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문제 정의
- 본 연구는 지자체(충북 청원농업기술센터)에서 채집한 P. polymyxa CW를 공시하여 농과원에서 보유하고 있는 P. polymyxa AC-1 균주를 대조로 기능성을 비교 분석하고, 이를 활용한 고추 및 토마토 흰가루병의 방제 가능성을 검토하고자 수행하였다.
제안 방법
- 채소류 시들음병(Fusarium oxysporum), 벼 도열병(Pyricularia glysea), 입고병(Rhizoctonia solani), 채소류 잿빛곰팡이병(Botrytis cinerea), Phomopsis sp. (KACC40333), 고추 탄저병(Colletotrichum acutatum) 및 고추 역병(Phytophthora capsici)을 대상으로 PDA (Potato dextrose agar) 배지 상에서 대치배양(dual culture)을 통해서 검정하였다.
- 30°C에서 14일간 배양한 후 균총 주변에 투명환 (Clear zone, halo zone)의 크기를 조사하였다.
- 30°C에서 7~10일간 배양한 후 배지색깔이 보라색에서 노란색으로 변했는지를 조사하였다.
- P. polymyxa CW의 siderophore 생성여부를 확인하기 위하여 Kim 등(2012)이 보고한 바와 같이 TSA (tryptic soy agar)와 CAS 배지(Milagres 등, 1999)를 각각 조제하여 사레에 분주한 후 반으로 절단하여 중앙부분의 배지가 잘 맞닿도록 배지를 잘 붙인 후 TSA배지 상에 농업미생물을 접종하고 28°C에서 14일 이상 배양하면서 변색여부를 조사하였다.
- P. polymyxa CW의 고추 횐가루병 방제효과를 구명하기 위하여 25°C TSB 배지상에서 3일간 액체 배양한 배양원액(108cfu/ml)과 증류수로 10배 및 100배로 희석하여 조제한 길항균 현탁액을 병 발생 초기에 잎 앞면과 뒷면이 골고루 묻도록 분무처리하고 처리 후 3, 5, 7, 10일 후에 병 발생정도를 병반면적률로 조사하였다.
- P. polymyxa CW의 토마토 횐가루병 방제효과를 구명하기 위하여 25°C TSB 배지상에서 3일간 액체 배양한 배양원액(108cfu/ml)과 증류수로 10배 및 100배로 희석하여 조제한 길항균 현탁액을 병 발생 초기에 잎 앞면과 뒷면이 골고루 묻도록 분무처리하고 처리 후 3, 5, 7일 후에 병 발생정도를 병반면적률로 조사하였다.
- 배지 정 가운데에 살균한 paper disc를 놓은 다음 그 위에 미생물 현탁액을 40 µl씩 접종하였다.
- 변색정도에 따라 −, +, ++, +++로 구분하여 조사하였다.
- 5M FeCl3 1 ml) 4 ml을 넣고 실내에서 25분간 보관하면서 핑크색이 발현되면 530 nm에서 UV-spectrophotometer로 OD값을 측정하였다. 순수 IAA를 이용한 standard curve를 산출한 다음 미생물 배양결과 얻어진 OD값을 산출식에 대입하여 오옥신 생성량을 측정하였다.
- 농업미생물의 질소 고정능력을 확인하기 위하여 Kanimozhi and Panneerselvam (2010)의 질소고정능력 측정법을 응용한 방법(Kim 등, 2012)을 사용하였다. 시험관에 KOH와 NaOH로 pH를 6.6~7.0으로 조정한 NFB배지{Malic acid 5.0 g, K2HPO4 0.6 g, KH2PO4 0.4 g, MnSO4 0.01 g, MgSO4 0.05 g, NaCl 0.02 g, Na2MoO4 0.002 g, Bromothymol blue(0.5% in alcohol) 2 ml, 증류수 1000 ml, Agar 1.75 g}를 시험관에 5 ml씩 분주하고 고압 멸균하여 식힌 후 전 배양한 한 다음 미생물을 loop로 접종하여 배양하면서 변색여부를 관찰하였다. 접종 주변에 하얀 밴드가 형성되거나 색깔이 파란색으로 변할 경우 양성으로 판단하였다.
- polymyxa CW의 고추 횐가루병 방제효과를 구명하기 위하여 25°C TSB 배지상에서 3일간 액체 배양한 배양원액(108cfu/ml)과 증류수로 10배 및 100배로 희석하여 조제한 길항균 현탁액을 병 발생 초기에 잎 앞면과 뒷면이 골고루 묻도록 분무처리하고 처리 후 3, 5, 7, 10일 후에 병 발생정도를 병반면적률로 조사하였다. 시험은 처리구 당 3주씩 완전임의배치법 3반복으로 수행하였다. 시험 품종으로는 ‘마니따’을 사용하였다.
대상 데이터
- 시험 품종으로는 ‘마니따’을 사용하였다.
- 시험 품종으로는 ‘토태랑’을 사용하였다
- 충북 청원에서 채집한 P. polymyxa CW의 식물병원균에 대한 항균활성을 농과원에서 보유하고 있는 P. polymyxa AC-1(KCTC 833OP)을 대조로 하여 다음과 같이 조사하였다. 채소류 시들음병(Fusarium oxysporum), 벼 도열병(Pyricularia glysea), 입고병(Rhizoctonia solani), 채소류 잿빛곰팡이병(Botrytis cinerea), Phomopsis sp.
이론/모형
- 농업미생물의 질소 고정능력을 확인하기 위하여 Kanimozhi and Panneerselvam (2010)의 질소고정능력 측정법을 응용한 방법(Kim 등, 2012)을 사용하였다. 시험관에 KOH와 NaOH로 pH를 6.
성능/효과
- oxysporum), Phomopsis sp., 양파 검은곰팡이병균(Aspergillus niger), 모잘록병균(Rhizoctonia solani) 및 고추 역병(P. capsici)을 대상으로 농과원에서 보유하고 있는 P. polymyxa AC-1균주를 대조로 검정한 결과 공시한 모든 균에 대하여 높은 항균활성을 보였다(Table 1). 이는 P.
- polymyxa CW균주는 공시한 벼 도열병균, 고추 탄저병균, 채소류 시들음병균, Phomopsis sp., 양파 검은곰팡이병균, 모잘록병균 및 고추 역병에 대하여 항균활성을 보였으며, 모잘록병균을 제외한 모든 식물병원균에 대하여 농과원에서 보유 중인 P. polymyxa AC-1균주보다 높은 항균활성을 보였다. 따라서 P.
- polymyxa CW균주를 공시하여 고추 흰가루병이 상습 발생하는 온실 내에서 배양원액과 10배, 100배 희석액을 조제하여 살포하고 병 방제효과를 검정한 결과 고추 흰가루병을 현저히 억제하는 것으로 나타났다(Table 3). P. polymyxa CW균주 배양원액을 처리하였을 때 처리 3일 후 고추 흰가루병을 89% 억제하였으며 처리 후 10일까지도 발병을 80% 이상 억제하는 것으로 나타났다. 그러나 P.
- P. polymyxa CW균주 배양원액을 처리하였을 때 처리 3일 후 토마토 흰가루병을 거의 100% 억제하는 것으로 나타났으며 처리 후 7일까지도 발병을 현저히 억제하는 것으로 나타났다. 게다가 P.
- P. polymyxa CW균주의 농업적 기능성을 P. polymyxa AC-1균주를 대조로 조사결과, 철 킬레이트물질인 siderophore를 생성하는 것으로 나타났고, 오옥신류 생성에 있어서 강한 활성을 보였으며, 질소고정능력도 P. polymyxa AC-1균주에 비하여 훨씬 높은 것으로 나타났다(Table 2). 본 시험에서 공시한 두 가지 P.
- polymyxa CW균주 배양원액을 처리하였을 때 처리 3일 후 토마토 흰가루병을 거의 100% 억제하는 것으로 나타났으며 처리 후 7일까지도 발병을 현저히 억제하는 것으로 나타났다. 게다가 P. polymyxa CW균주 배양원액을 병든 잎에 처리할 경우 발병이 멈추면서 처리 후 7일 후에 관찰하였을 때 병반 상의 생성되었던 포자들도 사멸되는 것으로 나타났다(Fig. 1). 그러나 P.
- 토마토 흰가루병은 시설재배를 하는 토마토에서 발생이 매우 심하나 이를 방제하기 위한 미생물 농약으로 오직 메트라페논 액상수화제 1종만 등록되었을 뿐 매우 적은 실정이다. 고추 흰가루병 시험과 같은 방법으로 P. polymyxa CW균주를 공시하여 토마토 흰가루병이 상습 발생하는 온실 내에서 배양 원액과 10배, 100배 희석액을 조제하여 살포하고 병 방제효과를 온실 내에서 검정한 결과 토마토 흰가루병을 현저히 억제하는 것으로 나타났다(Table 4).
- viride, Bacillus subtilis, Pseudomonas fluorescens, Saccharomyces cerevisiae을 활용하여 고추 흰가루병 방제연구를 수행하였는데 대부분의 균주의 방제효과가 저조한 것으로 나타났다. 고추 흰가루병에 대한 방제효과를 구명하기 위하여 다양한 식물병원균에 대하여 항균활성을 보였던 P. polymyxa CW균주를 공시하여 고추 흰가루병이 상습 발생하는 온실 내에서 배양원액과 10배, 100배 희석액을 조제하여 살포하고 병 방제효과를 검정한 결과 고추 흰가루병을 현저히 억제하는 것으로 나타났다(Table 3). P.
- 1). 그러나 P. polymyxa CW균주 배양액을 희석하여 10배나 100배로 희석하여 저농도로 살포하였을 때에는 고추 흰가루병의 경우와 마찬가지로 방제효과가 고농도로 처리했을 때에 비해 현저히 감소되는 것으로 나타났다.
- polymyxa 균주가 카놀라의 인산 흡수를 도와 생장을 촉진하고 수량을 높였다고 보고하였다. 그러나 본 시험에서는 P. polymyxa CW균주와 P. polymyxa AC-1균주 모두 인산가용화 능력이 없는 것으로 나타났는데 선행연구에서 Paenibacillus 균주가 인산가용화 능력이 있다는 보고와는 차이를 보였다. 따라서 P.
- polymyxa AC-1균주보다 높은 항균활성을 보였다. 따라서 P. polymyxa CW균주가 여러 가지 식물병원균에 대하여 높은 항균활성을 보이는 것으로 보아 식물병의 생물적 방제를 위한 방제제로서의 개발 가능성이 높은 것으로 사료된다. 실제로 Ryu 등(2006)이 참깨 잘록병에 효과가 우수한 P.
- subtilis인 경우 처리농도가 108 cfu/ml 이상 되어야만 적절한 효과를 얻을 수 있다. 본 시험에서도 108 cfu/ml농도 고농도로 처리하였을 때 저농도에 비해 효과가 높은 것으로 나타나 P. polymyxa CW균주의 병 억제기작은 항생물질에 의한 것으로 추측되었다. Kim 등(2010)도 고추 역병 방제를 위하여 P.
후속연구
- P. polymyxa CW균주는 고추 흰가루병과 토마토 흰가루병에 대하여 탁월한 방제효과를 보이고, Bacillus처럼 내생포자를 생성하여 나쁜 환경에 잘 견딜 수 있어 대량배양 및 제제화 기술이 개발될 경우 생물농약으로의 개발 가능성이 매우 클 것으로 판단된다.
- polymyxa AC-1균주 모두 인산가용화 능력이 없는 것으로 나타났는데 선행연구에서 Paenibacillus 균주가 인산가용화 능력이 있다는 보고와는 차이를 보였다. 따라서 P. polymyxa CW균주는 식물병원균에 대한 광범위한 항균 스펙트럼을 보이고, 생장촉진과 관련한 siderophore 및 IAA 생성, 질소고정 등의 기능성을 가지고 있어 향후 이들 특성을 잘 파악하여 농업현장에서 활용하면 병 방제, 작물생육촉진, 염류장해 제거 등 다양한 효과를 얻을 수 있을 것으로 사료된다. Nielsen 등(1997), Jung 등(2011) 그리고 Raza 등(2008)은 P.
- 따라서 CW 균주의 처리효과를 높이기 위해서는 병원균을 효과적으로 억제할 수 있도록 적정농도 이상으로 처리농도를 높이는 것이 필요하다고 생각되었다. 한편 최근 여러 연구에서 P. polymyxa가 병 저항성을 유도한다는 사실이 보고되고 있어(Timmusk, 2003) 이에 대한 가능성도 추후 검토할 필요가 있다고 생각된다. Paenibacillus 속 세균은 Bacillus 속 세균과 마찬가지로 여러 가지 병원균에 대하여 항균활성을 보이고 병 방제 효과도 우수하여 병 방제제로 개발 가능성이 매우 높으나 국내에서 고추를 대상으로 역병 방제용으로 ‘탑시드’가, 고추 흰가루병 방제용으로 ‘메트로페논’이 개발되었을 뿐 아직 상품화가 매우 저조하다 (Cawoy 등, 2011).
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