해안 사구에서 서식하는 토착식물로부터 분리된 근권미생물 Bacillus aerius MH1RS1의 식물성장 촉진 능력 연구 Plant Growth-promoting Ability by the Newly Isolated Bacterium Bacillus aerius MH1RS1 from Indigenous Plant in Sand Dune원문보기
다양한 난개발과 해안도로, 방파제 등의 인공 구조물 설치로 인한 해안 침식과 해안선 파괴 등으로 해안사구가 크게 훼손되고 있다. 이에 본 연구에서는 해안사구에서 서식하고 있는 토착식물의 근권으로부터 식물 성장 촉진 능력이 있으면서 동시에 염분에 강한 내성을 가지는 근권세균의 library를 구축하였고, 이들 균주를 대상으로 식물 성장 촉진 능력을 평가하였다. 또한, 내염성 식물을 대상으로 사구 토양에서의 성장률에 근권세균이 미치는 영향을 평가한 후, 훼손된 사구의 복원에 가장 유용한 미생물을 선별하고 분리된 근권세균이 식물 성장에 미치는 영향을 평가하였다. 실험은 선정된 균주와 갯기름나물과 줄무늬갈대를 해안사구에 식재한 후 성장에 미치는 영향을 평가하였다. 그 결과, MH1RS1는 (IAA) production, siderophores, 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase (ACC deaminase) 그리고 염분내성을 가지고 있다. 갯기름나물의 경우는 줄기의 길이와 뿌리의 무게는 크게 향상되었다. 특히, 줄기의 생체와 뿌리 무게는 control과 비교했을 때 25% 성장이 향상되었다. 줄무늬 갈대는 Bacillus aerius MH1RS1 에 의해 초장은 18%와 뿌리의 생체 중은 20%로 크게 향상 되었다.
다양한 난개발과 해안도로, 방파제 등의 인공 구조물 설치로 인한 해안 침식과 해안선 파괴 등으로 해안사구가 크게 훼손되고 있다. 이에 본 연구에서는 해안사구에서 서식하고 있는 토착식물의 근권으로부터 식물 성장 촉진 능력이 있으면서 동시에 염분에 강한 내성을 가지는 근권세균의 library를 구축하였고, 이들 균주를 대상으로 식물 성장 촉진 능력을 평가하였다. 또한, 내염성 식물을 대상으로 사구 토양에서의 성장률에 근권세균이 미치는 영향을 평가한 후, 훼손된 사구의 복원에 가장 유용한 미생물을 선별하고 분리된 근권세균이 식물 성장에 미치는 영향을 평가하였다. 실험은 선정된 균주와 갯기름나물과 줄무늬갈대를 해안사구에 식재한 후 성장에 미치는 영향을 평가하였다. 그 결과, MH1RS1는 (IAA) production, siderophores, 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase (ACC deaminase) 그리고 염분내성을 가지고 있다. 갯기름나물의 경우는 줄기의 길이와 뿌리의 무게는 크게 향상되었다. 특히, 줄기의 생체와 뿌리 무게는 control과 비교했을 때 25% 성장이 향상되었다. 줄무늬 갈대는 Bacillus aerius MH1RS1 에 의해 초장은 18%와 뿌리의 생체 중은 20%로 크게 향상 되었다.
Coastal sand dunes have been seriously damaged caused by the development thoughtless for the environment and coastal erosion and destruction due to artificial structures like coast roads and breakwater. Hereupon, in this study we made a library of rhizobacteria that have the plant growth-promoting a...
Coastal sand dunes have been seriously damaged caused by the development thoughtless for the environment and coastal erosion and destruction due to artificial structures like coast roads and breakwater. Hereupon, in this study we made a library of rhizobacteria that have the plant growth-promoting ability for plant rhizosphere of indigenous plants inhabiting in a coastal sand dune as well as the strong tolerance to salt, and evaluated the plant growth-promoting ability of these strains. Furthermore, we evaluated the effect of rhizobacteria on the growth rate of saline tolerant plants in sandy soil; selected out the most useful micro-organism for the restoration of a damaged sand dune. The effect of inoculation of strains selected from the first experiment on the growth of Peucedanum japonicum and Arundo donaxes planted in a coastal sand dune was evaluated. As a result, Bacillus aerius MH1RS1 had plant growth promoting activities: indole acetic acid (IAA) production, siderophores and 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase (ACC deaminase) activity, and also had a salinity tolerance. Also, in case of Peucedanum japonicum, the length of stems and weights of roots were enhanced by the inoculation of B. aerius MH1RS1. Fresh weights of stems and weights of roots in experimental group were, in particular, increased by 25% comparing with the control group. For an Arundo donax in experimental group, plant length increased by 18%, and weight of roots by 20% which is significant.
Coastal sand dunes have been seriously damaged caused by the development thoughtless for the environment and coastal erosion and destruction due to artificial structures like coast roads and breakwater. Hereupon, in this study we made a library of rhizobacteria that have the plant growth-promoting ability for plant rhizosphere of indigenous plants inhabiting in a coastal sand dune as well as the strong tolerance to salt, and evaluated the plant growth-promoting ability of these strains. Furthermore, we evaluated the effect of rhizobacteria on the growth rate of saline tolerant plants in sandy soil; selected out the most useful micro-organism for the restoration of a damaged sand dune. The effect of inoculation of strains selected from the first experiment on the growth of Peucedanum japonicum and Arundo donaxes planted in a coastal sand dune was evaluated. As a result, Bacillus aerius MH1RS1 had plant growth promoting activities: indole acetic acid (IAA) production, siderophores and 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase (ACC deaminase) activity, and also had a salinity tolerance. Also, in case of Peucedanum japonicum, the length of stems and weights of roots were enhanced by the inoculation of B. aerius MH1RS1. Fresh weights of stems and weights of roots in experimental group were, in particular, increased by 25% comparing with the control group. For an Arundo donax in experimental group, plant length increased by 18%, and weight of roots by 20% which is significant.
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문제 정의
지금까지는 유채, 상추, 토마토 그리고 보리 등의 뿌리 성장이 향상 되었다는 보고가 있다.29,30) 본 연구는 해안 사구라는 매우 건조하고 일정 농도의 염분이 존재하는 토양환경에 미생물을 생물학적 비료로 이용하여 해안 사구토의 유실을 방지하고자 하는 목적에서 시작되었다. 이에 분리된 Bacillus aerius MH1RS1은 스트레스가 풍부한 환경에서 에틸렌의 농도를 조절하여 식물 뿌리의 안정화를 도모하는 유용한 식물자원으로 활용될 가능성이 있다고 사료된다.
이들 균주를 대상으로 식물 성장 촉진 능력을 평가하였다. 또한, 내염성 식물을 대상으로 사구 토양에서의 성장률에 근권세균이 미치는 영향을 평가한 후, 훼손된 해안 사구의 식물상 복원을 위한 잠재성을 평가하고자 하였다.
본 연구에서 분리한 Bacillus aerius MH1RS1는 식물성 호르몬을 생산하고 철을 공급하며, 에틸렌의 농도를 조절할 수 있는 동시에 강한 염분 내성을 가지고 있다. 또한, 사구토양에서 서식하고 있는 갯기름나물과 줄무늬갈대에 접종하였을 때 이들 식물의 성장을 촉진하는 것을 본 연구를 통해 확인하였다. 이러한 결과는 염분을 포함하고 있는 사구토양에서 갯기름나물과 줄무늬갈대 그리고 Bacillus aerius MH1RS1를 함께 이용한 훼손된 해안사구의 복원이 가능함을 시사한다.
식물의 성장에 필수 원소인 철을 공급하는 역할을 수행하는 siderophores합성능력에 대해 평가하였다. Siderophores 합성능은 양성과 음성으로 구분하여 균주 주변에 orange halo가 생기면 양성으로 평가하였다.
다양한 난개발과 해안도로, 방파제 등의 인공 구조물 설치로 인한 해안 침식과 해안선 파괴 등으로 해안 사구가 크게 훼손되고 있다. 이에 본 연구에서는 해안 사구에서 서식하고 있는 토착식물의 근권으로부터 식물 성장 촉진 능력이 있으면서 동시에 염분에 강한 내성을 가지는 근권세균의 library를 구축하였고, 이들 균주를 대상으로 식물 성장 촉진 능력을 평가하였다. 또한, 내염성 식물을 대상으로 사구 토양에서의 성장률에 근권세균이 미치는 영향을 평가한 후, 훼손된 사구의 복원에 가장 유용한 미생물을 선별하였다.
이에 본 연구에서는 해안사구에서 서식하고 있는 토착식물의 근권으로부터 식물 성장 촉진 능력이 있으면서 동시에 염분에 강한 내성을 가지는 근권세균을 분리하여 library를 구축하였고,18) 이들 균주를 대상으로 식물 성장 촉진 능력을 평가하였다. 또한, 내염성 식물을 대상으로 사구 토양에서의 성장률에 근권세균이 미치는 영향을 평가한 후, 훼손된 해안 사구의 식물상 복원을 위한 잠재성을 평가하고자 하였다.
제안 방법
2.1에서 언급한 library의 균주를 대상으로 식물성 호르몬인 IAA 생산능을 다음과 같은 방법으로 평가하였고, 모든 실험은 3반복하였다. 균주를 각각 0.
ACC deaminase 활성은 다음과 같은 방법으로 평가하였다(실험에 사용된 배지는 (NH4)2SO4 대신 3 mM의 ACC를 넣은 DF medium이다). 각각의 colony들을 배지에 접종하여 30℃에서 180 rpm으로 48시간 동안 배양하였다.
DNA template 1 μL, primer 27 f과 1492 r를 각각 20 pmol, BSA를 0.5 mg/mL, dNTP를 0.2 mM, 10 xbuffer 2.5 μL를 넣고 dH2O로 총 부피를 25 μL로 하였다.
LB broth 10 mL에 선별된 colony를 접종 한 후, 1일간 전 배양하였다. LB broth에 NaCl을 2, 4, 6 그리고 8%가 되도록 주입하여 배지를 만들고 10 mL culture tube에 배지 3 mL를 분주한 후 전 배양액을 5%가 되도록 접종하였다. 접종 후, shaking incubator에서 30℃, 180 rpm으로 4일간 배양하며, 매일 시료를 채취하여 600 nm파장의 흡광 광도계(HACH, USA)에서 흡광도를 측정하여 colony의 성장 여부를 평가하였다.
PCR 조건은 93℃에서 2분 동안 pre-denaturation한 후, 92℃에서 denaturation 1분, 55℃에서 annealing 1분, 68℃에서 extension 45초 과정을 35 cycle 반복한 후, 72℃에서 2분 동안 최종 extension 한 후 4℃에서 holding 하였다. PCR로 증폭된 DNA의 염기서열을 분석하였다. 분리된 내염성 식물 성장 촉진 근권세균은 Basic Local Alignment Search Tool (BLAST)를 이용하여 GenBank database와 비교하였고, 등록하였다(accession number: KC883974).
식물의 성장에 필수 원소인 철을 공급하는 역할을 수행하는 siderophores합성능력에 대해 평가하였다. Siderophores 합성능은 양성과 음성으로 구분하여 균주 주변에 orange halo가 생기면 양성으로 평가하였다. 토양환경에서 철은 그 물리․화학적 특성으로 인하여 대부분 난용성인 Fe(OH)3로 존재하여 실질적으로 생물이 이용할 수 있는 철의 농도는 매우 낮다.
2%, w/v), 그리고 3 mL L-tryptophane (1%, w/v)를 첨가한다)을 제조한 후, (1)과 (2)를 잘 섞은 후, petri dish에 30 mL씩 굳혀 CAS blue agar plate를 만들었다. 각각의 세균을 CAS blue agar plate에 접종하여 30℃에서 24시간 동안 배양하였으며, colony 주변에 orange halo가 형성되는 경우를 siderophores 합성 양성으로 평가하였다.
내염성과 식물 성장 촉진 능력에 의거해 선정된 균주를 16 S rDNA 분석 방법을 이용하여 동정하였다. 분리균주의 콜로니(colony)를 0.
이에 본 연구에서는 해안 사구에서 서식하고 있는 토착식물의 근권으로부터 식물 성장 촉진 능력이 있으면서 동시에 염분에 강한 내성을 가지는 근권세균의 library를 구축하였고, 이들 균주를 대상으로 식물 성장 촉진 능력을 평가하였다. 또한, 내염성 식물을 대상으로 사구 토양에서의 성장률에 근권세균이 미치는 영향을 평가한 후, 훼손된 사구의 복원에 가장 유용한 미생물을 선별하였다. 분리된 근권세균이 식물 성장에 미치는 영향을 평가하였다.
일반 토양에서 배양된 갯기름나물과 줄무늬갈대를 구매하여 갯기름나물의 경우 줄기의 평균길이가 약 10 cm인 식물을 식재하였고, 줄무늬갈대의 경우 뿌리로부터 줄기를 1 cm 정도 남겨두고 잘라낸 다음에 사용하였다. 모든 실험은 화분에 10주씩 식재하여 2반복으로 수행하였다. 분리된 근권세균은2 L의 LB배지에 3 일간 배양(30℃)한 후에 배양액을 10,000 rpm 으로 10분간 원심분리 하였다.
각각의 colony들을 배지에 접종하여 30℃에서 180 rpm으로 48시간 동안 배양하였다. 배양기간 동안 흡광광도계를 이용하여 4시간마다 600 nm에서 흡광도를 측정하였다.19)
본 연구에서 분리한 Bacillus aerius MH1RS1을 대상으로 식물성 호르몬인 IAA 생산능, ACC deaminase 활성, 그리고 Siderophores 합성능을 조사하여 식물 성장 촉진 가능성을 평가하였다. 식물성 호르몬인 indole acetic acid (IAA)는 auxin의 일종으로 성장 중인 줄기나 뿌리 끝 또는 어린잎에서 생성 되어 줄기나 뿌리의 신장부로 옮겨져 그 부분의 세포 성장을 촉진할 수 있는 대표적인 식물성 호르몬이다.
분리균주의 콜로니(colony)를 0.5 N NaOH 30 μL에 현탁시킨 후 95℃에서 30분간 가열하여 균체를 lysis 시켰고, 이에 따라 추출된 genomic DNA를 template로 하여 polymerase chain reaction (PCR)을 수행하였다.
해안 사구에서 자생하고 있는 사초과(Cyperaceae) 식물의 근권토양에서 분리된 MH1RS1을 분리하였고 이를 동정한 결과, Bacillus aerius (KC883974)로 동정하고 GenBank에 등록하였다. 분리된 MH1RS1의 염분내성 평가는 2, 4, 6 그리고 8%로 하여 평가하였다(Fig. 1). 그 결과, 배양 4일 후 각각의 염분 농도에 따라 1.
또한, 내염성 식물을 대상으로 사구 토양에서의 성장률에 근권세균이 미치는 영향을 평가한 후, 훼손된 사구의 복원에 가장 유용한 미생물을 선별하였다. 분리된 근권세균이 식물 성장에 미치는 영향을 평가하였다. 실험은 선정된 균주, 갯기름나물과 줄무늬갈대를 해안 사구에 식재한 후 성장에 미치는 영향을 평가하였다.
PCR로 증폭된 DNA의 염기서열을 분석하였다. 분리된 내염성 식물 성장 촉진 근권세균은 Basic Local Alignment Search Tool (BLAST)를 이용하여 GenBank database와 비교하였고, 등록하였다(accession number: KC883974).
선별된 근권세균을 대상으로 대표적 사구식물인 갯기름나물과 줄무늬 갈대를 이용하여 사구토양에서의 식물 성장 촉진 여부를 평가하였다. 토양은 경기도 화성시 궁평항의 해안 사구에서 채취해 온 사구토를 사용하였다.
균주는 실험 초기에만 접종하였다. 실험군과 근권세균을 접종하지 않는 조건을 대조군으로 하여 40일간 실험을 수행하였다. 실험은 기온이 약 30~35℃인 실외에서 수행하였으며, 재배하는 동안은 하루에 한번씩 수분을 공급하였다.
분리된 근권세균이 식물 성장에 미치는 영향을 평가하였다. 실험은 선정된 균주, 갯기름나물과 줄무늬갈대를 해안 사구에 식재한 후 성장에 미치는 영향을 평가하였다. 그 결과, MH1RS1는 (IAA) production, siderophores, 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase (ACC deaminase)와 염분 내성을 가지고 있었다.
이전 연구에서 구축된 근권세균의 library에서 내염성을 가진 균주를 탐색하기 위해18) 각 균주의 염분에 대한 내성을 평가하였다. LB broth 10 mL에 선별된 colony를 접종 한 후, 1일간 전 배양하였다.
실험은 기온이 약 30~35℃인 실외에서 수행하였으며, 재배하는 동안은 하루에 한번씩 수분을 공급하였다. 재배 40일 후에는 식물의 줄기길이(shoot length) 및 무게와 뿌리의 무게를 측정하여 근권세균의 성능을 비교하였다.
LB broth에 NaCl을 2, 4, 6 그리고 8%가 되도록 주입하여 배지를 만들고 10 mL culture tube에 배지 3 mL를 분주한 후 전 배양액을 5%가 되도록 접종하였다. 접종 후, shaking incubator에서 30℃, 180 rpm으로 4일간 배양하며, 매일 시료를 채취하여 600 nm파장의 흡광 광도계(HACH, USA)에서 흡광도를 측정하여 colony의 성장 여부를 평가하였다.
대상 데이터
Bacillus aerius MH1RS1의 식물 성장 향상 능력을 평가하기 위해 사구식물로 알려져 있는 갯기름나물(Peucedanum japonicum Thunb.)과 줄무늬갈대(Arundo donax L. var. versicolor kunth)를 이용하여 pot실험을 수행하였다(Fig. 3, 4). 그 결과, 갯기름나물의 경우 MH1RS1을 접종한 식물구가 접종 하지 않은 대조구에 비해 줄기의 무게가 25% 증가하였고, 뿌리의 무게는 26% 증가하였다.
실험군과 근권세균을 접종하지 않는 조건을 대조군으로 하여 40일간 실험을 수행하였다. 실험은 기온이 약 30~35℃인 실외에서 수행하였으며, 재배하는 동안은 하루에 한번씩 수분을 공급하였다. 재배 40일 후에는 식물의 줄기길이(shoot length) 및 무게와 뿌리의 무게를 측정하여 근권세균의 성능을 비교하였다.
화분의 크기는 직경 59 cm, 높이 18 cm의 직각 화분을 사용하였다. 일반 토양에서 배양된 갯기름나물과 줄무늬갈대를 구매하여 갯기름나물의 경우 줄기의 평균길이가 약 10 cm인 식물을 식재하였고, 줄무늬갈대의 경우 뿌리로부터 줄기를 1 cm 정도 남겨두고 잘라낸 다음에 사용하였다. 모든 실험은 화분에 10주씩 식재하여 2반복으로 수행하였다.
선별된 근권세균을 대상으로 대표적 사구식물인 갯기름나물과 줄무늬 갈대를 이용하여 사구토양에서의 식물 성장 촉진 여부를 평가하였다. 토양은 경기도 화성시 궁평항의 해안 사구에서 채취해 온 사구토를 사용하였다. 화분의 크기는 직경 59 cm, 높이 18 cm의 직각 화분을 사용하였다.
발색되는 정도는 흡광광도계(HACH, USA)를 이용하여 530 nm에서 흡광도로 측정하였다. 표준물질로는 3-Indoleacetic acid (C8H6N-CH2COOH, SHOWA chemical co., Japan)를 이용하였고, 동일한 방법으로 실험한 후 검량 선을 작성하였다.
토양은 경기도 화성시 궁평항의 해안 사구에서 채취해 온 사구토를 사용하였다. 화분의 크기는 직경 59 cm, 높이 18 cm의 직각 화분을 사용하였다. 일반 토양에서 배양된 갯기름나물과 줄무늬갈대를 구매하여 갯기름나물의 경우 줄기의 평균길이가 약 10 cm인 식물을 식재하였고, 줄무늬갈대의 경우 뿌리로부터 줄기를 1 cm 정도 남겨두고 잘라낸 다음에 사용하였다.
이론/모형
Siderophores 합성능은 chrome azurol S (CAS) blue agar plate assay 방법을 이용하였다.20) 1 L의 CAS agar를 만드는 방법은 다음과 같다: (1) siderophores indicator인 dark-blue dye solution은 60.
성능/효과
2,3) 해안사구는 특이적 환경조건(빠른 지형 변화, 강한 바람, 강한 일조량, 염도, 토성, 모래 침식, 모래증가, 강한 건조 등)으로 식생의 종류가 매우 제한적이지만, 열악한 환경에도 불구하고 다양한 종류의 자생식물이 존재하고 있어 생태자원 및 관광자원으로 보존가치가 뛰어난 지역이다.4,5) 하지만 지속적인 사구지역의 난개발과 오염, 인위적 훼손, 그리고 자연재앙에 의해 훼손되거나 사라지고 있어 전세계적으로 해안사구의 보존에 심혈을 기울이고 있다.
24) 다량의 ACC축적은 식물의 성장에 스트레스 물질로 작용하여 식물의 뿌리 성장을 저해시킨다.27) 이렇게 ACC가 풍부해진 근권 환경은 ACC를 질소원으로 이용할 수 있는 근권세균의 군집화를 유도한다.28) 이들 근권세균은 ACC deaminase 효소 활성을 가지며 식물의 뿌리 내부와 외부의 에틸렌의 농도를 조절해 식물의 뿌리 성장을 향상시킨다.
실험은 선정된 균주, 갯기름나물과 줄무늬갈대를 해안 사구에 식재한 후 성장에 미치는 영향을 평가하였다. 그 결과, MH1RS1는 (IAA) production, siderophores, 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase (ACC deaminase)와 염분 내성을 가지고 있었다. 대표적 사구식물인 갯기름 나물과 줄무늬갈대의 성장에는 갯기름나물의 경우, 줄기의 생체와 뿌리 무게는 대조군과 비교했을 때 25% 성장이 향상되었고 줄무늬갈대의 경우, 초장은 18%와 뿌리의 생체 중은 20%로 크게 향상 되었다.
3, 4). 그 결과, 갯기름나물의 경우 MH1RS1을 접종한 식물구가 접종 하지 않은 대조구에 비해 줄기의 무게가 25% 증가하였고, 뿌리의 무게는 26% 증가하였다. 또한, 줄무늬갈대는 줄기의 길이 18%와 무게는 20%가 MH1RS1에 의해 증가하였다.
그 결과, 배양 4일 후 각각의 염분 농도에 따라 1.46 ± 0.04, 1.50 ± 0.10, 1.00 ± 0.02그리고 0.21 ± 0.1로 염분의 농도가 4%까지는 미생물 성장에 큰 변화가 없었고(염분이 없는 배지에서는 1.519 ± 0.00이었음) 4와 6%에서는 미생물 성장이 다소 지연되었다.
그 결과, MH1RS1는 (IAA) production, siderophores, 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase (ACC deaminase)와 염분 내성을 가지고 있었다. 대표적 사구식물인 갯기름 나물과 줄무늬갈대의 성장에는 갯기름나물의 경우, 줄기의 생체와 뿌리 무게는 대조군과 비교했을 때 25% 성장이 향상되었고 줄무늬갈대의 경우, 초장은 18%와 뿌리의 생체 중은 20%로 크게 향상 되었다. 이는 본 연구에서 분리한 Bacillus aerius MH1RS1가 사구식물을 이용한 훼손된 해안 사구의 복원에 유용한 생물학적 자원으로 이용 가능함을 시사한다.
본 연구에서 분리한 Bacillus aerius MH1RS1은 배양 48시간 후 흡광도값이 0.44 ± 0.00으로 ACC deaminase 활성을 가지고 있음을 확인하였다(Fig.
00이었음) 4와 6%에서는 미생물 성장이 다소 지연되었다. 염분농도에서도 배양 3일 후에는 OD 600 nm의 조건에서 1.0에 즉, 6%의 염분이 함유된 배지에서 초기 다소간의 성장 지연기가 있으나 균주가 성장할 수 있음을 알 수 있었다. 일반적으로 알려져 있는 해안 사구의 염분농도는 4%로 알려져 있으며, 본 연구에서 분리한 Bacillus aerius MH1RS1도 4%까지는 성장에 아무런 영향을 받지 않았으며, 그 보다 높은 6과 8%의 염분에서 강한 내성을 나타냈다.
또한, 사구토양에서 서식하고 있는 갯기름나물과 줄무늬갈대에 접종하였을 때 이들 식물의 성장을 촉진하는 것을 본 연구를 통해 확인하였다. 이러한 결과는 염분을 포함하고 있는 사구토양에서 갯기름나물과 줄무늬갈대 그리고 Bacillus aerius MH1RS1를 함께 이용한 훼손된 해안사구의 복원이 가능함을 시사한다.
0에 즉, 6%의 염분이 함유된 배지에서 초기 다소간의 성장 지연기가 있으나 균주가 성장할 수 있음을 알 수 있었다. 일반적으로 알려져 있는 해안 사구의 염분농도는 4%로 알려져 있으며, 본 연구에서 분리한 Bacillus aerius MH1RS1도 4%까지는 성장에 아무런 영향을 받지 않았으며, 그 보다 높은 6과 8%의 염분에서 강한 내성을 나타냈다.
해안 사구에서 자생하고 있는 사초과(Cyperaceae) 식물의 근권토양에서 분리된 MH1RS1을 분리하였고 이를 동정한 결과, Bacillus aerius (KC883974)로 동정하고 GenBank에 등록하였다. 분리된 MH1RS1의 염분내성 평가는 2, 4, 6 그리고 8%로 하여 평가하였다(Fig.
후속연구
대표적 사구식물인 갯기름 나물과 줄무늬갈대의 성장에는 갯기름나물의 경우, 줄기의 생체와 뿌리 무게는 대조군과 비교했을 때 25% 성장이 향상되었고 줄무늬갈대의 경우, 초장은 18%와 뿌리의 생체 중은 20%로 크게 향상 되었다. 이는 본 연구에서 분리한 Bacillus aerius MH1RS1가 사구식물을 이용한 훼손된 해안 사구의 복원에 유용한 생물학적 자원으로 이용 가능함을 시사한다.
29,30) 본 연구는 해안 사구라는 매우 건조하고 일정 농도의 염분이 존재하는 토양환경에 미생물을 생물학적 비료로 이용하여 해안 사구토의 유실을 방지하고자 하는 목적에서 시작되었다. 이에 분리된 Bacillus aerius MH1RS1은 스트레스가 풍부한 환경에서 에틸렌의 농도를 조절하여 식물 뿌리의 안정화를 도모하는 유용한 식물자원으로 활용될 가능성이 있다고 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
해안사구의 특이적 환경조건은?
해안 사구는 해양과 육상이 경계를 이루는 지역으로 해안 지역의 보호와 서식하는 식물 자원의 보존을 위해 중요시 되고 있으며,1) 서식지로서의 중요성 뿐만 아니라 다양한 경제적 가치를 가지고 있다.2,3) 해안사구는 특이적 환경조건 (빠른 지형 변화, 강한 바람, 강한 일조량, 염도, 토성, 모래 침식, 모래증가, 강한 건조 등)으로 식생의 종류가 매우 제한적이지만, 열악한 환경에도 불구하고 다양한 종류의 자생식물이 존재하고 있어 생태자원 및 관광자원으로 보존가치가 뛰어난 지역이다.4,5) 하지만 지속적인 사구지역의 난개발과 오염, 인위적 훼손, 그리고 자연재앙에 의해 훼손되거나 사라지고 있어 전세계적으로 해안사구의 보존에 심혈을 기울이고 있다.
식물 성장 촉진 근권세균이 식물의 성장에 미치는 다양한 영향은?
16) 이들은 식물 뿌리에 흡착하거나, 뿌리에 군락을 형성하고 뿌리 삼출물을 이용하여 성장하게 된다. 또한, 항생물질을 생산하여 식물 병원균으로부터 식물을 보호하거나, 대기 중의 질소가스를 고정하여 식물에게 질소원을 공급하거나, 식물의 성장을 조절하는 효소를 생산하거나, 여러 대사를 통하여 토양 내의 인과 같은 미네랄을 가용화시켜 식물이 흡수하기 쉽게 도와주는 등의 영향을 미친다.16,17) 이러한 식물 성장 촉진 근권세균은 해안 사구와 같은 특이적 환경의 식물상 복원 효율을 향상시킬 것으로 예상된다.
해안 사구란?
해안 사구는 해양과 육상이 경계를 이루는 지역으로 해안 지역의 보호와 서식하는 식물 자원의 보존을 위해 중요시 되고 있으며,1) 서식지로서의 중요성 뿐만 아니라 다양한 경제적 가치를 가지고 있다.2,3) 해안사구는 특이적 환경조건 (빠른 지형 변화, 강한 바람, 강한 일조량, 염도, 토성, 모래 침식, 모래증가, 강한 건조 등)으로 식생의 종류가 매우 제한적이지만, 열악한 환경에도 불구하고 다양한 종류의 자생식물이 존재하고 있어 생태자원 및 관광자원으로 보존가치가 뛰어난 지역이다.
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