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Bacillus spp.를 이용한 옥수수 밑둥썩음병의 생물학적 방제

Biological Control of Fusarium Stalk Rot of Maize Using Bacillus spp.

Research in plant disease = 식물병연구, v.21 no.4, 2015년, pp.280 - 289  

한준희 (강원대학교 응용생물학과) ,  박기창 (강원대학교 응용생물학과) ,  김준오 (강원대학교 응용생물학과) ,  김경수 (강원대학교 응용생물학과)

초록
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옥수수는 세계적으로 가장 중요한 작물이다. 옥수수의 소비가 꾸준히 증가하고 있지만, 생산량은 연작과 Fusarium spp.와 같은 토양전염성 곰팡이병의 감염에 의해 줄어들고 있다. 최근에 우리나라를 포함해 전 세계적으로 F. subglutinans와 F. temperatum에 의해 발생되는 옥수수 밑둥썩음병의 발생이 많이 보고되고 있다. 본 연구에서는 병에 걸리지 않은 건전한 옥수수 토양 근권에서 F. subglutinans와 F. temperatum에 대치배양을 통해 항균활성을 보이는 3 균주(GC02, GC07, GC08)를 선발하였다. 선발된 3 균주 중 GC02와 GC07이 균사생장을 효과적으로 억제하였다. 그리고 16s rRNA에 기반하여 분석한 결과, GC02는 Bacillus methylotrophicus, GC07은 B. amyloliquefaciens 그리고 GC08은 B. thuringiensis로 동정되었다. 또한, GC02와 GC07은 포자발아의 억제에도 효과적이었다. 3개의 Bacillus 균주들은 모두 protease의 활성이 강하게 나타났으며, cellulase 활성은 GC07과 GC08에서만 나타났다. 그리고 불용성 인산의 가용화와 siderophore의 생산은 GC02와 GC07이 비교적 GC08에 비해 우수한 것으로 나타났다. 옥수수 줄기에 2개의 Fusarium과 접종하여 발병억제효과를 검정한 결과 B. amyloliquefaciens GC07이 가장 효과적인 방제효과를 나타내었다. 또한 B. methylotrophicus GC02와 B. amyloliquefaciens GC07은 다른 식물병원성 진균들도 효과적으로 균사생장을 억제하였다. 따라서, B. methylotrophicus GC02와 B. amyloliquefaciens GC07은 식물병원성 진균방제에 생물학적 방제제로서 역할이 가능하다고 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Maize (Zea mays L.) is an economically important crop in worldwide. While the consumption of the maize is steadily increasing, the yield is decreasing due to continuous mono-cultivation and infection of soil-borne fungal pathogens such as Fusarium species. Recently, stalk rot disease in maize, cause...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 병이 발생하지 않은 건전한 옥수수 포장에서 미생물을 분리하여 F. subglutinans와 F. temperatum에 항균활성을 보이는 길항미생물을 동정하고 조사함으로써 옥수수 밑둥썩음병을 방제할 수 있는 생물학적 방제제로의 효과를 평가하였다.
  • 옥수수 밑둥썩음병원균 2종을 비롯한 대부분의 식물병원성 곰팡이들은 발아하여 부착기를 형성하고 식물체 표면을 뚫고 들어감으로써 병을 일으킨다(Howard와 Ferrari, 1989). 따라서 선발된 길항미생물이 포자의 발아를 억제할 수 있는지 알아보았다(Fig. 3). 그 결과 B.
  • temperatum은 유전적으로 매우 가까운 관계에 있다(Scauflaire 등, 2011). 따라서 옥수수 밑둥썩음병원균에 항균활성을 보인 세 균주의 적용범위를 알아보기 위하여 다른 식물병원성 진균들과 대치배양을 수행 하였다(Table 1). 시험에 사용된 식물병원성 진균들은 Sordariomycetes, Ascomycetes, Leotiomycetes로 서로 다른 강(Class) 으로 선발하였다.
  • 길항미생물은 진균의 외막을 분해할 수 있는 가수분해효소를 이용하여 식물병원균의 세포벽을 분해시키는 용균작용을 통해 항균활성을 보인다. 따라서 항균활성을 보이는 3개의 균주에 대하여 세균이 내는 가수분해효소 중 cellulase와 protease의 활성을 갖는지 확인해 보았다. 그 결과 B.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
옥수수란? 옥수수(Zea mays L.)는 세계 3대 식량작물에 속하며 재배 면적당 수량성이 뛰어나 전 세계적으로 중요한 식량자원이다 (Varshney 등, 2012). 최근에는 식량 및 사료 외에도 시약, 화장품, 도료, 인쇄, 제지업 등의 산업원료로 사용되며, 미국 등 선진국에서 친환경에너지 개발에 따른 바이오 에탄올 연료로의 사용이 매년 증가하여 옥수수의 가치가 높아지고 안정적인 생산이 중요해 지고 있다(Hertel 등, 2010; Kim 등, 2002).
국내 옥수수에서 발생하는 병해는? 옥수수에는 많은 종류의 병해가 발생하고 있으며, 한국식물병목록(2004)에 의하면 국내에 발생하는 진균병은 Exserohilum turcicum에 의한 매문병(Northern leaf blight), Cochliobolus heterostrophus에의한깨씨무늬병(Southern leaf blight),Ustilago zeae에 의한 깜부기병(Smut), Puccinia sorghi에 의한 녹병(Rust) 등 13종이 보고되었다. 이 중에서 Fusarium spp.
F. subglutinans와 F. temperatum이 야기하는 문제점은? subglutianans와 유사하지만 또 다른 종으로서 유럽의 벨기에(Scauflaire 등, 2012), 스페인(Varela 등, 2013), 인근의 중국(Wang 등, 2014) 그리고 남미의 아르헨티나(Fumero 등, 2015) 등 최근 들어 전 세계적으로 보고되고 있다. 이 두 병원균은 옥수수 생육 전반에 걸쳐 뿌리, 줄기, 이삭 등에 썩음병을 일으키는 주요 병원성 진균으로 옥수수의 품질과 수량을 저하시켜 옥수수 생산량에 큰 피해를 주고 있다. 또한 fumonisin, moniliformin, beauvericin, fusaproliferin, fusaric acid 등의 진균독소를 생성하여 심각한 피해를 초래한다(Lew 등, 1996; Scauflaire 등, 2012).
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