친환경 잔디관리를 위한 가축분퇴비 중 기능성미생물의 분리 및 선발 Isolation and Selection of Functional Microbes for Eco-friendly Turfgrass Management in Golf Course from Livestock Manure Compost원문보기
본 연구는 미생물을 이용하여 친환경적인 잔디관리를 위해 계분이나 돈분의 퇴비화 과정에서 얻어진 가축분 퇴비로부터 단백질 및 탄수화물 분해능과 잔디 갈색퍼짐병(large patch), 갈색마름병(brown patch), 그리고 동전마름병(dollar spot) 병원균에 항균활성을 보이는 미생물을 분리하기 위하여 실시하였다. 분리된 미생물은 총 68균주였고, 이들을 대상으로 단백질 분해활성, 탄수화물 분해활성 및 잔디 주요병원균에 대한 항균활성을 조사하여 활성이 높은 미생물 34균주를 선발하였다. 이 중에서 단백질과 탄수화물 분해 및 항균활성을 나타내는 균주인 ASC-14, ASC-18 및 ASC-35를 선발하였다. 이들 선발 균주를 대상으로 16s rRNA 유전자 분석 결과 ASC-14와 ASC-18은 B. amyloliquefaciens로 확인되었고, 반면에 ASC-35는 B. subtilis 세균으로 최종 동정되었다.
본 연구는 미생물을 이용하여 친환경적인 잔디관리를 위해 계분이나 돈분의 퇴비화 과정에서 얻어진 가축분 퇴비로부터 단백질 및 탄수화물 분해능과 잔디 갈색퍼짐병(large patch), 갈색마름병(brown patch), 그리고 동전마름병(dollar spot) 병원균에 항균활성을 보이는 미생물을 분리하기 위하여 실시하였다. 분리된 미생물은 총 68균주였고, 이들을 대상으로 단백질 분해활성, 탄수화물 분해활성 및 잔디 주요병원균에 대한 항균활성을 조사하여 활성이 높은 미생물 34균주를 선발하였다. 이 중에서 단백질과 탄수화물 분해 및 항균활성을 나타내는 균주인 ASC-14, ASC-18 및 ASC-35를 선발하였다. 이들 선발 균주를 대상으로 16s rRNA 유전자 분석 결과 ASC-14와 ASC-18은 B. amyloliquefaciens로 확인되었고, 반면에 ASC-35는 B. subtilis 세균으로 최종 동정되었다.
Functional microorganisms decompose various organic matter by enzyme activity and suppress plant disease caused by pathogen. This study was conducted to isolate and select functional microorganisms with protein or carbohydrate degradation activities and antagonistic activity against turfgrass fungal...
Functional microorganisms decompose various organic matter by enzyme activity and suppress plant disease caused by pathogen. This study was conducted to isolate and select functional microorganisms with protein or carbohydrate degradation activities and antagonistic activity against turfgrass fungal pathogens for eco-friendly turfgrass management in golf course from compost containing livestock manure of poultry or swine. Totally 68 isolates collected from livestock manure compost strains were isolated and tested for their activities of amylase, protease and lipase and antagonistic activities against Rhizoctonia solani AG2-2, R. solani AG1-1, and Sclerotinia homoeocarpa. Among the isolates, 34 strains were selected as functional microbes showing higher activities of amylase and protease. Three isolates of ASC-14, ASC-18, and ASC-35 among the 34 strains were selected as antifungal bacterial strains repressing the above 3 turfgrass fungal pathogens. Analysis results of 16s rRNA gene sequence and phylogenic cluster indicated that ASC-14 and ASC-18 belonged to Bacillus amyloliquefaciens, while ASC-35 was B. subtilis, respectively.
Functional microorganisms decompose various organic matter by enzyme activity and suppress plant disease caused by pathogen. This study was conducted to isolate and select functional microorganisms with protein or carbohydrate degradation activities and antagonistic activity against turfgrass fungal pathogens for eco-friendly turfgrass management in golf course from compost containing livestock manure of poultry or swine. Totally 68 isolates collected from livestock manure compost strains were isolated and tested for their activities of amylase, protease and lipase and antagonistic activities against Rhizoctonia solani AG2-2, R. solani AG1-1, and Sclerotinia homoeocarpa. Among the isolates, 34 strains were selected as functional microbes showing higher activities of amylase and protease. Three isolates of ASC-14, ASC-18, and ASC-35 among the 34 strains were selected as antifungal bacterial strains repressing the above 3 turfgrass fungal pathogens. Analysis results of 16s rRNA gene sequence and phylogenic cluster indicated that ASC-14 and ASC-18 belonged to Bacillus amyloliquefaciens, while ASC-35 was B. subtilis, respectively.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 친환경적인 잔디관리에 이용할 수 있는 미생물 자원을 확보하기 위해 잔디 밭에서 발병과 근권의 유기물을 분해하고, 주요 병원균과 항균 활성을 나타내는 기능성 미생물을 가축분퇴비에서 분리∙선발하고자 한다.
제안 방법
분리된 미생물 중 유기물 분해능을 가진 균주들을 선발하여 잔디에 병을 일으키는 주요 병원균들에 대한 항균활성을 측정하였다. 병원균으로는 잔디 갈색퍼짐병(large patch,Rhizoctonia solani AG2-2), 갈색마름병(brown patch, R.
유기물 분해능과 항균활성을 나타낸 균주를 대상으로 16s rRNA 유전자 분석을 실시하였다. 균주 3종을 고체배지에 배양하여 ㈜마크로젠(Macrogen Co.
대상 데이터
solani AG1-1는 농촌진흥청 농업미생물은행(KACC)에서 분양 받아 사용하였고, S. homoeocarpa는 SKY72 골프장 클래식코스에 식재된 켄터키 블루그래스(Poa pratensis L.)에서 분리하여 병원성 실험을 통해 발병 후 재분리하여 얻은 균주를 사용하였다. 길항력을 측정할 미생물들은 nutrient broth (NB) 액체배지에 30oC, 150 rpm 조건으로 24시간 동안 액체 배양하여 배양액을 준비하였다.
solani AG2-2와 R. solani AG1-1는 농촌진흥청 농업미생물은행(KACC)에서 분양 받아 사용하였고, S. homoeocarpa는 SKY72 골프장 클래식코스에 식재된 켄터키 블루그래스(Poa pratensis L.
병원균으로는 잔디 갈색퍼짐병(large patch,Rhizoctonia solani AG2-2), 갈색마름병(brown patch, R. solaniAG1-1), 동전마름병(dollar spot, Sclerotinia homoeocarpa) 병원균을 각각 사용하였다. R.
가축분퇴비 내 높은 질소질 영양분은 유기물 분해를 통해 양분화(mineralization)를 촉진하는 많은 미생물의 생육에 유리하므로, 이들로부터 유용 미생물을 탐색하는 것은 효과적인 전략으로 판단된다(Lee and Park, 2001). 가축분 퇴비에서 분리된 68개 균주를 대상으로 단백질, 탄수화물 및 지질 분해활성을 조사하였다(Table 1). 분리균주 중 단백질 분해활성을 나타내는 균주는 59개였고, 3 mm 이상의 활성을 나타내는 균주는 그 중 53개였다.
가축분퇴비 중 존재하는 미생물을 분리하기 위해 경기도 안성시 소재의 퇴비 제조공장에서 퇴비 시료를 채집하였다. 시료를 각각 10 g씩 멸균수 90 ml에 넣은 후, 희석평판법을 통해 potato dextrose agar (PDA) 고체배지에 도말한 후,30oC에서 배양하면서 형성된 콜로니들을 계수하였다.
그러나 지질 분해활성을 나타내는 균주는 발견되지 않았다. 단백질과 탄수화물을 동시에 분해하는 34종을 최종적으로 선발하였다. 선발된 유기물분해활성 미생물은 잔디병원균에 대한 항균활성 검정에 이용되었다.
그 결과, 갈색퍼짐 병원균, 갈색마름 병원균 및 동전마름 병원균에 항균활성을 나타내는 것은 각각 28균주, 11균주 및 18균주였고, 이 중에서 저지원의 길이가 4 mm 이상을 나타내는 것은 각각 20균주, 4균주 및 9균주였다. 시험에 사용한 잔디병원균에 모두 항균활성을 나타내는 균주는 11개였고, 이 중에서 항균활성이 우수한 ASC-14, ASC18 및 ASC-35 균주를 분자생물학적으로 동정하기 위하여 최종 선발하였다. Bacillus 속 세균들은 다양한 항균활성 기작이 보고 되고 있는데 그 중 Bacillus 속 세균들은 병원균세포벽을 이루는 다당류 합성을 저해하여 진균류의 생육을 방해하는 것으로 알려졌다(Kim et al.
성능/효과
단백질과 탄수화물 분해활성을 나타내는 균주를 잔디 주요 병원균과 대치 배양하여 항균활성을 조사한 결과는 Table2와 같다. 그 결과, 갈색퍼짐 병원균, 갈색마름 병원균 및 동전마름 병원균에 항균활성을 나타내는 것은 각각 28균주, 11균주 및 18균주였고, 이 중에서 저지원의 길이가 4 mm 이상을 나타내는 것은 각각 20균주, 4균주 및 9균주였다. 시험에 사용한 잔디병원균에 모두 항균활성을 나타내는 균주는 11개였고, 이 중에서 항균활성이 우수한 ASC-14, ASC18 및 ASC-35 균주를 분자생물학적으로 동정하기 위하여 최종 선발하였다.
복합적인 기능을 갖는 친환경 미생물 자재를 개발하기위해 퇴비공장에서 수집한 가축분퇴비 시료로부터 미생물을 분리하여 PDA 고체배지에서 형성된 콜로니의 형태적 차이를 보이는 총 68종의 세균을 분리하였으나, 곰팡이나 방선균은 검출되지 않았다. 이는 가축분퇴비는 퇴비화 과정과 후숙 과정에서 발효 온도가 60-80oC 범위를 나타내어고온성 미생물인 세균이 99% 이상을 차지하고, 곰팡이나 방선균은 그 비율이 매우 낮기 때문으로 추론된다(Whangand Chang, 1996; Lee et al.
후속연구
amyloliquefaciens ASC-18 및 B. subtilis ASC-35는 단백질 및 탄수화물 분해활성 등이 있어 토양 중 유기물 분해능이 증가하고, 잔디병원균에 대한 길항성을 나타내어 골프장에서 친환경 잔디관리에 이용할 수 있을 것으로 기대된다. 이러한 기능성 미생물을 잔디관리에 이용하였을 때, 토양 미생물상의 변화에 의한 생태계의 변화를 우려하기도 하나 식물의 관리방법에 따른 미생물의 분포는 비슷한 것으로 알려져 있어 미생물 제제의 이용은 안전하다고 판단된다(Lee et al.
, 2011). 그러나 본 연구에서 선발된 균주를 친환경 잔디관리에 이용하기 위해서는 미생물의 배양조건, 제형화 및 항균억제기작 등에 대한 후속 연구가 있어야 할 것으로 판단된다(Jeun et al., 2001; Joa et al., 2007).
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
토양이나 작물의 근권 및 뿌리표면에서 분리한 Bacilluslicheniformis나 B. subtilis의 특징은 무엇인가?
토양이나 작물의 근권 및 뿌리표면에서 분리한 Bacilluslicheniformis나 B. subtilis 등은 작물의 생육촉진 뿐 아니라 작물 진균병의 생물방제능을 나타내어 작물 생육 및 생산성이 증가하였다(Jung et al., 2007; Kwon et al.
골프장 내 잔디생육 과정에서 유기물 집적층인 대취층이 발달하는 문제를 해결하기 위한 방법은 무엇인가?
, 1998). 이러한 문제를 해결하기 위해서는 잔디 식재토양의 유기물 분해 활성과 잔디 병원균에 대한 항균 활성을 갖는 미생물을 선발하여 잔디관리에 이용하는 것이다(Lim et al., 2011; Ma et al.
농업 분야에서 화학비료나 유기합성농약의 사용 감소를 위해 미생물들의 이용 시 기대되는 장점은 무엇인가?
식물호르몬인 IAA을 생성하는 Acinetobacter 속 미생물은 토마토의 생육을 촉진하였다(Kwon and Song, 2014). 이러한 미생물들의 이용은 토양의 양분유효도를 높이고, 각종 병에 대한 저항성을 개선하여 친환경관리에 의한 작물의 생산성을 높일 것으로 보인다.
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