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자단향으로부터 밀 붉은곰팡이병균 Fusarium graminearum에 대한 항진균활성 물질의 분리 및 특성 규명
Isolation and Characterization of Antifungal Metabolites from Pterocarpus santalinus against Fusarium graminearum Causing Fusarium Head Blight on Wheat 원문보기

Research in plant disease = 식물병연구, v.23 no.3, 2017년, pp.268 - 277  

김지인 (전남대학교 농화학과) ,  하아름 (전남대학교 농화학과) ,  박애란 (전남대학교 농화학과) ,  김진철 (전남대학교 농화학과)

초록
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붉은곰팡이병은 주로 Fusarium graminearum에 의해 발생하며 전세계적으로 주요 곡물에 치명적인 피해를 주는 식물병이다. 관행농가에서는 일반적으로 붉은곰팡이병 방제에 합성살균제를 사용하고 있지만 장기적인 합성살균제의 사용으로 인하여 환경 오염 문제와 인간의 건강을 위협하는 문제가 야기되었다. 때문에 천연물살균제를 포함한 친환경 생물농약 개발에 대한 관심이 고조되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 100종의 식물추출물을 이용하여 F. graminearum에 항진균 활성을 갖는 식물 추출물을 탐색하였다. 그 결과 자단 심재부인 자단향의 조추출물이 가장 강한 항진균활성을 보였으며, GC-MS 분석을 통하여 자단향으로부터 ${\alpha}$-cedrol과 widdrol로 동정된 두개의 항진균 활성물질을 분리하였다. ${\alpha}$-Cedrol과 widdrol의 F. graminearum 포자발아 억제활성 최소저해농도는 각각 31.25 mg/l과 62.5 mg/l였으며, 이 두 물질은 F. graminearum 이외에도 다양한 식물병원균의 균사 생육을 저해하였다. 더욱이 자단향 추출물을 분말 수화제로 제형화하여 처리한 결과, 밀 붉은 곰팡이병에 대한 방제효과는 유효성분 농도가 높을수록 효과적인 방제가를 보였으며, 250배 희석처리 시 2,000배의 상용농도로 희석한 합성살균제의 방제가(92.6%)와 통계적으로 유사한 87.2%의 병방제가를 보였다. 본 연구결과는 붉은곰팡이병방제를 위한 효과적인 생물살균제로 자단향 추출물이 활용 가능하다는 것을 제시하고 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Fusarium head bight (FHB) is a devastating disease on major cereal crops worldwide which causes primarily by Fusarium graminearum. Synthetic fungicides are generally used in conventional agriculture to control FHB. Their prolonged usage has led to environmental issues and human health problems. This...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 또한 원재료의 대량확보가 용이하며, 부가적으로 다양한 식물병원균에 대한 항진균 활성을 확인하여 실제적 이용가능성이 높은 것으로 판단된 자단향으로부터 항진균활성 물질을 분리하여 항진균활성을 조사하고, 분리한 항진균물질의 구조를 동정하였다. 더욱이 조추출물로 제제를 제조한 후밀 붉은곰팡이병에 대한 방제활성을 조사하여 생물농약 후보물로서 자단향의 가능성을 타진하였다. 이러한 연구는 기능성 천연물추출물의 생물농약개발을 통하여 화학농약을 보완하거나 대치하여 농작물의 친환경 재배 및 재배환경의 안전성을 향상시키는데 자단향 추출물의 항진균성분이 유용함을 제시하고 있다.
  • 본 연구에서는 확보한 한약재 추출물 100종을 대상으로 밀 붉은곰팡이병의 원인균인 F. graminearum의 항진균 활성을 평가하여 자단 심재부(자단향) 추출물의 효과적인 항균활성을 확인하였다. 또한 원재료의 대량확보가 용이하며, 부가적으로 다양한 식물병원균에 대한 항진균 활성을 확인하여 실제적 이용가능성이 높은 것으로 판단된 자단향으로부터 항진균활성 물질을 분리하여 항진균활성을 조사하고, 분리한 항진균물질의 구조를 동정하였다.
  • 6%의 방제효과를 보였다(Table 2). 자단향 분말수 화제의 경우 본 실험에서는 대조약제 상용농도와 통계적으로 동일한 방제효과를 보여 생물농약으로서의 가능성을 확인하였다.
  • 하지만 밀 붉은곰팡이병의 원인균인 F. graminearum에 대한 a-cedrol과 widdrol의 항진균활성 보고는 지금까지 없었기에 본 보고에서 Pterocarpus속 식물체 추출물로부터 분리한 α-cedrol과 widdrol의 붉은곰팡이에 대한 항진균활성을 처음으로 보고하는 바이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Fusarium graminearum은 무엇인가? Fusarium graminearum은 전세계적으로 밀, 보리, 벼 등에 붉은곰팡이병을, 옥수수에는 이삭썩음병을 일으키는 원인균으로 곡류의 품질저하와 수확량 감소 등의 경제적 손실을 입힌다고 알려져 있다(Desjardins, 2006; Goswami 등, 2004; McMullen 등, 1997). 우리나라에서도 1963년 남부지방의 맥류 붉은곰팡이병 대발생으로 인해 평균 40-60%, 심한 지역은 80-100%의 맥류수확량이 감소하여 큰 사회적 문제로 대두된 이후(Chung, 1975), 약 10년을 주기로 반복적인 피해를 입은 것으로 보고되었다.
자단향은 어떤 곰팡이들에 대한 항균활성이 알려져있는가? 또한, 자단향 에탄올 추출물이 혈당을 저하시키는 효과가 있으며, 자단향에서 분리한 benzofurans 등의 물질은 항염증 효과와 세포 독성 기능을 가진다고 보고되어 있다 (Nagaraju 등, 1991; Wu 등, 2011). 자단향은 한약재로서의 생리적 기능뿐만 아니라 Candida albicans, Aspergillus niger, Rhizopus속, Fusarium속 등의 곰팡이 균사 생육을 억제한다는 항균활성이 보고되어있으나, F. graminearum에 대한 항진균활 성과 밀 붉은곰팡이병에 대한 방제효과에 대해서는 지금까지 보고된 바가 없다(Jyothi Chaitanya 등, 2014; Vandita 등, 2013).
자단향 추출물의 항진균 활성 물질은 무엇으로 밝혀졌는가? 본 실험을 통하여 자단향으로부터 F. graminearum의 포자 발아억제활성이 우수한 두 개의 sesquitepene계 화합물, 즉 a-cedrol과 widdrol을 분리, 동정하였다. 또한 두 화합물을 주요 성분으로 포함하고 있는 n-hexane 분획층으로 제조한 분말수 화제는 포장에서 밀 붉은곰팡이병에 대하여 높은 방제효과를 보인다는 사실을 발견하였다.
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