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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 노루궁뎅이버섯 수확 후 배지를 효과적으로 활용하고 환경친화적 안전 농산물을 생산하기 위하여 토마토에 발생하는 주요 병원균에 대한 억제 효과와 토마토 풋마름병에 대한 방제 효과 검정을 실시하였다.
제안 방법
- 식물병원균 Alternaria solani, Botrytis cinerea 등 7균주를 potato dextrose agar (PDA) 배지에 이식 후 25℃에서7일간 배양하여 저지원 검정하였다. 검정방법은 노루궁뎅이버섯 수확 후 배지와 물을 1:1의 비율로 2시간 추출하고, 거즈를 이용하여 거른 뒤 추출액을 8,000 rpm, 4℃에서 15분간 원심 분리 후 고압 멸균하여 사용하였다. 수확 후 배지 추출물을 1/2 PDA와 수확후 배지 추출물을 각각의 희석배수별로 혼합하여 분주 후 직경 5 mm 코르크보러를 이용하여 병원균의 균총을 일회용 페트리디쉬 중앙에 치상하여 25℃ 항온기에서 7일간 배양 후 균총직경을 조사하였다[15].
- 토마토 종자를 파종 4주 후 버섯 수확후 배지 추출물을 1:2와 1:3으로 희석하여 50 mL/포트씩 관주처리 하였다. 관주처리 24시간과 96시간 후 토마토(서광)뿌리에 상처를 낸 뒤 풋마름병균 1402 균주를 105 CFU/mL 로 희석하여 50 mL씩 관주처리하였다. 병원균 접종 7일 후 발병도(%)를 조사하였다[5].
- 노루궁뎅이버섯을 1회 재배와 3회 재배한 수확 후 배지로 구분하여 풋마름병균 1401과 1402에 대하여 위와 같은 방법으로 버섯 수확 후 배지 추출물을 추출하였다. 원심분리한 수확후 배지(1회 재배 수확후배지, 3회 재배 수확후배지) 추출물을 0.
- 또한 노루궁뎅이버섯 수확 후 배지에서 추출한 페놀 성분에 대한 토마토 풋마름병에 대한 효과를 알아보기 위하여 노루궁뎅이버섯 수확 후 배지에서 페놀화합물을 포함하는50% methanol 추출액을 농축하고, 처리당 원예용 상토(Balokeo; Seoul Bio, Eumseong, Korea)가 담긴 포트에서 생육한 토마토(슈퍼도태랑) 20주에 50 mL씩 관주처리하고 3일 후에 뿌리에 상처를 주고, R. solanacearum Biovar 3 균주는 nutrient agar (NA) 배지에 접종하여 28℃에서 3일간 배양하여 106 CFU/mL로 조절한 풋마름병균 현탁액에 단근침지하여 접종 14일 후에 풋마름병 발생을 조사하였다.
- 검정방법은 노루궁뎅이버섯 수확 후 배지와 물을 1:1의 비율로 2시간 추출하고, 거즈를 이용하여 거른 뒤 추출액을 8,000 rpm, 4℃에서 15분간 원심 분리 후 고압 멸균하여 사용하였다. 수확 후 배지 추출물을 1/2 PDA와 수확후 배지 추출물을 각각의 희석배수별로 혼합하여 분주 후 직경 5 mm 코르크보러를 이용하여 병원균의 균총을 일회용 페트리디쉬 중앙에 치상하여 25℃ 항온기에서 7일간 배양 후 균총직경을 조사하였다[15].
- 식물병원균 Alternaria solani, Botrytis cinerea 등 7균주를 potato dextrose agar (PDA) 배지에 이식 후 25℃에서7일간 배양하여 저지원 검정하였다. 검정방법은 노루궁뎅이버섯 수확 후 배지와 물을 1:1의 비율로 2시간 추출하고, 거즈를 이용하여 거른 뒤 추출액을 8,000 rpm, 4℃에서 15분간 원심 분리 후 고압 멸균하여 사용하였다.
- 원심분리한 수확후 배지(1회 재배 수확후배지, 3회 재배 수확후배지) 추출물을 0.2 µm syringe filter를 이용하여 여과한후 직경 8 mm 필터페이퍼에 300, 400, 500 µL씩 충분히 흡수시킨 후, 토마토 풋마름병균주와 혼합하여 분주한 luria bertani (LB) agar 배지에 치상하여 25οC에서 배양 24시간 후 저지원의 크기를 측정하였다.
- 페놀화합물 정량은 spectrophotometer (BioTek, Winooski, VT,USA)를 이용하여 720 nm에서 흡광도를 측정하였다. 측정된 흡광도는 gallic acid를 이용하여 작성된 검량선을 이용하여 총 페놀 함량을 조사하였다.
- solanacearum 1402 (Biovar4)를 사용하여 LB 액체배지에 접종하여 28℃에서 180 rpm으로 24시간 진탕배양하였다. 토마토 종자(서광)를 파종 21일 후의 토마토 식물체에 뿌리에 상처를 낸 후 24시간 동안 배양한 1401과1402 균주를 104, 105, 106 CFU/mL 의 농도로 희석하여 30mL과 50 mL씩 관주하여 접종 7일 후에 발병도(%)를 조사하였다[16].
- 풋마름병원균 1402 균주를 LB 배지에 접종하여 28℃에서 180 rpm으로 24시간 진탕배양하였다. 토마토 종자를 파종 4주 후 버섯 수확후 배지 추출물을 1:2와 1:3으로 희석하여 50 mL/포트씩 관주처리 하였다. 관주처리 24시간과 96시간 후 토마토(서광)뿌리에 상처를 낸 뒤 풋마름병균 1402 균주를 105 CFU/mL 로 희석하여 50 mL씩 관주처리하였다.
대상 데이터
- 국립농업과학원 농업미생물과에 보존되어 있는 토마토에 발생하는 식물병원곰팡이균 Alternaria solani, Botrytis cinerea, Corynespora cassicola, Fusarium oxysporum, Phytophthora capsici, Rhizoctonia solani, Sclerotinia slcerotiorum 7균주는 10℃ 항온기에 사면배지로 보관하였으며, 토마토풋마름병균 Ralstonia solanacearum 1401과 1402 균주는-73℃ 초저온냉동고에 보관하면서 사용하였다.
- 한경대학교에서 보내온 노루궁뎅이버섯을 1회 재배와 3회 재배한 수확 후 배지를 실험에 사용하였다.
데이터처리
- aIn a column, means followed by a common letter are not significantly different at the 5% level by Duncan’s multiple range test.
이론/모형
- 노루궁뎅이버섯 수확 후 배지에서 페놀화합물 추출은 30g의 spent mushroom substrate (SMC)에 3 volume의 50%methanol, 70% methanol 및 97%의 ethanol로 homogenizer 사용 또는 사용하지 않고 추출하여 총 폴리페놀함량을 Folin-Denis 방법(Folin and Denis, 1912)으로 측정하였다. 추출용액 200 µL와 7% Folin- Ciocalteu's phenol reagent 500 µL를 혼합하여 3분 반응시킨 후 4% Na2CO3 500 µL을 첨가하고, 1시간 암조건에서 반응시켰다.
성능/효과
- 노루궁뎅이버섯 수확 후 배지 추출물의 토마토 풋마름병균 접종시기별 병 발생을 조사한 결과, 버섯 수확 후 배지 추출물을 관주 처리 24시간 후 병원균 접종 시 1:2와 1:3 처리희석배수별 발병도와 이병주율 조사에서 방제효과가 저조하였다(Table 4). 그러나 버섯 수확 후 배지 추출물 관주처리96시간 후 병원균 접종 시에는 1:2의 희석배수에서는 10%, 1:3에서 25%의 이병주율로 58.3% 방제효과를 나타내었다. 특히 1:2 희석배수 처리 시에는 10.
- 그리고 노루궁뎅이버섯 수확 후 배지 추출물의 페놀함량에 따른 토마토 풋마름병 방제효과를 조사한 결과, 물 대조구는 80% 이병주율을 보였으나, 물 추출물처리구에서 15%의 이병주율로 81.3%의 높은 방제 효과를 보였다(Table 5). 페놀함량이 가장 많이 나타난 50% methanol 추출물은 30%의 이병주율을 나타내어 페놀성분이 병 방제에 결정적인요인으로 작용한다고 볼 수 없고, 다른 억제물질이 물 추출물에 포함하는 것으로 추측할 수 있었다.
- 노루궁뎅이버섯 수확 후 배지 추출물과 PDA 배지를 혼합하여 분주한 페트리디쉬상에서 토마토 식물병원곰팡이균의 균사생장 저지율을 조사한 결과, 역병을 일으키는 Phytophthora capsici의 경우 균사생장을 완전히 억제하였으며, 겹둥근무늬병균 Alternaria solani, 시들음병균 Fusarium oxysporum, 잎마름병균 Corynespora cassiicola에서도 58.3~70.4% 균사생장을 억제하였다. 잘록병균 Rhizoctonia solani와 균핵병균 Sclerotinia sclerotiorum에서는 43.
- 노루궁뎅이버섯 수확 후 배지 추출물의 토마토 풋마름병균 접종시기별 병 발생을 조사한 결과, 버섯 수확 후 배지 추출물을 관주 처리 24시간 후 병원균 접종 시 1:2와 1:3 처리희석배수별 발병도와 이병주율 조사에서 방제효과가 저조하였다(Table 4). 그러나 버섯 수확 후 배지 추출물 관주처리96시간 후 병원균 접종 시에는 1:2의 희석배수에서는 10%, 1:3에서 25%의 이병주율로 58.
- 노루궁뎅이버섯 수확 후 배지 추출물의 토마토 풋마름병균에 대한 항균활성 효과를 조사한 결과, 1회 재배한 수확 후 배지에 비하여 3회 재배한 수확 후 배지의 항균활성 효과가 우수하였다(Table 2, Fig. 2). 특히 3회 재배한 버섯 수확 후 배지의 추출물의 경우 300~500 µL 처리시에 토마토 풋마름병균의 생육을 0.
- 노루궁뎅이버섯 수확 후 배지로부터 50%와 70% methanol 추출물과 ethanol 추출 및 물 추출물 중에서 페놀함량은 50% methanol 추출물에서 호모게나이저처리구와 비처리구에서 130 mg/L로 가장 높게 나타났으며 물 추출물에서도 100 mg/L 이상으로 페놀함량이 측정되었다(Fig. 4).
- 버섯 수확 후 배지 추출물의 토마토 풋마름병에 대한 생물검정을 위하여 병원형이 다른 1401과 1402 균주를 토마토뿌리에 상처를 낸 후 접종농도별로 50 mL씩 관주 처리한 결과, 105 CFU/mL 이상의 접종농도에서 발병도가 100%로 나타났고, 30 mL씩 관주 처리에서 50/mL씩 관주처리 보다는 낮은 발병도를 보였다(Table 3).
- 4% 균사생장을 억제하였다. 잘록병균 Rhizoctonia solani와 균핵병균 Sclerotinia sclerotiorum에서는 43.2~46.6%, 잿빛곰팡이병균 Botrytis cinerea은 23.1%의 균사생장 억제효과를 나타내었다(Table 1, Fig. 1). 식용버섯의 수확 후 배지추출물들은 식물병원균에 대하여 균사생장을 억제하였으며[23], 사과 검은별무늬병균 Venturia inaeqalis의 포자 발아를 98% 억제한다고 보고한 바 있다[21].
- 3% 방제효과를 나타내었다. 특히 1:2 희석배수 처리 시에는 10.0%의 이병주율을 보여서83.3%의 높은 방제효과를 나타내어 노루궁뎅이버섯 수확 후 배지 추출물을 4일 후 관주처리가 방제효과가 높았다(Table 4, Fig. 3).
- 3%의 높은 방제 효과를 보였다(Table 5). 페놀함량이 가장 많이 나타난 50% methanol 추출물은 30%의 이병주율을 나타내어 페놀성분이 병 방제에 결정적인요인으로 작용한다고 볼 수 없고, 다른 억제물질이 물 추출물에 포함하는 것으로 추측할 수 있었다.
후속연구
- 이상의 노루궁뎅이버섯 수확 후 배지 추출물이 여러 식물병원 곰팡이와 병원세균에 대하여 항균활성을 가지고 있으며, 토양병해로서 방제가 어려운 토마토 풋마름병에 방제효과가 있어서 화학농약을 대체할 수 있는 토마토 풋마름병방제용 친환경자재로서 개발할 필요가 있다고 생각된다.
- 1 mm의 저지원을 나타내서 배양여액에 항균물질을 함유하고 있는 것으로 추측된다[24]. 이와 같이 노루궁뎅이버섯 수확 후 배지에서도 항균물질이 함유되어 식물병원곰팡이와 식물병원세균에 대한 친환경 방제로 이용될 수 있다고 생각된다.
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