독도 번행초에서 분리된 내생균류의 배양적 특성과 Aspergillus tubingensis YH103의 gibberellin A7의 생산 Gibberellin A7 production by Aspergillus tubingensis YH103 and cultural characteristics of endophytic fungi isolated from Tetragonia tetragonoides in Dokdo islands원문보기
독도에 자생하는 번행초의 뿌리로부터 순수 분리하여 형태적으로 상이한 17개의 내생균류를 선별하였다. 또한 분리된 균류들에 대하여 각각의 염농도와 pH 농도 구배에 따라 생장 시험을 확인하였다. 내생균류에 대해 각각 난장이벼의 유묘에 식물생장활성시험을 진행하였고, 그 결과 YH103 균주가 가장 높은 활성을 나타내었다. 계통분석은 Maximum likelihood 방법을 활용하여 결합된 ITS영역, beta-tubulin 및 calmodulin 유전자 염기서열을 분석하여 분리된 균주의 유연관계를 분석하였다. YH103 균주의 배양여과액을 HPLC와 GC/MS SIM을 이용하여 분석한 결과 식물호르몬인 지베렐린$GA_4$, $GA_7$, $GA_8$ 및 $GA_{19}$가 확인되었다. 최종적으로 YH103 균주의 형태학적 관찰 및 결합된 유전자 염기서열의 분자적 분석을 통해 GA를 생산하는 새로운 Aspergillus tubingensis로 동정되었다.
독도에 자생하는 번행초의 뿌리로부터 순수 분리하여 형태적으로 상이한 17개의 내생균류를 선별하였다. 또한 분리된 균류들에 대하여 각각의 염농도와 pH 농도 구배에 따라 생장 시험을 확인하였다. 내생균류에 대해 각각 난장이벼의 유묘에 식물생장활성시험을 진행하였고, 그 결과 YH103 균주가 가장 높은 활성을 나타내었다. 계통분석은 Maximum likelihood 방법을 활용하여 결합된 ITS영역, beta-tubulin 및 calmodulin 유전자 염기서열을 분석하여 분리된 균주의 유연관계를 분석하였다. YH103 균주의 배양여과액을 HPLC와 GC/MS SIM을 이용하여 분석한 결과 식물호르몬인 지베렐린 $GA_4$, $GA_7$, $GA_8$ 및 $GA_{19}$가 확인되었다. 최종적으로 YH103 균주의 형태학적 관찰 및 결합된 유전자 염기서열의 분자적 분석을 통해 GA를 생산하는 새로운 Aspergillus tubingensis로 동정되었다.
Coastal plant species Tetragonia tetragonoides (Pall.) Kuntze native to the Dokdo islands was sampled and then 17 endophytic fungi were purely isolated based on morphological differences. The fungal isolates were characterized by their growth properties under NaCl concentration or pH gradient. Cultu...
Coastal plant species Tetragonia tetragonoides (Pall.) Kuntze native to the Dokdo islands was sampled and then 17 endophytic fungi were purely isolated based on morphological differences. The fungal isolates were characterized by their growth properties under NaCl concentration or pH gradient. Culture filtrates of the 17 fungal isolates were treated to Waito-c rice (WR) seedlings for verifying plant growth-promoting activity. As the results, YH103 strain showed the highest plant growth-promoting activity among them. Phylogenetic analysis of the isolates was done by the maximum likelihood method based on partial internal transcribed spacer region (ITS region: contaning ITS1, 5.8S, and ITS2), beta-tubulin (BenA), and calmodulin (CaM) gene sequences. Chromatographic analysis of the strain YH103 culture filtrate showed the existence of gibberellins ($GA_4$, $GA_7$, $GA_8$, and $GA_{19}$). Finally, the strain YH103 was identified as Aspergillus tubingensis by microscopic observation and molecular analysis and, to our knowledge, this is the first report of GAs producing A. tubingensis.
Coastal plant species Tetragonia tetragonoides (Pall.) Kuntze native to the Dokdo islands was sampled and then 17 endophytic fungi were purely isolated based on morphological differences. The fungal isolates were characterized by their growth properties under NaCl concentration or pH gradient. Culture filtrates of the 17 fungal isolates were treated to Waito-c rice (WR) seedlings for verifying plant growth-promoting activity. As the results, YH103 strain showed the highest plant growth-promoting activity among them. Phylogenetic analysis of the isolates was done by the maximum likelihood method based on partial internal transcribed spacer region (ITS region: contaning ITS1, 5.8S, and ITS2), beta-tubulin (BenA), and calmodulin (CaM) gene sequences. Chromatographic analysis of the strain YH103 culture filtrate showed the existence of gibberellins ($GA_4$, $GA_7$, $GA_8$, and $GA_{19}$). Finally, the strain YH103 was identified as Aspergillus tubingensis by microscopic observation and molecular analysis and, to our knowledge, this is the first report of GAs producing A. tubingensis.
독도는 높은 파도, 주기적으로 발생하는 해무, 괭이 갈매기의 서식활동으로 인한 특수한 환경조건으로 인해 토양 및 근권의 무기물, 염분 함량이 높으며 이러한 환경으로 인해 형성된 독자적인 생태계 내에서 자생하는 식물-미생물의 상호관계 연구는 척박한 환경에 자생하는 식물과 균류간에 중요한 기초연구가 될 것이다. 따라서 본 연구는 독도에 자생하는 해안식물로부터 내생균류를 분리하여 배양적 특성을 파악하고 균류에 의해 만들어지는 유용물질을 탐색하고자 하였다.
제안 방법
주로 해수와 육지의 경계지점에 자생하며 염농도가 높음에도 불구하고 자생하고 있어 염에 상당한 내성을 가지고 있거나, 염분을 생장에 활용한다고 볼 수 있다. 본 연구는 해양성 균류의 다양성 및 척박한 환경에 자생하는 식물균류 상호작용 연구를 위하여 독도 자생식물의 뿌리 내생균류에서 형태학적으로 상이한 다른17균주를 분리하여 염농도와 pH 농도구배에 따라 생장능과 생장유무를 확인하였다. 독도는 해무, 파고 등으로 인한 해수의 극심한 침투, 조류의 활동으로 인해 토양은 유기물 함량이 매우 낮고 약산성을 나타내며 내륙 토양보다 염농도가 상대적으로 높다.
대상 데이터
독도에 자생하고 있는 해안식물인 번행초(Tetragonia tetragonoides (Pall.) Kuntze)를 채집하여 냉장보관 상태로 실험실로 이동한 후 재료로 사용하였다. 식물시료의 전 처리를 위하여 계면활성제(Tween 80)와 표백제(Perchloric acid 1.
분리된 내생균류가 가지는 특성을 확인하기 위하여 식물생장활성 시험을 수행하였는데 YH109 균주의 경우에 지상부의 길이가 가장 낮은 것으로 확인되었고, 뿌리생장에서는 다른 대조구들과 차이가 크지 않았지만 지상부의 경우에 적은 양이지만 식물생장을 저해하는 물질이 미량 함유되어 있을 가능성이 있을 것으로 생각된다. 특히, 식물생장활성이 우수한 조건의 결과는 YH103 균주가 가장 높은 활성을 나타내었고, 물질분석을 통해 생산량이 많은 GA7이 분석되었으며 활성호르몬인 GA4는 소량이지만 GA8, GA19는 불활성물질인 것을 감안해서 본 연구에서는 배제하여 해석하였다. GA는 식물호르몬(Phytohormone)으로서 현재까지 약 136종류가 알려져 있지만 활성을 나타내는 GA1, GA3, GA4 및 GA7으로써 4종류 밖에 되지 않으며 식물과 박테리아, 균류에서 생성한다고 알려져 있다.
데이터처리
지상부 길이(Shoot length)와 식물체 길이(Plant length)를 3회 반복측정하였다. 측정한 난장이벼의 통계처리는 SPSS 프로그램(Version 18.0)을 이용하여 일원배치분산분석(ANOVA)으로 기술통계값을 분석하였고 Duncan's multiple range test (DMRT)를 통하여 사후 검정을 분석해서 유의확률P < 0.05 수준에서 결과값을 도출하였다.
이론/모형
그리고 염기서열을 NCBI의 GenBank blast 검색을 통하여 상동성이 높은 종과 문헌조사를 통하여 비교분석하였다. 근연종들과 유연관계도 작성은 MEGA 프로그램(Version 6.0)을 이용하여 ClustalW 방법으로 multiple alignment를 하였으며 phylogenetic tree는 maximum likelihood(ML) 방법을 이용하여 Tamura-nei 상수모델알고리즘으로 분류학적 위치를 확인하여 동정을 수행하였다(Tamura et al., 2013; You et al., 2015a).
성능/효과
tubingensis에서 GA를 생산하는 것은 처음 보고되는 것이고, 앞으로 많은 종들에서 알려질 것으로 생각된다. 본 연구는 해양성 생태계에 자생하는 식물-내생균류의 상호작용에 관한 연구이며, 상대적으로 연구가 진행되지 않은 척박한 환경이나 해안지역에서 자생하는 다양한 미생물들이 고염분, 산성 등의 특수한 토양환경에 적응하면서 식물의 생장을 촉진하는 능력을 가진다는 것을 보여주고 있다. 그래서 내생균류는 앞으로 균류분야의 생물소재로서 기초연구와 활용연구에 중요하다고 생각된다.
5% (w/v) 농도 근방에서 생장하는 경우 호염성이 아닌 단순한 halo-tolerant로 구분된다(Kushner, 1985). 본 연구에서 대부분의 분리 균류가 기본적으로 3.5% 및 5.0%의 농도범위에서 무리없이 생장하며, 7–9% 농도에서 생장이 감소하기는 하지만 대부분이 생장이 가능한 것으로 미루어 볼때 염생식물이 그들의 생장을 위해 염분을 필요로 하며, 이로 인해 번행초와 상호작용 하는 내생균류 또한 상당한 호염성 혹은 염 내성을 확보하였을 것으로 판단되는 결과이다. 또한 분리균주들이 pH 4.
YH103 균주의 배양여과액을 HPLC와 GC/MS SIM을 이용하여 분석한 결과 식물호르몬인 지베렐린 GA4, GA7, GA8 및 GA19가 확인되었다. 최종적으로 YH103 균주의 형태학적 관찰 및 결합된 유전자 염기서열의 분자적 분석을 통해 GA를 생산하는 새로운 Aspergillus tubingensis로 동정되었다.
후속연구
본 연구는 해양성 생태계에 자생하는 식물-내생균류의 상호작용에 관한 연구이며, 상대적으로 연구가 진행되지 않은 척박한 환경이나 해안지역에서 자생하는 다양한 미생물들이 고염분, 산성 등의 특수한 토양환경에 적응하면서 식물의 생장을 촉진하는 능력을 가진다는 것을 보여주고 있다. 그래서 내생균류는 앞으로 균류분야의 생물소재로서 기초연구와 활용연구에 중요하다고 생각된다. ;
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
독도란?
독도는 우리나라 동해의 울릉군 죽변면에서 217 km 떨어진 해양성 화산도로 크고 작은 약 89개의 바위섬을 포함한 동도와 서도로 크게 구분된다(Sung and Ghim, 2010). 또한 대부분의 지형이 40° 이상의 급경사를 보이며(Ham et al.
독도의 기후적 특징은?
, 2009; Jeon et al., 2009), 도서주변의 해류는 한류와 난류가 접하는 완대류 해역에 속하고 기후적 특징으로 연평균 12°C에 강우량이 많은 온난·다습한 기후를 가지고 있다. 특히, 내륙과는 멀리 떨어진 해양성 조건으로 극심한 건조, 강한 바람, 강한 자외선, 염류, 강우로 인한 유기영양분의 유실로 인해 육상과는 차별화된 식생을 형성하고 특징적이고 다양한 식물종이 자생한다(Shin et al.
독도의 섬은 어떻게 구분되는가?
독도는 우리나라 동해의 울릉군 죽변면에서 217 km 떨어진 해양성 화산도로 크고 작은 약 89개의 바위섬을 포함한 동도와 서도로 크게 구분된다(Sung and Ghim, 2010). 또한 대부분의 지형이 40° 이상의 급경사를 보이며(Ham et al.
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