선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구자들은 전보[9]에서 식물 병원성균주인 Botrytis cinerea, Corynespora cassicola, Fusarium oxysporum, Rhizoctonia solani에 대한 항균활성이 높고 cellulase, protease 및 chitinase효소 분비력이 우수한 Bacillus licheniformis KJ-9를 자연계로부터 분리․동정하여 배양학적 특성을 보고하였다. 본 연구에서는 B. licheniformis KJ-9를 이용한 고품질의 항균발효퇴비를 생산할 목적으로 B. licheniformis KJ-9의 배양용액을 정기적으로 퇴비 발효조에 투여하여 제조한 항균발효퇴비(B. licheniformis KJ 9 fermented compost, BLC)를 개발한 다음 대조구인 기존의 판매퇴비(commercial compost, CC)와 함께 고추, 들깨 및 마늘의 in vivo 실험 결과를 보고하고자 한다.
- Liu 등[12]은 길항미생물 Bacillus subtilis로부터 내열성의 항진균성 단백질 B1을 분리하여 여러 가지 곰팡이에 대한 검토 결과를 보고하였다. 본 연구자들은 전보[9]에서 식물 병원성균주인 Botrytis cinerea, Corynespora cassicola, Fusarium oxysporum, Rhizoctonia solani에 대한 항균활성이 높고 cellulase, protease 및 chitinase효소 분비력이 우수한 Bacillus licheniformis KJ-9를 자연계로부터 분리․동정하여 배양학적 특성을 보고하였다. 본 연구에서는 B.
제안 방법
- BLC를 이용한 식물의 pot 실험은 Han 및 Ko 등[3,19]의 방법에 따라 수행하였다. 가로×세로×높이가 각각 56 cm × 36 cm × 25 cm인 아이스박스의 밑바닥에 직경 2 cm정도의 구멍을 12개 뚫고 일반 밭 흙만을 사용한 시험구(a), 일반 밭 흙에 CC를 10%(v/v) 혼합한 시험구(b), 일반 밭 흙에 BLC를 10%(v/v) 혼합한 시험구(c) 각각에 시중의 종묘상에서 5 엽기 정도 성장한 고추종묘를 9포기씩 이식하여 60일 정도 재배하면서 고추역병, 탄저병 및 세균성 점무늬병 뿐만 아니라 고추의 잎 수, 줄기의 길이, 뿌리의 길이, 줄기의 횡단면 등의 고추 생장정도를 상호비교 검토하였다. a, b 및 c 시험구는 각각 2시험구(총 18포기)씩 준비하여 동시에 실험을 행하였으며 결과는 평균값으로 나타내었다.
- B. licheniformis KJ-9의 보존 및 배양은 1.5% soluble starch, 0.5% yeast extract, 0.05% MgSO4·7H2O의 성분으로 구성된 배지를 사용하였으며, 배지의 초기 pH는 7.0, 배양온도는 50℃ 그리고 진탕속도는 180 rpm으로 행하였다.
- licheniformis KJ-9 전배양액을 2% 접종하여 50℃, 120 rpm으로 72시간 배양하여 사용하였다. BLC는 B. licheniformis KJ-9의 배양용액을 수돗물로 10 배 희석하여 농약 살포 분무기로 2주일에 1회씩 톱밥우분퇴비의 표면에 분무하면서 30일 동안 발효를 행하여 제조하였다. BLC를 이용한 in vivo 실험의 대조구는 B.
- A는 늦가을에 마늘을 심어 재배한 사진이고, B는 마늘을 수확한 후 들깨를 심어 재배한 사진이다. a 시험구는 CC, b 시험구는 BLC를 사용하여 마늘과 들깨를 재배하였다. 그 결과 두 작물 모두 병충해는 관찰되지 않았으나 CC를 사용한 a 시험구 보다 BLC를 사용한 b 시험구에서 마늘 및 들깨의 발아율 및 식물의 생장이 월등하게 우수함을 확인할 수 있었다.
- 고속연속 퇴비발효조는 Fig. 1에서보는 바와 같이 길이×폭×깊이가 각각 60 m × 6 m × 1.5 m로 구성되어 있으며, 발효조의 밑바닥에는 직경 100 mm의 통풍관을 6개 설치하여 산소의 공급이 원활하도록 하였다.
- 본 연구에서 개발한 BLC의 현장적용 시험은 경남 산청군 신안면 장죽리에 위치한 일반 농가에서 400 m2 정도의 밭을 A, B구간으로 나누고 A구간에는 기존의 판매퇴비인 CC 400 kg (20 kg 포대 20개)를 살포하고, B구간에는 본 연구에서 제조한 BLC 400 kg 살포한 후 늦가을에 마늘을 재배하여 생육상태를 관찰하였다. 그리고 마늘을 수확한 다음 해의 봄에는 들깨를 동일조건으로 재배하면서 작물의 질병 및 생육상태를 육안으로 관찰하였다.
- 0, 배양온도는 50℃ 그리고 진탕속도는 180 rpm으로 행하였다. 그리고 식물 병원성균주의 생육 및 보존을 위한 배지는 PDA (Difco) 평판배지를 사용하여 30℃에서 행하였다.
- licheniformis KJ-9를 정기적으로 접종하여 발효시킨 BLC를 퇴비 품질검사법에 준하여 분석한 결과를 Table 1에 나타내었다. 대조구로는 균주를 접종하지 않고 제조한 CC를 사용하였다. 2종류의 퇴비 모두 공정규격에는 적합하였으나 퇴비를 제조하는 과정에 있어서 BLC의 경우는 우분의 냄새가 확실히 줄어드는 것을 느낄 수 있었으며 또한 퇴비의 발효시간도 3일 정도 단축되었다.
- 본 연구에서 개발한 BLC의 현장적용 시험은 경남 산청군 신안면 장죽리에 위치한 일반 농가에서 400 m2 정도의 밭을 A, B구간으로 나누고 A구간에는 기존의 판매퇴비인 CC 400 kg (20 kg 포대 20개)를 살포하고, B구간에는 본 연구에서 제조한 BLC 400 kg 살포한 후 늦가을에 마늘을 재배하여 생육상태를 관찰하였다. 그리고 마늘을 수확한 다음 해의 봄에는 들깨를 동일조건으로 재배하면서 작물의 질병 및 생육상태를 육안으로 관찰하였다.
- 2 μm membrane filter로 여과한 용액을 사용하였다. 온도 안정성 검토는 여과한 시료용액을 70, 80, 90 및 100℃에서 각각 10 분간 열처리한 다음 식물병원성 균주에 대한 상대적 항균활성을 열처리하지 않은 대조구와 비교하여 %로 나타내었으며, pH 안정성 검토는 시료용액을 0.1 M HCl 및 0.1 M NaOH로 pH 3, 5, 7, 9 및 11로 조절한 후 상온에서 천천히 흔들면서 2시간 동안 방치한 다음 중성으로 중화시켜 열 안정성과 동일한 방법으로 측정하였다.
- 이때 성장하는 곰팡이 균사의 끝으로부터 1 cm 정도 떨어진 지점에 corker borer No. 5 (직경 7 mm)를 이용하여 평판배지 상에 구멍을 뚫은 다음 0.2 μm membrane filter로 여과한 B. licheniformis KJ-9의 배양 용액 150 μl를 접종한 후 30℃에서 24～72시간 대치배양하여 식물 병원성균주의 균사성장 억제정도(inhibition zone)를 관찰하였다[13].
- 항균활성 측정은 PDA평판배지 중앙에 corker borer No. 5 (직경 7 mm)를 이용하여 식물 병원성균주를 블록형태로 접종한 다음 30℃의 항온기에서 곰팡이의 균사가 평판배지의 ⅓정도를 덮을 때까지 배양하였다. 이때 성장하는 곰팡이 균사의 끝으로부터 1 cm 정도 떨어진 지점에 corker borer No.
대상 데이터
- B. licheniformis KJ-9 배양용액의 온도 및 pH 안정성 검토[11]를 위한 시료용액은 B. licheniformis KJ-9를 액체배양한 후 그 배양액을 8,000× g, 20분 동안 원심분리하여 얻어진 배양상등액을 0.2 μm membrane filter로 여과한 용액을 사용하였다.
- licheniformis KJ-9의 배양용액을 수돗물로 10 배 희석하여 농약 살포 분무기로 2주일에 1회씩 톱밥우분퇴비의 표면에 분무하면서 30일 동안 발효를 행하여 제조하였다. BLC를 이용한 in vivo 실험의 대조구는 B. licheniformis KJ-9를 분무하지 않고 제조한 톱밥우분퇴비 즉, 종래의 판매퇴비(commercial compost, CC)를 사용하였다.
- 공시균주는 carboxy methyl cellulase (CMCase), protease 및 chitinase 효소활성이 높고, 식물병원성균주에 대하여 항균활성이 우수한 균주로 전보에서[9] 분리․동정된 Bacillus licheniformis KJ-9를 사용하였다. 항균활성 측정을 위한 식물병원성균주는 농업진흥청 응용미생물과에서 분양받은 Botrytis cinerea KACC 40965, Corynespora cassicola KACC 40964, Fusarium oxysporum KACC 40047, Rhizoctonia solani KACC 40109의 균주를 사용하였다.
- 톱밥우분에 B. licheniformis KJ-9를 정기적으로 투여하여 발효시킨 항균발효퇴비(BLC)는 경남 산청군 신안면에 위치한 신안위탁퇴비공장의 협조를 얻어 고속연속 퇴비발효장치를 이용하여 제조하였다. 고속연속 퇴비발효조는 Fig.
- 공시균주는 carboxy methyl cellulase (CMCase), protease 및 chitinase 효소활성이 높고, 식물병원성균주에 대하여 항균활성이 우수한 균주로 전보에서[9] 분리․동정된 Bacillus licheniformis KJ-9를 사용하였다. 항균활성 측정을 위한 식물병원성균주는 농업진흥청 응용미생물과에서 분양받은 Botrytis cinerea KACC 40965, Corynespora cassicola KACC 40964, Fusarium oxysporum KACC 40047, Rhizoctonia solani KACC 40109의 균주를 사용하였다. B.
이론/모형
- BLC를 이용한 식물의 pot 실험은 Han 및 Ko 등[3,19]의 방법에 따라 수행하였다. 가로×세로×높이가 각각 56 cm × 36 cm × 25 cm인 아이스박스의 밑바닥에 직경 2 cm정도의 구멍을 12개 뚫고 일반 밭 흙만을 사용한 시험구(a), 일반 밭 흙에 CC를 10%(v/v) 혼합한 시험구(b), 일반 밭 흙에 BLC를 10%(v/v) 혼합한 시험구(c) 각각에 시중의 종묘상에서 5 엽기 정도 성장한 고추종묘를 9포기씩 이식하여 60일 정도 재배하면서 고추역병, 탄저병 및 세균성 점무늬병 뿐만 아니라 고추의 잎 수, 줄기의 길이, 뿌리의 길이, 줄기의 횡단면 등의 고추 생장정도를 상호비교 검토하였다.
성능/효과
- 대조구로는 균주를 접종하지 않고 제조한 CC를 사용하였다. 2종류의 퇴비 모두 공정규격에는 적합하였으나 퇴비를 제조하는 과정에 있어서 BLC의 경우는 우분의 냄새가 확실히 줄어드는 것을 느낄 수 있었으며 또한 퇴비의 발효시간도 3일 정도 단축되었다. BLC와 CC의 C/N율은 각각 20.
- 2종류의 퇴비 모두 공정규격에는 적합하였으나 퇴비를 제조하는 과정에 있어서 BLC의 경우는 우분의 냄새가 확실히 줄어드는 것을 느낄 수 있었으며 또한 퇴비의 발효시간도 3일 정도 단축되었다. BLC와 CC의 C/N율은 각각 20.89와 16.67로 약 1.5배 이상 BLC에서 높게 나타났으며, 그 외의 금속이온들은 CC에서 대체적으로 높은 값을 나타내었다. 특히 Cu 및 염분은 2배, Zn은 3배, Ni은 8배 정도 BLC보다 CC에서 높게 나타났다.
- a 시험구는 CC, b 시험구는 BLC를 사용하여 마늘과 들깨를 재배하였다. 그 결과 두 작물 모두 병충해는 관찰되지 않았으나 CC를 사용한 a 시험구 보다 BLC를 사용한 b 시험구에서 마늘 및 들깨의 발아율 및 식물의 생장이 월등하게 우수함을 확인할 수 있었다. 특히 기온이 낮은 겨울철에 성장하는 마늘의 경우는 성장속도 및 마늘의 크기에 있어서도 현저한 차이를 나타내었으며, 봄에 씨앗을 뿌린 들깨의 경우는 BLC를 사용한 시험구에서 약 3일 정도 빠르게 싹이 돋아남을 관찰 할 수 있었다.
- 이 각 시험구 고추의 뿌리 및 줄기(고추 대) 등의 성장을 비교 검토한 결과 a 시험구에서는 뿌리 및 고추대의 성장 길이가 각각 13 cm와 20 cm 이었으나, b 시험구에서는 각각 18 cm와 33 cm이었다. 그러나 c 시험구에서는 각각 25 cm와 49 cm로 고추 대 뿐만 아니라 뿌리의 성장이 다른 시험구에 비하여 월등하게 양호함을 알 수 있었다. 또한 잎의 수에 있어서도 a는 17매, b는 29매 이었지만 c는 40매로 BLC를 사용한 c시험구가 a 및 b시험구보다 월등하게 많았으며, 대의 굵기에 있어서도 a, b 및 c시험구가 각각 0.
- 그러나 100℃에서는 각각 68, 62, 60 및 52% 정도만의 항균활성을 나타내었다. 그리고 B. licheniformis KJ-9의 배양용액은 열처리한 각 시험구의 모든 온도에서 Botrytis cinerea, Rhizoctonia solani, Fusarium oxysorum 및 Corynespora cassicola의 순으로 항균활성이 높게 나타났다. Park 등[15]이 보고한 B.
- 그러나 c 시험구에서는 각각 25 cm와 49 cm로 고추 대 뿐만 아니라 뿌리의 성장이 다른 시험구에 비하여 월등하게 양호함을 알 수 있었다. 또한 잎의 수에 있어서도 a는 17매, b는 29매 이었지만 c는 40매로 BLC를 사용한 c시험구가 a 및 b시험구보다 월등하게 많았으며, 대의 굵기에 있어서도 a, b 및 c시험구가 각각 0.2, 0.4 및 0.6 cm로 BLC를 사용한 시험구에서 3～1.5배 정도 굵은 것으로 나타났다. 그리고 고추의 생장과정 중에 자연적으로 발생하는 질병을 육안으로 관찰한 결과를 Fig.
- 그러나 pH 11의 강알칼리 영역에서는 Corynespora cassicola를 제외한 Botrytis cinerea 및 Fusarium oxysorum에서만 항균활성을 유지하였다. 이상의 결과로 B. licheniformis KJ-9가 생산한 항균물질은 산성영역보다는 중성 및 알칼리 영역에서 더욱 안정성을 유지하는 것으로 판단되었다. B.
- licheniformis KJ-9가 생산한 항균물질의 열 안정성은 상당히 높은 것으로 판단되었다. 이상의 결과로 미생물이 생산하는 항균물질은 그 미생물의 특성에 따라서 열 안정성에 상당한 차이를 나타내는 것으로 판단된다.
- 고추의 역병 및 탄저병 등의 발생은 모든 시험구에서 관찰되지 않았으나 a 및 b 시험구에서는 고추 잎이 마르고 약간의 황색반점이 발생하면서 잎이 전체적으로 약간 노란색을 나타낸 반면 c 시험구에서는 잎이 푸르고 줄기가 튼튼하며 병충해에 전혀 영향을 받지 않은 것으로 관찰되었다. 이상의 결과로 본 연구에서 제조한 항균성 톱밥발효퇴비는 고추의 병충해 방제뿐만 아니라 생육에도 매우 효과적인 것으로 판단되었다. Hwang 등[5]은 가축퇴비(계분)를 사용한 고무나무의 생육상황을 검토한 결과 가축퇴비의 10%를 사용하였을 때 가장 양호한 결과를 나타내었다고 보고하였으며, Yun 등[19]은 자연계로부터 분리․동정한 Chryseomonas luteola 5042 균주의 배양 용액을 직접 고추역병균인 Phytophthora capsici에 처리하여 효과적으로 병원성균주의 생육을 억제하였다고 보고한 결과를 보면 B.
- 2에 나타내었다. 처리온도를 70～100℃까지 변화시키면서 10분 동안 열처리한 결과 70℃에서는 모든 시험구에서 대조구와 거의 대등한 항균활성을 유지하였으며, 80℃에서도 Botrytis cinerea, Rhizoctonia solani, Fusarium oxysorum 및 Corynespora cassicola의 식물병원성 균주에 대하여 각각 97, 95, 93 및 92%의 높은 열안정성을 유지하였다. 그러나 100℃에서는 각각 68, 62, 60 및 52% 정도만의 항균활성을 나타내었다.
- 그 결과 두 작물 모두 병충해는 관찰되지 않았으나 CC를 사용한 a 시험구 보다 BLC를 사용한 b 시험구에서 마늘 및 들깨의 발아율 및 식물의 생장이 월등하게 우수함을 확인할 수 있었다. 특히 기온이 낮은 겨울철에 성장하는 마늘의 경우는 성장속도 및 마늘의 크기에 있어서도 현저한 차이를 나타내었으며, 봄에 씨앗을 뿌린 들깨의 경우는 BLC를 사용한 시험구에서 약 3일 정도 빠르게 싹이 돋아남을 관찰 할 수 있었다. Chang 등[2]은 농․축․수산폐기물의 재활용을 모색하여 농업적 활용 가능성을 조사하기 위하여 고속 발효시킨 퇴비로 무 및 상추 등의 발아율 등을 검토한 결과 생육초기에는 퇴비의 미부숙이나 염류에 의해 식물체에 생리적인 장애를 일으켜 발아와 생육을 억제하였으나 생육후반기로 갈수록 퇴비를 많이 시용한 시험구가 양호한 생육을 나타내었다고 보고하였다.
후속연구
- 이상의 결과로 본 연구에서 제조한 항균성 톱밥발효퇴비는 고추의 병충해 방제뿐만 아니라 생육에도 매우 효과적인 것으로 판단되었다. Hwang 등[5]은 가축퇴비(계분)를 사용한 고무나무의 생육상황을 검토한 결과 가축퇴비의 10%를 사용하였을 때 가장 양호한 결과를 나타내었다고 보고하였으며, Yun 등[19]은 자연계로부터 분리․동정한 Chryseomonas luteola 5042 균주의 배양 용액을 직접 고추역병균인 Phytophthora capsici에 처리하여 효과적으로 병원성균주의 생육을 억제하였다고 보고한 결과를 보면 B. licheniformis KJ-9을 이용한 미생물제제 개발을 위한 연구도 필요한 것으로 판단된다.
- Chang 등[2]은 농․축․수산폐기물의 재활용을 모색하여 농업적 활용 가능성을 조사하기 위하여 고속 발효시킨 퇴비로 무 및 상추 등의 발아율 등을 검토한 결과 생육초기에는 퇴비의 미부숙이나 염류에 의해 식물체에 생리적인 장애를 일으켜 발아와 생육을 억제하였으나 생육후반기로 갈수록 퇴비를 많이 시용한 시험구가 양호한 생육을 나타내었다고 보고하였다. 이상의 결과로 B. licheniformis KJ-9를 분무하여 제조한 항균퇴비는 식물의 발아에 전혀 나쁜 영향을 미치지 않고 식물의 병충해 방제뿐만 아니라 생육을 촉진시키는 우수한 퇴비로 사료되기 때문에 이후의 연구는 상기의 이유를 명확하게 밝히기 위한 연구가 필요한 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.