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문제 정의
- , 1987; Shimada and Saitoh, 2003). 따라서 본 연구는 제주 중산간지역에 분포하는 참나무과 식물을 대상으로 제주지역 농작물 재배 시 발생하는 병원균에 대해 in vitro 상에서 항균활성 측정하여 친환경 살균제 개발 시 기초자료로 제공하고자 실시하였다.
- 본 연구는 자생식물 참나무과(Fagaceae)인 붉가시나무, 참가시나무, 종가시나무, 개가시나무, 구실잣밤나무 5종을 이용하여 친환경 농자재로 개발을 위한 기초자료를 제공하고자 수용성 추출액 농도에 따른 Colletotrichum gloeosporioides, Diaporthe citri, Phytophthora capsici 등 5종의 작물 병원균에 하여 생장을 조사하였다. 공여체식물별에 따른 수용성 추출액 농도가 증가됨에 따라 작물 병원균 균사의 생장이 감소하는 경향을 보이나 공여체식물과 병원균의 종류에 따라 억제의 정도차이를 보였다.
제안 방법
- 공여체식물의 수용성 추출액은 음지에서 건조시킨 전초를 분쇄하여 건중량 100 g당 1,000㎖의 증류수를 넣어 고온 가압추출(autoclave extraction)하였다.
- 실험에 사용된 균은 Colletotrichum gloeosporioides, Diaporthe citri, Phytophthora capsici, Pythium graminicola, Rhizoctonia solani로 한국농업미생물자원센터(KACC)에서 분양 받아 사용하였고 대조구의 배지는 증류수 900 ml에 potato dextrose agar 39 g과 Agar 5 g을 혼합하여 조성하였으며 실험구 배지는 증류수 대신 각각의 추출물을 넣어 사용하였다. 균주는 1주에서 2주 동안 25℃에서 배양한 후 동일한 사이즈를 얻기 위해 cork borer (직경 8 mm)를이용하였으며 배지가 굳은 후 배양된 균주를 배지의 가운데에 접합한 후 3~7일 동안 colony diameter를 측정하였고 대조구에 대한 상대신장률(relative elongation ratio, RER)을 산출하였으며, 4회 반복하였다.
- 이 여과된 추출액을 100%로 임의로 정하여 증류수로 75%, 50%, 25%로 희석하였고 배지 제조 시 물 대신 수용성 추출액을 첨가하였으며 대조구는 24시간 전에 받아둔 증류수를 사용하였다.
- 총 페놀함량은 gallic acid를 이용하여 검량곡선(y=44.908x-0.0242; R²=0.9991)을 작성하고 gallic acid에 대한 당량으로 환산하였다.
대상 데이터
- 검정식물(test plants)인 제주지역 중산간 지대에 대표적인 수목으로 붉가시나무(Quercus acuta), 참가시나무(Q. salicina)는 서귀포시 토평동 돈네코 인근에서 채집하였고 종가시나무(Q. glauca)는 서귀포시 안덕면 일대에서 채집하였으며 환경부 지정 멸종위기종 개가시나무(Q. gilva)는 한라수목원에서 안덕면 일대에 복원한 개체를 대상으로 채집하였다. 그리고 구실잣밤나무(Castanopsis cuspidata var.
- gilva)는 한라수목원에서 안덕면 일대에 복원한 개체를 대상으로 채집하였다. 그리고 구실잣밤나무(Castanopsis cuspidata var. sieboldii)는 한라수목원에서 채집하였다. 채집된 시료는 전초를 3 cm 정도로 잘라 음건하여 사용하였다.
- 실험에 사용된 균은 Colletotrichum gloeosporioides, Diaporthe citri, Phytophthora capsici, Pythium graminicola, Rhizoctonia solani로 한국농업미생물자원센터(KACC)에서 분양 받아 사용하였고 대조구의 배지는 증류수 900 ml에 potato dextrose agar 39 g과 Agar 5 g을 혼합하여 조성하였으며 실험구 배지는 증류수 대신 각각의 추출물을 넣어 사용하였다. 균주는 1주에서 2주 동안 25℃에서 배양한 후 동일한 사이즈를 얻기 위해 cork borer (직경 8 mm)를이용하였으며 배지가 굳은 후 배양된 균주를 배지의 가운데에 접합한 후 3~7일 동안 colony diameter를 측정하였고 대조구에 대한 상대신장률(relative elongation ratio, RER)을 산출하였으며, 4회 반복하였다.
데이터처리
- 1) The different letters in species indicate significantly difference at p＜0.05 by Duncan’s multiple range test.
이론/모형
- 수용성 추출액의 총 페놀함량은 Prussian blue법(Graham, 1992)으로 3회 반복 측정하였고, 각각 시료의 수용성 추출액 100 ㎕에 증류수 3 ㎖, 0.01 M FeCl3/0.1 N HCl 1 ㎖, 0.016 M K3Fe(CN)6 1㎖를 혼합하여 진탕한 후 실온에서 15분간 방치 후 stabilizer (H2O : 1% gum arabic : 85% phosphoric acid = 3:1:1, v/v/v) 5 ㎖를 첨가한 후 700 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 페놀함량은 gallic acid를 이용하여 검량곡선(y=44.
성능/효과
- 2% 균사생장을 억제되었다. 100% 처리구에 대한 균사 억제율을 보면 구실잣밤나무 93.2%, 참가시나무 60.5%, 종가시나무 60.1%, 개가시나무 55%, 붉가시나무 3.9% 순으로 분석되었다(Fig. 3).
- 본 연구는 자생식물 참나무과(Fagaceae)인 붉가시나무, 참가시나무, 종가시나무, 개가시나무, 구실잣밤나무 5종을 이용하여 친환경 농자재로 개발을 위한 기초자료를 제공하고자 수용성 추출액 농도에 따른 Colletotrichum gloeosporioides, Diaporthe citri, Phytophthora capsici 등 5종의 작물 병원균에 하여 생장을 조사하였다. 공여체식물별에 따른 수용성 추출액 농도가 증가됨에 따라 작물 병원균 균사의 생장이 감소하는 경향을 보이나 공여체식물과 병원균의 종류에 따라 억제의 정도차이를 보였다. 구실잣밤나무의 수용성 추출액인 경우 Diaporthe citri, Phytophthora capsici, Pythium graminicola에 대하여 25% 처리구에서 약 84%의 균사 생장을 억제하였고 50% 이상 처리구에서는 87%의 균사 생장을 억제하는 것으로 분석되었다.
- 공여체식물별에 따른 수용성 추출액 농도가 증가됨에 따라 작물 병원균 균사의 생장이 감소하는 경향을 보이나 공여체식물과 병원균의 종류에 따라 억제의 정도차이를 보였다. 구실잣밤나무의 수용성 추출액인 경우 Diaporthe citri, Phytophthora capsici, Pythium graminicola에 대하여 25% 처리구에서 약 84%의 균사 생장을 억제하였고 50% 이상 처리구에서는 87%의 균사 생장을 억제하는 것으로 분석되었다. Diaporthe citri의 경우 붉가시나무 수용성 추출액에서는 균사의 생장을 억제하지 못하는 것으로 분석되었다.
- capsici 균사의 생장을 억제하지 못하는 것으로 분석되었고 종가시나무, 개가시나무 등 나머지 검정식물에서는 농도가 증가함에 따라 순차적 억제효과를 보이는 것으로 분석되었다. 그 중 구실잣밤나무는 25% 처리구부터 63.6%가 억제되었고 100% 처리구에서 93.2% 균사생장을 억제되었다. 100% 처리구에 대한 균사 억제율을 보면 구실잣밤나무 93.
- , 2009). 따라서 R. solani에 대한 항균활성을 탐색한 결과 검정식물의 농도가 증가할수록 항균활성이 증가하였다. 저농도인 25% 처리구에서 항균활성을 보면 구실잣밤나무에서 15.
- , 2006). 따라서 각 시료별 수용성 추출액에 대한 총 페놀 함량을 분석한 결과 구실잣밤나무 22.32 mg/g, 참가시나무 8.32 mg/g, 종가시나무 6.83 mg/g, 개가시나무 5.95 mg/g, 붉가시나무 5.24 mg/g 순으로 조사되었다(Table 1). 이는 총 페놀함량이 각 검정식물에 따른 100% 처리구 기준으로 균사억제율과 유사하게 분석되었고 특히, Rhizoctonia solani균사억제 순서와 일치하는 것으로 분석되어 Clark 등(1981)과 Ko와 Yang (2011)이 제시한 페놀성 물질이 상대적으로 높게 함유할수록 항균활성이 높아진다는 보고와 일치하는 것으로 나타났다(Table 1, Fig.
- , 2013). 따라서 본 연구에서 잔디에 발생하는 모마름병의 원인균중 하나인 Pythium graminicola에 대한 항균활성을 탐색한 결과 검정식물 대부분이 Pythium graminicola에 대해 높은 항균 활성을 보였는데 붉가시나무, 종가시나무, 구실잣밤나무인 경우는 25% 처리구 이상부터 93%의 균사 억제율을 보였으며 참가시나무, 개가시나무는 50% 처리구 이상부터 93%의 균사 억제율을 보였다(Fig. 4). Kong 등(2001)은 참나무과인 신갈나무, 갈참나무, 떡갈나무의 추출액을 이용하여 Listeria monocytogenes에 대한 항균력 검정 결과 농도에 따라 항균력에 차이는 있지만 Listeria monocytogenes에 대한 항균력을 나타냈다고 보고하였으며, Choi 등(2015)은 개여뀌 수용성 추출물에 대한 항균활성을 조사한 결과 수용성 추출액 농도가 증가함에 따라 반비례적으로 Pythium graminicola의 균사 생장이 억제되는 경향성을 보였으며 100% 처리구에서 86%의 균사 생장이 억제되었다는 보고와 유사한 경향을 나타냈다.
- gloeosporioides는 고추나 인삼의 탄저병을 유발하는 강력한 병원균으로 7월 초 중순부터 발생하기 시작하여 장마기를 거치면서 급격하게 발생하며, 고추 열매에 움푹 파이는 괴저 증상이 나타나기 때문에 고추의 생산량과 품질을 크게 저하시키는 주된 원인이 되고 있다(Kim and Park, 1988; Park and Kim, 1992). 따라서 제주지역 중산간에 분포하는 개가시나무 등 5종의 수용성 추출물 농도에 따른 C. gloeosporioides의 균사 생장을 조사한 결과 농도가 증가됨에 따라 일정한 억제효과를 보이지 않았지만 구실잣밤나무 50% 처리구부터 약 50%의 균사생장이 억제되는 것으로 분석되었다(Fig. 1). Hyoun 등(2014)은 수종의 귀화식물중 양미역취 수용성 추출물의 항균활성을 조사한 결과 100% 처리구에서 58.
- 따라서 제주지역 중산간에 분포하는 개가시나무 등 5종의 수용성 추출물 농도에 따른 D.citri의 균사 생장을 조사한 결과 붉가시나무, 참가시나무, 종가시나무, 개가시나무의 수용성 추출액은 15% 내외로 미비하게 균사생장을 억제 되었는데 구실잣밤나무의 수용성 추출액인 경우 25% 처리구에서 약 84%의 균사 생장을 억제하였고 50% 이상 처리구에서는 87%의 균사 생장을 억제하는 것으로 분석되었다(Fig. 2).
- capsici 방제 연구는 미진하다. 본 실험 결과 붉가시나무 수용성 추출액에서는 P. capsici 균사의 생장을 억제하지 못하는 것으로 분석되었고 종가시나무, 개가시나무 등 나머지 검정식물에서는 농도가 증가함에 따라 순차적 억제효과를 보이는 것으로 분석되었다. 그 중 구실잣밤나무는 25% 처리구부터 63.
- 24 mg/g 순으로 조사되었다(Table 1). 이는 총 페놀함량이 각 검정식물에 따른 100% 처리구 기준으로 균사억제율과 유사하게 분석되었고 특히, Rhizoctonia solani균사억제 순서와 일치하는 것으로 분석되어 Clark 등(1981)과 Ko와 Yang (2011)이 제시한 페놀성 물질이 상대적으로 높게 함유할수록 항균활성이 높아진다는 보고와 일치하는 것으로 나타났다(Table 1, Fig. 5).
- solani에 대한 항균활성을 탐색한 결과 검정식물의 농도가 증가할수록 항균활성이 증가하였다. 저농도인 25% 처리구에서 항균활성을 보면 구실잣밤나무에서 15.3%의 균사 생장이 억제되어 가장 높은 것으로 분석되었다. 한편 고농도인 100% 처리구에서는 억제율을 보면 구실잣밤나무 58.
- Diaporthe citri의 경우 붉가시나무 수용성 추출액에서는 균사의 생장을 억제하지 못하는 것으로 분석되었다. 참가시나무, 종가시나무, 개가시나무는 15% 내외로 미비하게 균사생장을 억제 되었다. 항균활성을 보이는 수용체식물의 총 페놀 함량은 구실잣밤나무 22.
- 3%의 균사 생장이 억제되어 가장 높은 것으로 분석되었다. 한편 고농도인 100% 처리구에서는 억제율을 보면 구실잣밤나무 58.0%, 참가시나무 49.8%, 종가시나무 34.5%, 개가시나무 25.5%, 붉가시나무 12.9%로 순으로 분석되었다. Kang 등(2013)은 R.
- 참가시나무, 종가시나무, 개가시나무는 15% 내외로 미비하게 균사생장을 억제 되었다. 항균활성을 보이는 수용체식물의 총 페놀 함량은 구실잣밤나무 22.32 mg/g, 참가시나무 8.32 mg/g, 종가시나무 6.83 mg/g, 개가시나무 5.95 mg/g, 붉가시나무 5.24 mg/g 순으로 분석되었으며, 참나무과 5종 중 구실잣밤나무의 수용성 추출액이 가장 항균력이 우수한 것으로 판단된다.
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