다. 선발된 3종의 토착길항세균들은 항세균 및 항진균 길항기작인 siderophore, ${\beta}$-glucanse, chitinase, 항생물질 생산능을 가진 균주들이었으며, 식물의 생장촉진에 도움이 되는 인산가용 화능과 식물생장촉진호르몬인 옥신 및 지베렐린을 생산하는 균주들로 확인되었다. 또한, 3종의 토착길항세균들은 in vivo 포트실험을 통해 잎집썩음병원균인 P. marginalis 에 대한 방제율이 70% 이상이고 동시에 생장촉진능도 있다는 것을 검증하였다. 그리고 마른썩음병원균인 F. oxysporum에 대한 방제율도 B. subtilis YC82와 B. amyloliquefaciens Y240의 경우 60%, B. vallismortis YC84는 80% 이상으로 나타났다. 또한, 발아촉진능에서는 선발된 토착길항세균의 처리구가 무처리구에 비하여 20% 이상 향상된 우수한 발아촉진능을 나타내었으며, 생장촉진능 역시 초장 길이의 차이에서 B. subtilis YC82는 평균 $49{\pm}1.53\;mm$, B. vallismortis YC84 는 평균 $47{\pm}1.15\;mm$, B. amyloliquefaciens YC240에서는 평균 $80{\pm}1.21\;mm$로 무처리구의 평균 $39{\pm}1.51\;mm$ 보다 매우 우수하였다. 이와 같은 결과는 선발된 마늘잎집썩음병 및 마른썩음병 방제용 토착길항세균은 마늘병원균 방제능과 동시에 생장촉진능을 가지는 다기능 토착길항세균으로 향후 추가적인 현장적용시험을 통하여 병방제능 및 생장촉진능 검증이 이루어 진다면 마늘병해방제 및 생장촉진용 미생물제제 개발이 가능할 것이라 생각된다.
마늘병원균에 대한 토착길항미생물 선발을 위하여 경북 영천시 신덕리 및 구계리 일대 16개소의 토양 시료로부터 160균주의 세균들을 분리하였다. 이들 분리된 세균 중 마늘 잎집썩음병의 원인균인 P. marginalis와 마른썩음병의 원인균인 F. oxysporum에 대하여 길항능이 매우 뛰어난 3종의 토착길항세균을 선발하였다. 선발 균주들을 16s rDNA sequencing과 Bergey's manual을 이용한 방법에 의해 동정한 결과 B. subtilis YC82, B. vallismortis YC84, B. amyloliquefaciens YC240 균주들로 동정할 수 있었다. 선발된 3종의 토착길항세균들은 항세균 및 항진균 길항기작인 siderophore, ${\beta}$-glucanse, chitinase, 항생물질 생산능을 가진 균주들이었으며, 식물의 생장촉진에 도움이 되는 인산가용 화능과 식물생장촉진호르몬인 옥신 및 지베렐린을 생산하는 균주들로 확인되었다. 또한, 3종의 토착길항세균들은 in vivo 포트실험을 통해 잎집썩음병원균인 P. marginalis 에 대한 방제율이 70% 이상이고 동시에 생장촉진능도 있다는 것을 검증하였다. 그리고 마른썩음병원균인 F. oxysporum에 대한 방제율도 B. subtilis YC82와 B. amyloliquefaciens Y240의 경우 60%, B. vallismortis YC84는 80% 이상으로 나타났다. 또한, 발아촉진능에서는 선발된 토착길항세균의 처리구가 무처리구에 비하여 20% 이상 향상된 우수한 발아촉진능을 나타내었으며, 생장촉진능 역시 초장 길이의 차이에서 B. subtilis YC82는 평균 $49{\pm}1.53\;mm$, B. vallismortis YC84 는 평균 $47{\pm}1.15\;mm$, B. amyloliquefaciens YC240에서는 평균 $80{\pm}1.21\;mm$로 무처리구의 평균 $39{\pm}1.51\;mm$ 보다 매우 우수하였다. 이와 같은 결과는 선발된 마늘잎집썩음병 및 마른썩음병 방제용 토착길항세균은 마늘병원균 방제능과 동시에 생장촉진능을 가지는 다기능 토착길항세균으로 향후 추가적인 현장적용시험을 통하여 병방제능 및 생장촉진능 검증이 이루어 진다면 마늘병해방제 및 생장촉진용 미생물제제 개발이 가능할 것이라 생각된다.
Sheath rot and dry rot disease caused by Pseudomonas marginalis and Fusarium oxysporum were serious problems in garlic farmland. In this study, total of 160 indigenous antagonistic bacteria were isolated from 16 farmlands in Yeongcheon, Korea. Among these, 15 strains were able to inhibited P. margin...
Sheath rot and dry rot disease caused by Pseudomonas marginalis and Fusarium oxysporum were serious problems in garlic farmland. In this study, total of 160 indigenous antagonistic bacteria were isolated from 16 farmlands in Yeongcheon, Korea. Among these, 15 strains were able to inhibited P. marginalis and F. oxysporum. The 16s rDNA genes of the selected 15 strains were amplified and sequenced. The strains has strong antagonistic ability against garlic pathogens was achieved Bacillus subtilis YC82, B. vallismortis YC84, B. amyloliquefaciens YC240. The selected 3 strains tested for investigation of antifungal mechanisms further analyses; 3 strains of these validated for production of siderophore, ${\beta}$-glucanase and chitinase using CAS (chrome azurol S) blue agar, CMC-congo red agar and DNS method. The 3 strains were able to utilized insoluble phosphate as dertermined by vanado-molybdate method. The 3 strains verified for production of auxin and gibberellic acid using Salkowski test and holdbrook test. Also, 3 strains showed stimulation germination, stem growth promoting activity on the in vivo test. The 3 strains were able to effectively suppress P. marginalis and F. oxysporum causing sheath rot and dry rot diseases on the in vivo pot test.
Sheath rot and dry rot disease caused by Pseudomonas marginalis and Fusarium oxysporum were serious problems in garlic farmland. In this study, total of 160 indigenous antagonistic bacteria were isolated from 16 farmlands in Yeongcheon, Korea. Among these, 15 strains were able to inhibited P. marginalis and F. oxysporum. The 16s rDNA genes of the selected 15 strains were amplified and sequenced. The strains has strong antagonistic ability against garlic pathogens was achieved Bacillus subtilis YC82, B. vallismortis YC84, B. amyloliquefaciens YC240. The selected 3 strains tested for investigation of antifungal mechanisms further analyses; 3 strains of these validated for production of siderophore, ${\beta}$-glucanase and chitinase using CAS (chrome azurol S) blue agar, CMC-congo red agar and DNS method. The 3 strains were able to utilized insoluble phosphate as dertermined by vanado-molybdate method. The 3 strains verified for production of auxin and gibberellic acid using Salkowski test and holdbrook test. Also, 3 strains showed stimulation germination, stem growth promoting activity on the in vivo test. The 3 strains were able to effectively suppress P. marginalis and F. oxysporum causing sheath rot and dry rot diseases on the in vivo pot test.
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제안 방법
P. marginalis에 의한 잎집썩음병에 대한 방제능을 검증하기 위하여 실내 포트에서 실험을 실시하였다. P.
1%의 L-tryptophan이 각각 첨가된 King's B medium에 접종하여 배양하면서 생성된 옥신을 530 nm에서 흡광도를 측정하여 정량하였다. 균주를 접종하지 않은 배지를 대조구로 사용하였으며, 표준곡선은 IAA(Sigma, USA)를 이용하여 작성하였다. 또 다른 식물생장촉진호르몬인 지베렐린(gibberellic acid)의 분석은 Holdbrook 등의 방법[4, 13]에 의하여 확인하였다.
배양배지로는 LB (Becton Dickinson, USA) 한천배지를 사용하였다. 균주분리를 위하여 토양시료 1 g을 생리식염수(NaCl 0.85%) 9 mL 에 현탁하고, 단계 희석하여 LB agar배지에 도말 후 28℃에서 colony가 형성될 때까지 배양하였으며, 형성된 colony는 형태적으로 분류, 선별하여 LB 한천배지에 획선도말하여 사용하였다.
생장촉진능의 검증을 위한 파종과 생육조건은 상기와 동일하게 수행하였다. 균체 처리는 106 CFU/pot로 처리하였으며, 대조구는 동량의 멸균증류수를 처리 후 10일간 관찰하였다.
발아촉진능을 검증하기 위하여 회수된 각각의 균체들을 멸균증류수에 106 CFU/mL로 희석하여 상온에서 150 rpm, 1시간동안 seed-coating을 실시 후 28℃, 암조건에서 7일간 보관하였다. 대조구는 동량의 멸균증류수를 처리하였다.
marginalis 를 105 CFU/pot 로 처리한 후 발병 유무를 관찰하였다. 또한 마른썩음병에 대한 방제능 검증을 실시하기 위하여 상기의 소독된 종자에 선발된 균주를 106 CFU/mL로 희석하여 상온에서 150 rpm, 1시간동안 종자코팅 처리를 하였다. 마른썩음병의 원인균인 F.
, Japan)를 사용하여 540 nm에서 흡광도를 측정하여 유리된 환원당을 정량하였다[12]. 또한 잎집썩음병원균인 P. marginalis에 대한 길항능이 뛰어난 균주들을 대상으로 항생물질의 생산의 유무를 조사하기 위하여 길항균주들을 LB(Becton Dickinson, USA) 배지에 접종한 후 28℃, 200 rpm에서 3일간 배양하였다. 배양액을 6,000 rpm에서 20분간 원심분리하여 상등액을 회수한 후 동량의 n-butanol을 첨가하고, 추출 후 n-butanol층을 회수하였다.
또한, 선발균주들을 0.02%, 0.1%의 L-tryptophan이 각각 첨가된 King's B medium에 접종하여 배양하면서 생성된 옥신을 530 nm에서 흡광도를 측정하여 정량하였다.
마늘 마른썩음병의 원인균인 F. oxysporum은 Potato Dextrose(Becton Dickinson, USA) agar 배지에 직경 5 mm의 균체 disc를 접종하여 25℃에서 3일간 배양한 후 3 cm 떨어진 곳에 분리균주들을 획선을 그어 25℃에서 5일 배양하면서 발육저지대 형성능에 따라 길항능이 있는 균주를 분리하였다.
마늘 잎집썩음병과 부패병의 원인균인 P. marginalis를 Nutrient(Becton Dickinson, USA) 배지에서 28℃, 24시간 전배양 후 면봉을 이용하여 100 µL를 Nutrient 한천배지에 도말하였다.
마늘병원균에 대한 길항능이 뛰어난 B. subtilis YC82, B. vallismortis YC84, B. amyloliquefaciens YC240 대상으로 식물생장촉진호르몬인 옥신 및 지베렐린생산능을 조사하였다. 그 결과 선발된 토착길항균주는 모두 옥신 및 지베렐린 생산이 조사되었다.
또한 마른썩음병에 대한 방제능 검증을 실시하기 위하여 상기의 소독된 종자에 선발된 균주를 106 CFU/mL로 희석하여 상온에서 150 rpm, 1시간동안 종자코팅 처리를 하였다. 마른썩음병의 원인균인 F. oxysporum은 Potato Dextrose(Becton Dickinson, USA) broth에 배양하여 포자만을 회수하여 105 CFU/mL 로 희석 후 각각의 종자코팅 한 종자에 3일 후 접종하였다. 접종 후 모든 처리구는 현지 농가에서 저장방법과 동일하게 상온, 암조건에 저장 및 보관하면서 10일간 관찰하였다.
포트에 1립의 소독된 종자를 멸균상토에 파종 후 28℃, 50% 습도를 유지한 항온항습실에서 12시간 일장으로 5,000 lux의 빛에서 키웠다. 발엽 후 생육상태가 동일한 포트를 사용하여 선발된 균주를 106 CFU/pot 로 처리하고, 3일 후 잎집썩음병의 원인균인 P. marginalis 를 105 CFU/pot 로 처리한 후 발병 유무를 관찰하였다. 또한 마른썩음병에 대한 방제능 검증을 실시하기 위하여 상기의 소독된 종자에 선발된 균주를 106 CFU/mL로 희석하여 상온에서 150 rpm, 1시간동안 종자코팅 처리를 하였다.
marginalis를 Nutrient(Becton Dickinson, USA) 배지에서 28℃, 24시간 전배양 후 면봉을 이용하여 100 µL를 Nutrient 한천배지에 도말하였다. 분리균주들을 toothpick 으로 접종하여 28℃, 48시간 배양 후 clear zone을 형성하는 생육저지대 확인법으로 길항능이 있는 균주를 선발하였다[15].
경북 영천시 신덕리 및 부계리 일대 마늘 경작지16개소에서 채취한 토양 시료로부터 160균주의 토착세균을 분리할 수 있었다. 분리된 160종의 균주를 대상으로 잎집썩음병과 부패병의 원인균인 P. marginalis와 마른썩음병의 원인균인 F. oxysporum에 대한 길항능을 조사하였다. 그 결과 P.
분리된 토착길항미생물의 동정은 형태 및 생화학적 특성을 시험한 후 16s rDNA analysis를 위하여 Solgent Co., Ltd에 의뢰하였다. PCR증폭된 sequence를 NCBI의 BLAST program을 이용하여 Genbank에 등록된 염기서열과 상동성을 조사하였고, 상기 실험결과를 바탕으로 Bergey’s manual[3]을 참고하여 동정하였다.
선발된 마늘 병원균 토착길항미생물들을 King's B medium(proteose pepton No. 32%, K2HPO4 0.15%, MgSO4·H2O 0.15%, glycerol 1.5%, pH 7.0)에 접종한 후, 28℃ 및 200 rpm에서 3일동안 배양하였다.
선발된 토착길항미생물들을 대상으로 발아촉진능과 생장촉진능 실험을 실시하기 위하여 종자는 상기의 방법과 동일하게 소독하였으며, 균체 처리를 위해 선발된 균주들은 28℃에서 200 rpm, 4시간동안 LB배지에 배양 후 8000 rpm, 20분간 원심분리하여 균체를 회수하였다. 발아촉진능을 검증하기 위하여 회수된 각각의 균체들을 멸균증류수에 106 CFU/mL로 희석하여 상온에서 150 rpm, 1시간동안 seed-coating을 실시 후 28℃, 암조건에서 7일간 보관하였다.
선발된 토착길항미생물들을 대상으로 잎집썩음병 방제능을 실험을 실시하기 위하여 마늘 종자를 소독액(sodium hypochlorite:H2O:0.05% Triton X-100=3:2:2, v/v)으로 소독 후 4℃에서 3일간 저온처리 후 사용하였다[14]. 포트에 1립의 소독된 종자를 멸균상토에 파종 후 28℃, 50% 습도를 유지한 항온항습실에서 12시간 일장으로 5,000 lux의 빛에서 키웠다.
식물병원성 진균의 길항기작 중의 하나인 항진균성 siderophore 생산성을 조사하기 위하여 siderophore 생산균주의 분리배지인 CAS(chrome azurol S) blue agar 배지를 사용하였다[11, 19]. 식물병원성 진균에 대한 길항능을 나타내는 균주를 toothpick으로 접종하여 28℃에 배양시키면서 orange halo zone의 생성 유무를 관찰하여 siderophore 생산균주를 선발하였다. 진균 세포벽 분해성 β-glucanase의 생산능 확인은 0.
식물병원성 진균의 길항기작 중의 하나인 항진균성 siderophore 생산성을 조사하기 위하여 siderophore 생산균주의 분리배지인 CAS(chrome azurol S) blue agar 배지를 사용하였다[11, 19]. 식물병원성 진균에 대한 길항능을 나타내는 균주를 toothpick으로 접종하여 28℃에 배양시키면서 orange halo zone의 생성 유무를 관찰하여 siderophore 생산균주를 선발하였다.
oxysporum은 Potato Dextrose(Becton Dickinson, USA) broth에 배양하여 포자만을 회수하여 105 CFU/mL 로 희석 후 각각의 종자코팅 한 종자에 3일 후 접종하였다. 접종 후 모든 처리구는 현지 농가에서 저장방법과 동일하게 상온, 암조건에 저장 및 보관하면서 10일간 관찰하였다.
진균 세포벽 분해성 β-glucanase의 생산능 확인은 0.1% CMC를 첨가한 LB agar 배지에 식물병원성 진균에 대한 길항능을 나타내는 균주를 toothpick으로 접종하여 28℃에서 48 hr 배양 후 Congo red plate방법으로 확인하였다[1,20].
배양액을 6,000 rpm에서 20분간 원심분리하여 상등액을 회수한 후 동량의 n-butanol을 첨가하고, 추출 후 n-butanol층을 회수하였다. 회수된 층은 30℃에서 감압농축하고, 이를 다시 멸균증류수로 용해하여 paper disc법으로 P. marginalis에 대한 항균활성을 조사하였다[7].
대상 데이터
oxysporum Schltdl. KACC40052를 분양받아 사용하였다. 마늘 잎집썩음병과 부패병의 원인균인 P.
마늘 잎집썩음병과 마른썩음병의 원인균인 P. marginalis와 F. oxysporum을 길항하는 토착미생물을 분리하기 위하여 경북 영천시 신덕리 및 구계리 일대의 마늘 경작지 16개소에서 토양시료를 채취하였다. 배양배지로는 LB (Becton Dickinson, USA) 한천배지를 사용하였다.
oxysporum을 길항하는 토착미생물을 분리하기 위하여 경북 영천시 신덕리 및 구계리 일대의 마늘 경작지 16개소에서 토양시료를 채취하였다. 배양배지로는 LB (Becton Dickinson, USA) 한천배지를 사용하였다. 균주분리를 위하여 토양시료 1 g을 생리식염수(NaCl 0.
이론/모형
PCR증폭된 sequence를 NCBI의 BLAST program을 이용하여 Genbank에 등록된 염기서열과 상동성을 조사하였고, 상기 실험결과를 바탕으로 Bergey’s manual[3]을 참고하여 동정하였다.
2 mL enzyme at 50℃ for 2 hrs. The reducing sugar was measured by DNS method.
대표적인 식물생장촉진호르몬인 옥신(auxin)의 생성능은 Salkowski test의 발색반응으로 확인하였다[6, 14]. 선발된 마늘 병원균 토착길항미생물들을 King's B medium(proteose pepton No.
균주를 접종하지 않은 배지를 대조구로 사용하였으며, 표준곡선은 IAA(Sigma, USA)를 이용하여 작성하였다. 또 다른 식물생장촉진호르몬인 지베렐린(gibberellic acid)의 분석은 Holdbrook 등의 방법[4, 13]에 의하여 확인하였다. 이 방법은 산성조건에서 지베렐린을 지베렐리닉 산으로 전환시켜 254 nm에서 흡광도를 측정하는 방법으로, 표준곡선은 GA3(Sigma, USA)를 이용하여 작성하였다[13, 14].
1% CMC를 첨가한 LB agar 배지에 식물병원성 진균에 대한 길항능을 나타내는 균주를 toothpick으로 접종하여 28℃에서 48 hr 배양 후 Congo red plate방법으로 확인하였다[1,20]. 진균 세포벽 분해성 chitinase의 생산능 확인은 colloidal chitin은 Jeuniaux의 방법[5]에 따라 제조하였다. 효소활성은 colloidal chitin을 기질로 하여 DNS 방법[16]으로 측정하였다.
진균 세포벽 분해성 chitinase의 생산능 확인은 colloidal chitin은 Jeuniaux의 방법[5]에 따라 제조하였다. 효소활성은 colloidal chitin을 기질로 하여 DNS 방법[16]으로 측정하였다. 0.
성능/효과
marginalis에 의한 잎집썩음병에 대한 방제능을 검증하기 위하여 실내 포트에서 실험을 실시하였다. P. marginalis 처리 후 5일째부터 무처리구에서 잎집이 담갈색으로 변색되는 병징이 나타나기 시작하여 10일째 무처리구의 모든 pot의 마늘이 병징을 일으키는 반면, 선발균주 처리구의 경우 70% 이상의 매우 높은 방제율을 나타내었으며 생장촉진활성도 확인 할 수 있었다. 또한 F.
oxysporum 에 대한 길항균주 24종이었고, 그 중에서 두 마늘병해 원인균을 공통으로 길항할 수 있는 균주는 15종이었다(Table 1). P. marginalis과 F. oxysporum 모두 길항능이 있는 15종의 균주는 16s rDNA sequencing 결과 Table 2와 같이 동정되었으며, 이들 15종의 마늘병해 길항세균들 중 길항능이 가장 뛰어난 Bacillus subtilis YC82, B. vallismortis YC84, B. amyloliquefaciens Y240을 최종적으로 선발하였다.
경북 영천시 신덕리 및 부계리 일대 마늘 경작지16개소에서 채취한 토양 시료로부터 160균주의 토착세균을 분리할 수 있었다. 분리된 160종의 균주를 대상으로 잎집썩음병과 부패병의 원인균인 P.
oxysporum에 대한 길항능을 조사하였다. 그 결과 P. marginalis에 대한 길항균주 16종, F. oxysporum 에 대한 길항균주 24종이었고, 그 중에서 두 마늘병해 원인균을 공통으로 길항할 수 있는 균주는 15종이었다(Table 1). P.
amyloliquefaciens YC240 대상으로 식물생장촉진호르몬인 옥신 및 지베렐린생산능을 조사하였다. 그 결과 선발된 토착길항균주는 모두 옥신 및 지베렐린 생산이 조사되었다. 표준물질인 IAA와 GA3를 비교하여 보았을 때 Fig.
oxysporum처럼 세포벽이 β-glucan으로 구성되어 있는 병원균의 세포벽을 진균세포벽 분해성 β-glucanase에 의해 세포벽을 분해하여 사멸시키는 기작을 나타낸다. 그리고 식물병원성진균의 길항기작 중 하나인 chitinase 생산성을 조사한 결과 3종의 최종선발된 토착길항균주 모두에서 chitinase 생산능을 확인할 수 있었다(Fig. 2). 마늘 마른썩음병 원인균인 F.
이러한 인산의 특성은 화학비료 가격을 높일 뿐만 아니라 토양 비옥도면에서도 역효과를 낼 수도 있다[14]. 따라서 선발된 균주를 토양에 투입하였을 때 난용성 인산염의 분해로 식물의 생장에 직접적인 영양원인 인(P)의 공급을 원활히 하여 생장촉진효과를 거둘 수 있을 것으로 생각된다.
따라서, 선발된 토착길항미생물들을 현지 마늘재배에 적용한다면 친환경인증 농산물 및 조기수확의 효과를 거둘 수 있을 것이라 기대된다. 또한 B. amyloliquefaciens YC240의 경우 마늘의 발아촉진능과 생장촉진능이 가장 우수하였다. 이것은 옥신, 지베렐린 등의 식물생장촉진호르몬의 생산량이 B.
marginalis 처리 후 5일째부터 무처리구에서 잎집이 담갈색으로 변색되는 병징이 나타나기 시작하여 10일째 무처리구의 모든 pot의 마늘이 병징을 일으키는 반면, 선발균주 처리구의 경우 70% 이상의 매우 높은 방제율을 나타내었으며 생장촉진활성도 확인 할 수 있었다. 또한 F. oxysporum에 의한 마른썩음병에 대한 방제능을 검증한 결과 무처리 대조구에서는 마른썩음병의 병징인 갈색을 띄며 썩어가는 것이 확인되었으나 B. subtils YC82와 B. amyloliquefaciens YC240 처리구의 경우 60% 이상의 방제율을 나타내었으며, B. vallismortis YC84는 80% 이상의 방제율을 나타내었다(Fig. 6). 이는 선발된 토착길항세균들이 마늘병해원인균인 P.
oxysporum은 세포벽 구성성분 중 chitin을 포함하고 있어 chitinase에 의해 세포벽을 분해할 수 있다. 또한 선발된 3종의 균주 배양액에서 비극성 유기용매인 n-butanol을 이용한 추출액에서도 마늘 잎집썩음병의 원인균인 P. marginalis에 대하여 Fig. 3와 같이 매우 우수한 길항능을 나타내었으며, 특히 B. subtilis YC82가 생산하는 항생물질의 길항능이 가장 뛰어난 것으로 확인되었다. 이와 같이 최종 선발된 토착길항균주들이 생산하는 siderophore, β-glucanase, chitinase, 항생물질과 같은 물질들을 통해 마늘 마른썩음병원균 F.
생장촉진능 시험의 경우 초장길이의 차이에서는 B. subtilis YC82 처리구는 평균 49±1.53 mm, B. vallismortis YC84 처리구는 평균 47±1.15 mm, B. amyloliquefaciens YC240 처리구에서는 평균 80±1.21 mm로 무처리구의 평균 39±1.51 mm 보다 매우 우수하였다(Fig. 7).
선발된 토착길항미생물 3종의 인산 가용화능을 molybdate reagent를 이용하여 조사한 결과, 3종의 균주 모두 난용성 인산염인 tri-calcium phosphate를 분해할 수 있었고, 특히 B. subtilis YC82가 인산가용화능이 가장 뛰어났다(Fig. 4). 인산은 가용성 무기 인산염 형태로 토양에 시용되는 식물의 필수 양분이지만, 많은 부분이 불용화되어 식물이 직접적으로 흡수할 수 없게 된다.
선발된 토착길항미생물들을 대상으로 포트상에서 마늘 발아촉진능 및 생장촉진능 검증 실험을 실시한 결과, 처리 후 7일째에서 무처리구의 발아율은 30%인 것에 반하여 선발균주들의 처리구는 50% 이상의 우수한 발아능을 나타내었다. 생장촉진능 시험의 경우 초장길이의 차이에서는 B.
선발된 토착길항미생물들의 식물병원성 진균 억제 기작 조사를 위하여 siderophore, β-glucanase, chitinase 생산성을 조사한 결과 3종의 토착길항균주 모두 siderophore와 β-glucanase 생산능을 확인할 수 있었다(Fig. 1).
6). 이는 선발된 토착길항세균들이 마늘병해원인균인 P. marginalis와 F. oxysporum에 대해 강력한 병방제능과 마늘생장촉진능을 동시에 가진다는 것을 알 수 있다. 따라서, 향후 마늘재배지에서 현장적용여부에 대하여 추가적 실험을 통한 병방제능 및 생장촉진능 검증이 이루어진다면 마늘병해방제 및 생장촉진 미생물제제 개발이 가능할 것이라 생각된다.
후속연구
따라서 본 연구를 통해 우수한 마늘병원균 방제용 토착길항미생물을 분리, 선발하고 이를 미생물제제로 개발하여 마늘재배에 활용한다면 마늘의 친환경적 재배가 가능하게 될 것이며, 전세계적인 친환경 흐름에 맞춰 국내 친환경 농업기조에 부응함과 동시에 화학비료 및 농약으로 인한 지출을 절감하게 되어 농민들의 농비절감 효과를 가져 올 수 있을 것이다. 또한, 본 연구는 타 경제작물에 비하여 미흡한 수준에 그치고 있는 마늘의 친환경적 재배를 위한 미생물제제의 사용 및 적용가능성을 타진할 수 있는 기초연구의 토대가 될 것이다.
7). 따라서, 선발된 토착길항미생물들을 현지 마늘재배에 적용한다면 친환경인증 농산물 및 조기수확의 효과를 거둘 수 있을 것이라 기대된다. 또한 B.
oxysporum에 대해 강력한 병방제능과 마늘생장촉진능을 동시에 가진다는 것을 알 수 있다. 따라서, 향후 마늘재배지에서 현장적용여부에 대하여 추가적 실험을 통한 병방제능 및 생장촉진능 검증이 이루어진다면 마늘병해방제 및 생장촉진 미생물제제 개발이 가능할 것이라 생각된다.
따라서 본 연구를 통해 우수한 마늘병원균 방제용 토착길항미생물을 분리, 선발하고 이를 미생물제제로 개발하여 마늘재배에 활용한다면 마늘의 친환경적 재배가 가능하게 될 것이며, 전세계적인 친환경 흐름에 맞춰 국내 친환경 농업기조에 부응함과 동시에 화학비료 및 농약으로 인한 지출을 절감하게 되어 농민들의 농비절감 효과를 가져 올 수 있을 것이다. 또한, 본 연구는 타 경제작물에 비하여 미흡한 수준에 그치고 있는 마늘의 친환경적 재배를 위한 미생물제제의 사용 및 적용가능성을 타진할 수 있는 기초연구의 토대가 될 것이다.
이와 같은 결과는 선발된 토착길항세균을 마늘재배 중 마늘근권에 처리하였을 경우 마늘뿌리에 옥신을 공급하여 발근 및 생장촉진효과를 기대할 수 있다. 또한, 줄기 및 세포신장, 종자발아촉진, 휴면타파 등에 관여하는 지베렐린 생산도 가능하므로 마늘 전생육기에 걸쳐 생장촉진용 미생물제제로 활용할 만한 가치가 매우 높다고 생각된다.
amyloliquefaciens YC240의 경우 마늘의 발아촉진능과 생장촉진능이 가장 우수하였다. 이것은 옥신, 지베렐린 등의 식물생장촉진호르몬의 생산량이 B. subtilis YC82와 B. vallismortis YC84에 비해 상대적으로 낮은 생산성을 나타내지만 다른 종류의 식물생장촉진호르몬의 생산에 대한 조사가 추가적으로 필요하다고 생각된다.
이와 같이 최종 선발된 토착길항균주들이 생산하는 siderophore, β-glucanase, chitinase, 항생물질과 같은 물질들을 통해 마늘 마른썩음병원균 F. oxysporum과 잎집썩음병원균 P. marginalis 이외에도 세균성점무늬병원균 Pseudomonas syringae, 무름병원균 Erwinia carotovora, 흑색썩음균핵병원균 Sclerotium cepivorum 등의 다양한 마늘병원성 진균 및 세균의 방제도 가능 할 것이라 생각되며, 이를 통하여 마늘의 친환경적 재배를 위한 미생물방제제 개발에도 활용할 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
마늘은 무엇인가?
마늘은 외떡잎식물 백합목 백합과 식물로서 주로 가을에 인편을 파종하여 이듬해 봄에 수확되는 작물로[2, 16], 세계 10대 건강식품 중 하나로서 전세계적으로 소비량이 증가하고 있는 추세이다. 우리나라에서는 1인당 연간 소비량이 9.
마늘에 피해를 주는 다양하고 많은 병해 중, 가장 큰 비율을 차지하는 것은 무엇인가?
경제 작물로서 중요한 역할을 하고 있는 마늘은 다양하고 많은 병해로 인해 막대한 경제적 손실을 입고 있는 실정이며, 그 중 저장 기간 내 병해로 인한 피해가 가장 큰 비율을 차지하고 있다[10]. 마늘의 저장기간 동안 병해를 일으키는 병원균들 중 Fusarium oxysporum에 의한 마른썩음병으로 인해 인편 폐기율은 5~50% 정도에 이르고 있으며, 이 병원균은 저장 기간뿐만 아니라 생육기간에도 병해를 일으키며 토양 내 잔류하여 타작물에도 병해를 일으키기도 한다[17].
마늘 병해를 방제하기 위한, 화학농약과 화학비료 사용의 문제점은 무엇인가?
그러나 화학농약과 화학비료의 사용은 친환경 녹색성장시대의 유기농산물 소비증대와 친환경농산물 생산증가에 반할뿐만 아니라 마늘의 병해를 막기 위한 화학적, 물리적 처리나 저장 시설의 개발 등은 장기적, 금전적인 측면에서 효율성과 경제성이 떨어지는 문제점을 야기시킨다.
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