[논문]탄닌산을 함유한 친환경농자재(공시번호 2-4-064)의 식물병원세균 기내 억제효과

한규석; 주호종; 홍진성; 정종상; 박덕환

doi:10.11625/kjoa.2016.24.4.945

초록
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지금까지 주요 식물병원세균에 대한 방제대책은 화학적 방제방법에 의존하여왔다. 그러나 항생제와 같은 화학적 방제방법은 저항성 균주의 출현으로 인해 효율성이 감소함에 따라 대체방법의 개발이 요구되어지고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 주요 7종(그램음성 - 무름병, 감귤 궤양병, 풋마름병, 가지검은마름병 및 과실썩음병; 그램 양성 - 토마토 궤양병 및 더뎅이병)의 식물병원세균에 대한 탄닌산 함유 친환경농자재(공시번호 2-4-064)의 억제효과를 고체배지 확산법과 액체배지 배양법으로 검정하였다. 고체배지 확산법에서는 가지검은마름병원세균을 제외한 6종의 병원세균에 대한 억제효과를 나타내었으며, 액체배지 검정에서는 액체배지법으로 실험가능한 6종의 병원세균의 생장을 억제하였다. 전자현미경을 통한 표면변화를 관찰한 결과, 모든 병원세균의 표면구조의 변화를 발생하여 생장저해 또는 세포사멸을 유도하는 현상이 관찰되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

To date, chemical managements of plant bacterial diseases are complicated by limitations on use of antibiotics in agriculture, antibiotic resistance development, and limited efficacy of alternative control agents. In this study, thus, we performed screening of eco-friendly farming material (notice n...

To date, chemical managements of plant bacterial diseases are complicated by limitations on use of antibiotics in agriculture, antibiotic resistance development, and limited efficacy of alternative control agents. In this study, thus, we performed screening of eco-friendly farming material (notice no. 2-4-064) containing tannic acid as new antibacterial-activity against 7 plant bacterial pathogens: Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum (Pcc), Ralstonia solanacearum (Rs), Acidovorax avenae subsp. citrulli (Aac), Xanthomonas cirti pv. citri (Xcc), Erwinia pyrifoliae (Ep), Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis (Cmm), and Streptomyces scabies (Sc), Initial screening of antibacterial effects of eco-friendly farming material was performed using the paper disk diffusion method and co-cultivation in broth culture. Tannic acid based eco-friendly farming material showed inhibitory effect against Pcc, Rs, Aac, Xcc, Cmm, and Ss, whereas it did not show inhibition zone against Ep. However, when it tested by co-cultivation in broth culture, it showed strong inhibition effect against all pathogens that declined growth curve compared to bacterial pathogen only. Interestingly, when we observed morphological changes on those pathogens by SEM, cell morphologies of 7 pathogens were slightly changed that seem to be malfunction in their cell envelope.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 다양한 미생물에 대해 억제효과를 나타내는 탄닌산을 함유한 친환경농자재(공시번호 2-4-064)의 식물병원세균에 대한 억제효과를 기내실험을 통하여 판단하고, 향후 식물체 검정과 포장실험을 통하여 유기농산물 생산에서의 활용여부를 판단하기 위하여 수행하였다.

대상 데이터

탄닌산 함유 친환경농자재의 식물병원세균에 대한 억제여부를 판단하기 위하여 최근 국내에서 문제시 되고 있는 식물세균병의 원인세균을 대상으로 하였다(Table 1). 즉 그램 음성 세균으로 무름병(soft rot), 감귤 궤양병(citrus canker), 풋마름병(bacterial wilt), 가지검은마름병(black shoot blight) 및 과실썩음병(bacterial fruit blotch) 그리고 그램 양성 세균으로는 토마토 궤양병(bacterial canker) 및 더뎅이병(common scab)의 원인 병원세균에 대한 억제여부를 판단하였다.

이론/모형

탄닌산 함유 친환경농자재(유효성분 30.8%)의 식물병원세균에 대한 억제효과 검정은 먼저 고체배지에서의 확산법에 의해 수행되었다(Benkerroum and Sandine, 1988). MGY 고체배지(Mannitol Glutamate Yeast extract: D-mannitol 10 g, L-glutamic acid 2 g, KH₂PO₄ 0.
탄닌산 함유 친환경농자재의 식물병원세균에 대한 작용현상을 이해하기 위해, 주사전자현미경(SEM: Scanning electron microscope)을 이용하여 처리 후 병원세균의 변화를 관찰하였다. 각 식물병원세균과 탄닌산 함유 친환경농자재를 5,000 ppm으로 혼합처리하여 30분간 반응 후, Ion sputter E1010 (Hitachi, Japan)을 이용하여 dischage current 15 mA에서 30초간 gold 코팅하였다.

성능/효과

2). 배양 24시간 후는 탄닌산 함유 친환경농자재를 첨가하지 않은 6종의 대조구의 생장곡선에서 보여주듯이 후기 안정기 또는 사멸기의 시점으로 검정에 필요한 충분한 생장시간으로, 이는 탄닌산 함유 친환경농자재의 효과에 의해 병원세균이 생장하지 못하는 것이 분명하다. 특히 고체배지 검정에서 저지환의 크기가 탄닌산 함유 친환경농자재의 확산력에 의해 달라질 수 있는 사실이, 직접 접촉에 의해 효과를 나타내는 액체배지 검정 결과 생장초기부터 말기까지 식물병원세균의 생장을 억제하는 것을 고려할 때, 최소억제농도는 고체배지에서 검정된 농도보다 매우 낮은 농도에서 억제할 수 있을 것으로 판단된다.
탄닌산 함유 친환경농자재의 7종 식물병원세균에 대한 기내 억제효과는 4종의 그램 음성병원세균(무름병-Pcc, 풋마름병-Rs, 과실썩음병-Aac 및 감귤궤양병-Xcc)과 2종의 그램 양성병원세균(토마토궤양병-Cmm 및 더뎅이병-Ss)에 대해 억제효과를 나타내었다(Fig. 1). 특히 무름병과 풋마름병의 2종의 그램 음성 병원세균에 대해서는 최소억제농도가 1,000 ppm으로 가장 효율적이었으며, 과실썩음병과 감귤궤양병 그리고 토마토 궤양병원세균에 대해서는 5,000 ppm, 더뎅이병원세균에 대해서는 10,000 ppm으로 최소억제농도가 가장 높게 나타났다(Table 2).

후속연구

한편, 토마토궤양병원세균은 그램 양성 세균으로 탄닌산 함유 친환경농자재에 의한 표면변화가 가장 적게 나타났는데, 일반적으로 그램 음성 세균에 비해 세포벽이 두꺼운 양성 세균의 특성에 기인할 수도 있다고 판단된다. 그러나 같은 그램 양성세균인 더뎅이병원세균은 세포터짐 현상이 관찰되어, 그램 양성 세균간에도 세포벽의 구조적 차이로 인해 탄닌산 함유 친환경농자재에 의한 억제효과가 다를 수 있다고 사료되어 이 부분에 대한 연구는 더 진행되어야 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	식물병원세균이란?	식물병원세균은 식물이 재배되고 있는 어떠한 환경조건에서도 발병하여 수확량 감소 및 상품성 저하의 원인이 되는 주요 식물병원체이다(Agrios, G. N.
	경종적 방제방법을 대체할 수 있는 방법은?	그러나 배제와 박멸의 개념을 포함하는 경종적 방제방법은 그 효율성이 낮고 오랜 기간 지속적인 관심과 유지가 관건이기에 현장에서의 인지도는 낮은 편이다. 이를 대체할 수 있는 가장 적절한 식물세균병의 방제전략은 항생제와 구리합성 화학물을 발병이전 또는 직후에 사용하는 화학적 방제방법이 가장 적극적이고 널리 사용되는 방법임을 알 수 있다. 그러나 사과와 배의 화상병원세균의 경우 지나치게 항생제 처리에 의한 방제방법에 의존한 결과, 이들 약제에 대한 저항성 병원세균의 출몰로 인해 방제효과의 감소, 약제처리 비용 증가 및 다른 병원세균 혹은 환경미생물내로의 저항성 유전자의 이동과 같은 문제점이 대두되어 사용이 점차 감소하고 급기야는 사용 금지된 사례가 있다(Tancos and Cox, 2016).
	경종적 방제방법이 현장에서의 인지도가 낮은 이유는?	또한 윤작과 휴 작에 의한 감염기주의 제거 및 감염이전 단계에서의 제거와 같은 박멸(eradication)의 개념이 있을 수 있다(Schumann and D’Arcy, 2010). 그러나 배제와 박멸의 개념을 포함하는 경종적 방제방법은 그 효율성이 낮고 오랜 기간 지속적인 관심과 유지가 관건이기에 현장에서의 인지도는 낮은 편이다. 이를 대체할 수 있는 가장 적절한 식물세균병의 방제전략은 항생제와 구리합성 화학물을 발병이전 또는 직후에 사용하는 화학적 방제방법이 가장 적극적이고 널리 사용되는 방법임을 알 수 있다.

참고문헌 (10)

Agrios, G. N. 1997. Plant diseases caused by prokaryotes: Bacteria and Mollicutes. Pages 407-416 in: Plant Pathology. 4th ed. APS Press, St. Paul. MN.
Akiyama, H., K., Fujii, O., Yamasaki, T., Oono, and K. Iwatsuki. 2001. Antibacterial action of several tannins against Stapylococcus aureus. J. Antimicrobial Chemotherapy. 48: 487-491.

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Benkerroum, N. and W. E. Sandine. 1988. Inhibitory action of nisin against Listeria monocytogenes. J. Dairy Science. 71: 3237-3245.

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Chung, K. -T., Z., Lu, and M. W. Chou. 1998. Mechanism of inhibition of tannic acid and related compounds on the growth of intestinal bacteria. Food and Chemical Toxicol. 36: 1053-1060.

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Han, K. S., J.-G., Yu, H.-B., Lee, C.-S., Oh, M. C. Yea, J.-H., Lee, and D. H. Park. 2016. Controlling by effective pruning of twigs showing black shoot blight disease symptoms in apple trees. Res. Plant Dis. submitted.
Hancock, V., M., Dahl, R. M., Vejborg, and P. Klemm. 2010. Dietary plant components ellagic acid and tannic acid inhibit Escherichia coli biofilm formation. DOI:10.1099/jmm.0.013680-0.

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Meng, Q., L. E., Hanson, D., Douches, and J. J. Hao. 2013. Managing scab diseases of potato and radish caused by Streptomyces spp, using Bacillus amyloliquefaciens BAC03 and other biomaterials. Biological Control. 67: 373-379.

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Scalbert, A. 1991. Antimicrobial properties of tannins. Phytochemistry. 30: 3875-3883.

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Schumann, G. L. and C. J. D'Arcy. 2010. What are the causes of plant diseases? Bacteria. Pages 51-68 in: Essential Plant Pathology. 2nd ed. APS Press, St. Paul. MN.
Tancos, K. A. and K. D. Cox. 2016. Exploring diversity and origins of streptomycin-resistant Erwinia amylovora isolates in New York through CRISPR spacer arrays. Plant Dis. 100: 1307-1313.

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탄닌산을 함유한 친환경농자재(공시번호 2-4-064)의 식물병원세균 기내 억제효과
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