식물 기원의 살선충 물질 탐색 연구의 일환으로, 178과, 1,677종 식물의 부위별 조추출물 2,714종을 이용하여 이들이 선충의 활성에 미치는 영향을 검토하였다. 선충억제 활성 검정은 96-well microplate를 이용하였으며 부식성선충 20마리를 조추출물 $5,000{\mu}g/ml$에 침지하고 7일간 매일 관찰하였다. 시험결과 2,362종(87.0%)의 조추출물은 부식성선충에 전혀 영향을 미치지 않았고, 187종(6.9%)의 조추출물은 부식성선충의 활성을 50% 정도 억제하였고, 95종(3.5%)의 조추출물은 90% 이상 억제를 보였으며, 70종(2.6%)의 조추출물에서는 오히려 부식성선충이 번식되었다. 1차 검정에서 50% 이상 선충억제 활성을 보인 추출물중에서, 25개의 추출물을 임의로 선택하여 2, 3차(부식성선충), 4차(고구마뿌리혹선충 유충) 반복 시험을 수행한 결과, 약 44%의 시료는 지속적인 선충억제 활성을 보였다. 이번 시험에서 선충억제 활성을 나타낸 282개의 식물 조추출물은 앞으로 식물 기원의 살선충 물질 연구시 참고 자료로 활용될 수 있을 것이다.
식물 기원의 살선충 물질 탐색 연구의 일환으로, 178과, 1,677종 식물의 부위별 조추출물 2,714종을 이용하여 이들이 선충의 활성에 미치는 영향을 검토하였다. 선충억제 활성 검정은 96-well microplate를 이용하였으며 부식성선충 20마리를 조추출물 $5,000{\mu}g/ml$에 침지하고 7일간 매일 관찰하였다. 시험결과 2,362종(87.0%)의 조추출물은 부식성선충에 전혀 영향을 미치지 않았고, 187종(6.9%)의 조추출물은 부식성선충의 활성을 50% 정도 억제하였고, 95종(3.5%)의 조추출물은 90% 이상 억제를 보였으며, 70종(2.6%)의 조추출물에서는 오히려 부식성선충이 번식되었다. 1차 검정에서 50% 이상 선충억제 활성을 보인 추출물중에서, 25개의 추출물을 임의로 선택하여 2, 3차(부식성선충), 4차(고구마뿌리혹선충 유충) 반복 시험을 수행한 결과, 약 44%의 시료는 지속적인 선충억제 활성을 보였다. 이번 시험에서 선충억제 활성을 나타낸 282개의 식물 조추출물은 앞으로 식물 기원의 살선충 물질 연구시 참고 자료로 활용될 수 있을 것이다.
A total of 2,714 methanol extracts of 1,677 plant species in 178 families were screened for nemastatic activity against Rhabditis sp. by 96-well microplate bioassay. The plant extracts with a concentration of $5,000{\mu}g/ml$ were mixed with aqueous nematode solution containing about 20 R...
A total of 2,714 methanol extracts of 1,677 plant species in 178 families were screened for nemastatic activity against Rhabditis sp. by 96-well microplate bioassay. The plant extracts with a concentration of $5,000{\mu}g/ml$ were mixed with aqueous nematode solution containing about 20 Rhabditis sp. and their activity was examined daily for 7 days. Out of 2,714 plant extracts examined in this test, 2,362 (87.0%) showed no negative influence on the nematode activity, while 187 (6.9%) inhibited nematode activity about 50%, 95 (3.5%) inhibited nematode activity over 90%, and 70 (2.6%) rather enhanced nematode activity. Among those showing over 50% nemastatic activity, 25 extracts were randomly selected for further screening with Rhabditis sp. and with juveniles of Meloidogyne incognita. The screening revealed that 11 extracts (44%) were consistently nemastatic. The 282 extracts with nemastatic activity could be of use in future studies on nematicidal plants.
A total of 2,714 methanol extracts of 1,677 plant species in 178 families were screened for nemastatic activity against Rhabditis sp. by 96-well microplate bioassay. The plant extracts with a concentration of $5,000{\mu}g/ml$ were mixed with aqueous nematode solution containing about 20 Rhabditis sp. and their activity was examined daily for 7 days. Out of 2,714 plant extracts examined in this test, 2,362 (87.0%) showed no negative influence on the nematode activity, while 187 (6.9%) inhibited nematode activity about 50%, 95 (3.5%) inhibited nematode activity over 90%, and 70 (2.6%) rather enhanced nematode activity. Among those showing over 50% nemastatic activity, 25 extracts were randomly selected for further screening with Rhabditis sp. and with juveniles of Meloidogyne incognita. The screening revealed that 11 extracts (44%) were consistently nemastatic. The 282 extracts with nemastatic activity could be of use in future studies on nematicidal plants.
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문제 정의
본 연구에서는 경북농업기술원 유기농업연구소와 한국식물추출물은행에서 분리한 식물의 methanol 조추출물 2,714종을 수집하고 이들 조추출물이 선충에 미치는 영향을 검토하였다.
제안 방법
96-well microplate를 이용한 조추출물 선발 시험이 적절한지를 검토하기 위하여 1차 검정에서 선충의 움직임이 50% 이상 억제된(△ 혹은 ○) 시료 중에서 임의로 25개의 추출물을 선택하여 2, 3, 4차 반복 시험을 수행하였다. 재확인 시험은 1차와 동일한 방법으로 4차까지 실시되었는데, 2차, 3차는 부식선충을 이용하였고, 4차 시험은 식물기생성선충인 뿌리혹선충 유충을 이용하였다.
6 mm 이하로 분쇄하여 건조시료를 제조하고, 건조시료 100 g을 5 l 삼각플라스크에 넣고MeOH2 l를 부어 실온에서 24시간 두었다가 Methanol 분획을 2장의 여과지(Whatman #1)를 이용하여 감압 여과하였다. 감압 여과된 Methanol 분획은 회전진공농축기(Buchi R-215)로 감압 농축하여 조추출물을 확보하였다. 한국식물추출물은행으로부터 입수된 조추출물도 위와 유사한 과정을 거쳐 제조되었으며 총 2,714점의 조추출물을 확보하였다(Table 1).
식물 기원의 살선충 물질 탐색 연구의 일환으로, 178과, 1,677종 식물의 부위별 조추출물 2,714종을 이용하여 이들이 선충의 활성에 미치는 영향을 검토하였다. 선충억제 활성 검정은 96-well microplate를 이용하였으며 부식성선충 20마리를 조추출물 5,000 μg/ml에 침지하고 7일간 매일 관찰하였다.
선충이 접종된 96-well microplate는 건조를 방지하기 위하여 microplate 뚜껑을 덮고 비닐로 밀봉하여 25°C 항온기에 두었다. 접종된 96-well microplate는 해부현미경을 이용하여 1일 간격으로 1주일간 선충의 운동성을 관찰하였다.
대상 데이터
고구마뿌리혹선충(Meloidogyne incognita)이 심하게 감염된 참외 뿌리를 채집하고, 뿌리에 생긴 혹과 난랑으로부터 뿌리혹선충 유충을 분리하여 실험에 사용하였다. 뿌리혹선충 유충의 분리는 Taylor와 Sasser(1978)의 방법을 이용하였는데, 뿌리혹선충에 심하게 감염된 뿌리 100 g을 1% NaOCl 500 ml와 같이 넣고 믹서기를 이용하여 40초간 분쇄하였다.
뿌리혹선충 유충의 분리는 Taylor와 Sasser(1978)의 방법을 이용하였는데, 뿌리혹선충에 심하게 감염된 뿌리 100 g을 1% NaOCl 500 ml와 같이 넣고 믹서기를 이용하여 40초간 분쇄하였다. 분쇄된 시료는 200 mesh 채에 부어 거친 찌꺼기를 걷어내고, 500 mesh 채에 모았다. 500 mesh 채에 모인 시료는 다시 Baermann 깔데기법으로 선충을 순수 분리하였다.
96-well microplate를 이용한 조추출물 선발 시험이 적절한지를 검토하기 위하여 1차 검정에서 선충의 움직임이 50% 이상 억제된(△ 혹은 ○) 시료 중에서 임의로 25개의 추출물을 선택하여 2, 3, 4차 반복 시험을 수행하였다. 재확인 시험은 1차와 동일한 방법으로 4차까지 실시되었는데, 2차, 3차는 부식선충을 이용하였고, 4차 시험은 식물기생성선충인 뿌리혹선충 유충을 이용하였다.
감압 여과된 Methanol 분획은 회전진공농축기(Buchi R-215)로 감압 농축하여 조추출물을 확보하였다. 한국식물추출물은행으로부터 입수된 조추출물도 위와 유사한 과정을 거쳐 제조되었으며 총 2,714점의 조추출물을 확보하였다(Table 1).
이론/모형
분쇄된 시료는 200 mesh 채에 부어 거친 찌꺼기를 걷어내고, 500 mesh 채에 모았다. 500 mesh 채에 모인 시료는 다시 Baermann 깔데기법으로 선충을 순수 분리하였다. 분리된 뿌리혹선충 유충은 냉장고에 보관하면서 시험에 사용하였다.
부식성선충(Rhabditis sp.) 배양은 Kim 등(1997)의 방법을 이용하였다. 250 ml 용량의 삼각 플라스크에 Nutrient broth 75 ml를 넣고 Escherichia coli를 2일 배양한 후, 20마리/ml의 부식성선충을 접종하여, 28°C, 150 rpm에서 6일간 배양하여 시험에 사용하였다.
고구마뿌리혹선충(Meloidogyne incognita)이 심하게 감염된 참외 뿌리를 채집하고, 뿌리에 생긴 혹과 난랑으로부터 뿌리혹선충 유충을 분리하여 실험에 사용하였다. 뿌리혹선충 유충의 분리는 Taylor와 Sasser(1978)의 방법을 이용하였는데, 뿌리혹선충에 심하게 감염된 뿌리 100 g을 1% NaOCl 500 ml와 같이 넣고 믹서기를 이용하여 40초간 분쇄하였다. 분쇄된 시료는 200 mesh 채에 부어 거친 찌꺼기를 걷어내고, 500 mesh 채에 모았다.
성능/효과
178과, 1,677종의 식물을 부위별로 나누어 제조된 총 2,714점의 조추출물이 선충에 미치는 영향을 시험한 결과, 부식선충을 이용한 1차 시험에서 2,362종(87.0%)의 조추출물은 부식성선충에 전혀 영향을 미치지 않았고, 187종(6.9%)의 조추출물은 부식성선충의 활성을 약간 억제하였으며, 95종(3.5%)의 조추출물은 현저한 억제를 보인 반면, 70종(2.6%)의 조추출물에서는 오히려 부식성선충이 번식되는 것이 관찰되었다(Table 2).
6%)의 조추출물에서는 오히려 부식성선충이 번식되었다. 1차 검정에서 50% 이상 선충억제 활성을 보인 추출물중에서, 25개의 추출물을 임의로 선택하여 2, 3차(부식성선충), 4차(고구마뿌리혹선충 유충) 반복 시험을 수행한 결과, 약 44%의 시료는 지속적인 선충억제 활성을 보였다. 이번 시험에서 선충억제 활성을 나타낸 282개의 식물 조추출물은 앞으로 식물 기원의 살선충 물질 연구시 참고 자료로 활용될 수 있을 것이다.
1차 검정에서 선충억제 활성을 보인 25개의 추출물을 선택하여 2, 3, 4차 반복 시험을 수행한 결과, 계수나무 잎, 히어리 잎 등 12종 시료는 반복 시험에서도 지속적인 선충억제 활성을 보였고, 복자기 등 13종 시료는 반복에 따라 선충억제 활성이 일정하지 않아 재선발 효율은 약 4% 정도였다(Table 3). 이상의 결과로 미루어, 부식성선충과 96-well microplate를 이용한 식물 조추출물의 선충억제 활성 선발시험은 충분히 검토할 가치가있으며 앞으로 식물 조출물물 선발시험에 활용될 수 있을 것으로 생각된다.
국내 선충 방제용 친환경제품 중에 주원료가 고삼인 제품이 있다. 그러나 이번 시험에서 고삼 조추출물은 선충 억제 효과가 없었으며, 고삼과 같은 속의 회화나무(Sophora japonica)도 선충 억제 효과가 없었다. 고삼의 주요 성분은 matrine, oxymatrine로 알려져 있는데, matrine, oxymatrine 성분을 이용한 시험에서도 선충 억제 작용은 없었다(Kim, D.
본초강목, 동의보감, 민간에서 사용되는 구충제 중에서 이번 연구에서 선충 억제 작용을 보인 것은 학명 순으로 구릿대(Angelica dahurica) 지하부, 당귀(Angelica sinensis) 지하부, 족도리풀(Asarum sieboldii) 지하부, 담배풀(학슬, Carpesium abrotanoides) 꽃, 개오동(노나무, 재백피, Catalpa ovata), 개비자(Cephalotaxus koreana) 줄기, 산수유(山茱萸, Cornus officinalis) 열매, 잎, 줄기, 야광나무(Crataegus maximowiczii) 줄기, 팥꽃나무(패화, Daphne genkwa), 감(枾, Diospyros kaki) 나무 껍질, 담배풀(Carpesium abrotanoides) 꽃, 목향(土木香, 황화채, Inula helenium) 지하부, 사과(Malus pumila) 잎, 줄기, 뽕나무(桑白皮, Morus alba) 줄기, 뿌리, 소태나무(고목, 苦木, Picrasma quassioides) 줄기, 피마자(Ricinus communis) 지하부, 소나무(백송, 반송, 잣나무, Pinus spp.) 잎, 석류(금앵근, Punica granatum), 마가목(마아목, 馬牙木, Sorbus commixta) 줄기, 느릅나무(무이, 蕪荑, Ulmus davidiana var. japonica) 줄기, 참여로(Veratrum nigrum) 지상부, 가막살나무(협미, Viburnum diatatum) 잎과 꽃 등이었다. 이들 중 구릿대, 당귀, 족도리풀, 야광나무, 피마자, 마가목, 느릅나무, 참여로, 가막살나무는 Ferris와 Zheng(1999)의 시험에서도 선충억제 효과를 보인 식물이다.
선충억제 활성 검정은 96-well microplate를 이용하였으며 부식성선충 20마리를 조추출물 5,000 μg/ml에 침지하고 7일간 매일 관찰하였다. 시험결과 2,362종(87.0%)의 조추출물은 부식성선충에 전혀 영향을 미치지 않았고, 187종(6.9%)의 조추출물은 부식성선충의 활성을 50% 정도 억제하였고, 95종(3.5%)의 조추출물은 90% 이상 억제를 보였으며, 70종(2.6%)의 조추출물에서는 오히려 부식성선충이 번식되었다. 1차 검정에서 50% 이상 선충억제 활성을 보인 추출물중에서, 25개의 추출물을 임의로 선택하여 2, 3차(부식성선충), 4차(고구마뿌리혹선충 유충) 반복 시험을 수행한 결과, 약 44%의 시료는 지속적인 선충억제 활성을 보였다.
소리쟁이속(Rumex)에는 약 200종이 있는데 주요 성분은 oxalic acid, tannin으로 수렴작용이 있는 신맛이 나는 식물이다. 이번 시험에서 수영(Rumex acetosa), 애기수영(R. acetosella), 묵밭소리쟁이(R. conglomeratus), 소리쟁이(R. crispus), 참소리쟁이(R. japonica), 개대황(R. longifolius), 돌소루쟁이(R. obtusifolius) 등 7종이 시험되었는데, 이들 중 애기수영(R. acetosella) 지상부, 묵밭소리쟁이(R. conglomeratus) 뿌리, 소리쟁이(R. crispus) 뿌리는 선충 억제 효과가 있었다.
메리골드속(Tagetes) 식물은 선충에 면역성으로 알려져 있으며 혼작, 윤작, 식물 잔재물 토양 혼입 등의 방법으로 선충 방제에 이용되고 있다. 이번 시험에서는 천수국(Tagetes erecta), 만수국아재비(T. minuta), 만수국(T. patula) 조추출물이 시험되었는데,천수국(T. erecta)에서만 강한 선충억제 활성이 인정되었다.
hapla)의 난랑 발생이 억제된다고 하였다. 이번 연구에서는 붉나무(R. chinensis) 뿌리, 열매에서 선충억제 활성이 있었다.
후속연구
1차 검정에서 50% 이상 선충억제 활성을 보인 추출물중에서, 25개의 추출물을 임의로 선택하여 2, 3차(부식성선충), 4차(고구마뿌리혹선충 유충) 반복 시험을 수행한 결과, 약 44%의 시료는 지속적인 선충억제 활성을 보였다. 이번 시험에서 선충억제 활성을 나타낸 282개의 식물 조추출물은 앞으로 식물 기원의 살선충 물질 연구시 참고 자료로 활용될 수 있을 것이다.
식물 조추출물의 선충억제 활성은 식물의 생육시기, 추출 용매, 추출물 사용 농도 등에 따라 차이가 있을 수 있다. 이번 시험에서 선충억제 활성이 있는 것으로 선발된 282개의 식물 조추출물들은 앞으로 식물 기원의 살선충 물질 연구에 참고 자료로 활용될 수 있을 것이다.
1차 검정에서 선충억제 활성을 보인 25개의 추출물을 선택하여 2, 3, 4차 반복 시험을 수행한 결과, 계수나무 잎, 히어리 잎 등 12종 시료는 반복 시험에서도 지속적인 선충억제 활성을 보였고, 복자기 등 13종 시료는 반복에 따라 선충억제 활성이 일정하지 않아 재선발 효율은 약 4% 정도였다(Table 3). 이상의 결과로 미루어, 부식성선충과 96-well microplate를 이용한 식물 조추출물의 선충억제 활성 선발시험은 충분히 검토할 가치가있으며 앞으로 식물 조출물물 선발시험에 활용될 수 있을 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
식물기생성 선충의 살선충제 시험을 할때의 어려운 점은?
살선충제 시험을 하기 위해서는 시험 기간 중 실험에 필요한 선충이 항상 안정적으로 공급될 수 있어야 한다. 식물기생성선충은 순활물기생균으로 식물체에 직접 접종하여 배양해야함으로 배양기간이 40-60일로 오래 걸리고 발육생태가 다양하여 안정적인 선충 공급이 어렵다. 또한 식물기생성선충은 움직임이 느리기 때문에 현미경으로는 살선충제의 영향을 받았는지 아닌지를 판단하기가 어려운 점이 있다. 염색을 통하여 선충의 생사를 판별하는 방법이 있지만(Moriarty, 1964) 이 방법은 신속하게 다량의 시료를 검토하기에는 적합하지 않다.
살선충 활성을 가진 식물의 예는?
그동안 친환경적인 선충방제 연구의 일환으로 식물로부터 살선충 물질을 탐색하고자 하는 연구가 전 세계적으로 활발하게 이루어졌다(Grewal, 1989; Siddiqui와 Alam, 1990; Verma 등, 1989; Whapham 등, 1994). 살선충 활성을 가진 식물의 예로 인도의 Couroupita quianensis(포탄나무)와 Pentanema indicum(Pavaraj 등, 2012), Piper betle(후추류, Wiratno 등, 2009), 남아프리카의 Hippobromus pauciflorus와 Berchemia zeyheri(McGaw 등, 2007), Ocimum sanctum와 O. basilicum(바질류, Chatterjee 등, 1982), 일본 오키나와의 Bidens pilosa var. radiata(흰도깨비바늘, Satoshi 등, 2008), 수단의 Cucumis melo var. agrestis와 Acacia nilotica(가시아카시아, Elbadri 등, 2008), 이스라엘의 Myrtus communis(은매화, Oka 등, 2012) 등이 있다.
살선충제 시험을 위한 전제조건은?
살선충제 시험을 하기 위해서는 시험 기간 중 실험에 필요한 선충이 항상 안정적으로 공급될 수 있어야 한다. 식물기생성선충은 순활물기생균으로 식물체에 직접 접종하여 배양해야함으로 배양기간이 40-60일로 오래 걸리고 발육생태가 다양하여 안정적인 선충 공급이 어렵다.
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