[논문]토양에서 분리한 Pseudomonas geniculata ANG3, Exiguobacterium acetylicum ANG40 및 Burkholderia stabilis ANG51의 식물 생장촉진 활성 및 식물병 방제활성

김지윤; 김희숙; 이송민; 박혜정; 이상현; 장정수; 이문현

doi:10.4014/mbl.1906.06002

토양에서 분리한 Pseudomonas geniculata ANG3, Exiguobacterium acetylicum ANG40 및 Burkholderia stabilis ANG51의 식물 생장촉진 활성 및 식물병 방제활성
Plant Growth Promoting and Disease Controlling Activities of Pseudomonas geniculata ANG3, Exiguobacterium acetylicum ANG40 and Burkholderia stabilis ANG51 Isolated from Soil 원문보기

Microbiology and biotechnology letters = 한국미생물·생명공학회지, v.48 no.1, 2020년, pp.38 - 47

김지윤 ((주)엔젤식품연구소) , 김희숙 ((주)엔젤식품연구소) , 이송민 ((주)엔젤식품연구소) , 박혜정 ((주)엔젤식품연구소) , 이상현 (신라대학교 바이오산업학부 제약공학전공) , 장정수 ((주)엔젤식품연구소) , 이문현 ((주)엔젤식품연구소)

초록
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본 연구는 토양으로부터 분리한 균주를 대상으로 식물병 방제활성 및 식물 생장촉진 활성을 확인하고자 하였다. 식물병원성 곰팡이에 대한 길항능을 통해 방제기능을 확인할 수 있었으며, 이는 siderophore 및 항생물질 생성 등에 기인되는 것으로 판단된다. 또한 ANG40의 경우에는 amylase, cellulase, xylanase와 같은 세포외 효소활성을 갖고 있음을 확인하였다. 이 외에도 질소 고정능, 인산 가용화능, siderophore 생성능 등 다양한 실험을 통해 식물 생장에 필수적인 질소, 인, 철 등을 식물이 흡수 가능한 형태로 변화시켜 식물 생장에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다. 또한 6종의 분리균주는 모두 에틸렌 생성과 연관된 IAA를 생성하였으며, 그 중에서도 ANG51의 경우에는 ACC deaminase 활성도 갖고 있음을 확인하였다. 따라서, 최종 선별된 Pseudomonas geniculata ANG3, Exiguobacterium acetylicum ANG40, Burkholderia stabilis ANG51을 이용하여 식물 생장촉진 활성과 식물 병원성 곰팡이에 항진균 활성을 갖는 새로운 생물학적 제제로써 이용 가능성을 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to investigate both plant growth-promoting and plant disease- controlling activities of bacterial strains isolated from soil. All the isolated strains were able to grow at various temperatures. All the strains, except ANG40, showed antagonistic effects against various phytopathogenic fungi. This antagonism can be ascribed to the production of siderophores and antibiotic substances. In addition, all the strains showed abilities such as nitrogen fixation, phosphate solubilization, and siderophore production. These results suggest that nitrogen, phosphorus, and iron can be converted into forms that can be easily absorbed by the plants for their growth. Analysis of the growth-promoting properties revealed that ANG51 produced 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) deaminase and indole-3-acetic acid (IAA) both of which are related to ethylene production. In contrast, the other strains were found to have only IAA-producing ability. Therefore, this study suggests that Pseudomonas geniculata ANG3, Exiguobacterium acetylicum ANG40, and Burkholderia stabilis ANG51, which were selected through analysis of comparative advantages for both plant growth promotion and disease-controlling activity, may be used as biological agents.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

식물 생장촉진 및 식물병 방제활성을 가진 유용 미생물을 선발하기 위해서 부산, 창원, 제주도의 야산, 텃밭, 과수원 등 중성과 약산성 토양을 중심으로7곳에서 토양 및 뿌리를 채취하였다. Colony의 형태 및 색을 기준으로 서로 다른 특징을 갖는 균주를 분리하였으며,최종 선별된 균주들의 식물 생장촉진 및 식물병 방제활성을확인하고자 하였다. 선별된 균주의 16S rRNA 유전자 염기서열은 BLAST에서 분석하였으며, 그 결과를 Table 1에 나타내었다.
이는 amylase, cellulase, xylanase가 식물 병원성 곰팡이에 대한 활성은 나타내지 못했지만,식물체가 이용할 수 없는 고분자의 물질을 저분자의 물질로변화시켜 이용할 수 있도록 하여 생장하는데 도움을 주는 것으로 알려져 있으므로 분리균주가 식물 생장촉진에 도움을줄 것으로 판단된다. 다음으로는 곰팡이에 대한 방제활성 이외에도 생장 촉진활성을 갖는 균주를 선별하기 위해서 질소고정화능, 인산 가용화능 등 식물 생장촉진 활성을 확인하고자 하였다.
이러한질소는 대기 중의 약 78%로 공기 중에 존재하고 있음에도 불구하고 대부분 N₂의 형태인 안정적인 구조로 존재하기 때문에 일반적으로 생물체가 이용할 수 없는 실정이며, 그로 인해 무분별한 질소비료의 사용이 증가되어 지하수 등의 수질오염이 초래되고 있다. 따라서, N₂ 형태의 질소를 생물체가 이용할 수 있는 질산염 형태로 질소원을 제공해주는 질소 고정능을 갖는 미생물을 분리하고자 하였다[22, 23]. 질소고정 박테리아는 대기 중의 질소와 고정된 암모니아를 주변환경으로 고정하는 특성을 가진다.
또한 식물이 염분에 대한 내성을 갖게 되어 가뭄에 따른 스트레스를 감소시켜 식물의 생장과 발달을 촉진한다[27].따라서, 다양한 스트레스로부터 식물의 생장과 발달에 영향을 미치는 ACC deaminase의 활성을 측정하고자 하였다. ACC deaminase 활성은 먼저 질소원으로 ACC만을 첨가한배지에서 생육여부로 활성을 측정하였으며, 그 결과 6종의균주 가운데 ANG51에서만 성장을 확인할 수 있었다(Table4).
이 ACC는 에틸렌의 전구체로써 에틸렌 생합성을 촉진하여 식물의 생장과 발달에 도움을 준다[29]. 따라서, 본 연구에서는 식물 생장에 도움을 주는 IAA 생성능을확인하고자 하였으며, 그 결과를 Fig. 3A에 나타내었다. ANG2, ANG3, ANG8, ANG9, ANG40, ANG51은 각 29.
본 연구에서는 부산, 창원, 제주도 일대에서 채취한 토양과뿌리로부터 식물 병원성에 대한 항진균 활성, 세포외 효소 활성 및 siderophore 생성능 등을 통해 분리 균주가 식물 병원성 곰팡이에 방제활성을 가지는지 확인하고자 하였다. 또한,질소고정능, 인산 가용화능, IAA 생성능 등을 통해 식물 생장촉진 활성뿐만 아니라 식물 병원성 곰팡이에 대해서 우수한방제 효과를 갖는 새로운 미생물을 분리, 동정하고자 하였다.
본 연구는 토양으로부터 분리한 균주를 대상으로 식물병방제활성 및 식물 생장촉진 활성을 확인하고자 하였다. 식물병원성 곰팡이에 대한 길항능을 통해 방제기능을 확인할 수있었으며, 이는 siderophore 및 항생물질 생성 등에 기인되는 것으로 판단된다.
본 연구에서는 부산, 창원, 제주도 일대에서 채취한 토양과뿌리로부터 식물 병원성에 대한 항진균 활성, 세포외 효소 활성 및 siderophore 생성능 등을 통해 분리 균주가 식물 병원성 곰팡이에 방제활성을 가지는지 확인하고자 하였다. 또한,질소고정능, 인산 가용화능, IAA 생성능 등을 통해 식물 생장촉진 활성뿐만 아니라 식물 병원성 곰팡이에 대해서 우수한방제 효과를 갖는 새로운 미생물을 분리, 동정하고자 하였다.
Siderophore 생성은 주로 철 결핍 조건하에서 주로 생성되며, 탄소원, 질소원, pH, 온도와 같은 다른 요인들도siderophore 생성에 있어 필수적이다[19]. 본 연구에서는 식물 생장촉진 및 식물 병원성 곰팡이 방제역할을 하는siderophore 생성능을 확인하고자 하였다. 연구 결과, 선별된 모든 균주에서 siderophore 생성능이 확인되었다(Fig.

제안 방법

16S rRNA 유전자 구간을 증폭시키기 위해서 universal primer인 27F (5’-AGA GTT TGATCC TGG CTC AG-3’)과 1492R (5’-GGT TAC CTT GTTACG ACT T-3’)를 사용하여 PCR로 30 cycles (94.0℃ - 5분,55.0℃ - 30초, 72.0℃ - 1분)을 실행하였다(TP600, TakaraBio Inc., Japan).
ACC deaminase 활성은 Barnawal 등[14]와 Blaha 등[15]의 방법을 응용하여 측정하였다. 시험관에 TSB를 넣고선별된 균주를 접종하여 30℃에서 2일간 배양한 뒤 원심 분리하여 균체를 회수하였다.
세포외 효소활성을 측정하기 위해서 각 starch, carboxymethylcellulose (CMC), skim milk, xylan이 들어있는 nutrientbroth에 균주를 접종하여 30℃에서 2일간 배양하였다.Amylase 활성은 Miller [9]의 방법을 일부 변형하여 시험을진행하였으며, 배양 상등액과 1% starch 용액(50 mMsodium phosphate buffer)을 1:1로 혼합하여 반응시켰다. 반응시킨 후 color reagent 용액과 혼합하여 100℃에서 열처리후 얼음에 냉각시킨 다음 분광광도계를 이용하여 540 nm에서 측정하였다.
식물병원균의 길항 기작 중의 하나인 siderophore 생성능여부를 확인하기 위해 siderophore 생성 균주 감별 배지인chrome azurole S (CAS) blue agar plate assay 방법을 이용하였다[8]. CAS 평판 배지에 접종하여 30℃에서 4일간 배양한 후 orange halo zone 형성 유무를 관찰하였다.
OD는 분광광도계를 이용하여 540 nm에서 측정하였다.Protease 활성은 Oh 등[11]의 방법을 일부 변형하여 시험을진행하였으며, 원심 분리한 상등액은 0.65% casein 용액(50 mM sodium phosphate buffer)을 혼합한 뒤 37℃에서10분간 반응시켰다. 그 후 0.
5%calcium phosphate (10CaO·3P₂O₅·H₂O)가 첨가된 Pikovskaya(PVK) agar 배지를 이용하였다[13]. 고체배지 중앙에 corkborer를 이용하여 잘라낸 뒤 순수 분리된 전배양 균주를 접종 후 30℃에서 4일간 배양하면서 균체 주위의 clear zone 형성 유무를 조사하여 불용성 인산 가용화능을 측정하였다.
조사균주가 분비하는 효소의 특성 분석은 API ZYM kit(Biomérieux, Marcy-L Etoile, France)를 이용하여 분석하였으며, suspension medium에 분리균주를 풀어 McFarlandstandard (Biomérieux)의 5 McFarland로 탁도를 맞춰 검체를 준비하였다. 그 다음 각 큐플에 검체를 접종하여 37℃에서 4시간 배양 후 ZYM A와 ZYM B 시약을 한 방울씩 떨어뜨렸다. 5분 후 판독표에 따라 결과를 확인하였다.
또한 뿌리 주변으로부터 근권 미생물을 채취하기 위해서 계면활성제인 Tween 80과 표백제인 perchloric acid (1%)를 처리하여 표면 미생물을 제거 후 BA, GMSA, PDA, TSA에 30℃에서 2일간 배양하여 순수분리하였다[7]. 그 후 분리균주를 이용하여 식물 병원성 곰팡이 길항능 조사, 세포외 효소 활성,식물 생장촉진 활성 등을 조사하였다.
또한 균주 온도에 따른 생장조건을 분석하기 위해서 0−50℃에서 5일간 배양하여 600 nm에서 OD를 측정하였다.
0002% MnSO4),potato dextrose agar (PDA, DifcoTM), tryptic soy agar(TSA, DifcoTM) plate에 도말하여 균을 분리하였다. 또한 뿌리 주변으로부터 근권 미생물을 채취하기 위해서 계면활성제인 Tween 80과 표백제인 perchloric acid (1%)를 처리하여 표면 미생물을 제거 후 BA, GMSA, PDA, TSA에 30℃에서 2일간 배양하여 순수분리하였다[7]. 그 후 분리균주를 이용하여 식물 병원성 곰팡이 길항능 조사, 세포외 효소 활성,식물 생장촉진 활성 등을 조사하였다.
분리균들의 불용성 인산염 분해능을 조사하기 위해 0.5%calcium phosphate (10CaO·3P2O5·H2O)가 첨가된 Pikovskaya(PVK) agar 배지를 이용하였다[13].
분리균주가 갖는 효소적 특성을 확인하기 위해서 API ZYMkit를 이용하여 측정하였으며, ANG3, ANG40, ANG51의 효소적 특성을 확인한 결과는 Table 5에 나타내었다. 공통적으로 alkaline phosphatase, esterase (C4), esterase (C8),leucine arylamidase, naphtol-AS-BI-phosphohydrolase의 효소에 대해서 양성반응을 보였다.
분리된 6종의 균주를 동정하기 위하여 16S rRNA 유전자염기서열을 분석하였다. 분리균주의 동정을 위하여 균체를TSB에 접종하여 30℃에서 2일간 배양 후 회수하였다. 회수한 균체의 DNA는 Wizard® Genomic DNA purification kit를 이용하여 추출하였다.
분리균주의 항진균 활성을 알아보기 위해서 식물 병원성곰팡이 7종을 이용하여 시험을 진행하였다. 생장 저해 활성은 PDA 배지에 대치 배양을 통해 식물 병원성 곰팡이와 유용 미생물 간의 거리(25 mm)를 측정하여 억제율(inhibitionrate)로 환산하였다.
분리된 6종의 균주를 동정하기 위하여 16S rRNA 유전자염기서열을 분석하였다. 분리균주의 동정을 위하여 균체를TSB에 접종하여 30℃에서 2일간 배양 후 회수하였다.
분석분리된 균주들의 온도에 따른 생장 조건을 확인하기 위해,30ml의 TSB 배지에 균주 0.5%를 접종하여 0−50℃에서 5일간배양하여 24시간 간격으로 분광광도계(Spectrophotometer,Multiskan GO, Thermo Scientific, Finland)를 이용하여600 nm에서 optical density (OD)를 측정하였다.
분리균주의 항진균 활성을 알아보기 위해서 식물 병원성곰팡이 7종을 이용하여 시험을 진행하였다. 생장 저해 활성은 PDA 배지에 대치 배양을 통해 식물 병원성 곰팡이와 유용 미생물 간의 거리(25 mm)를 측정하여 억제율(inhibitionrate)로 환산하였다. 그 결과를 Table 2에 나타내었다.
선별된 균주가 갖는 효소적 특성을 확인하기 위해서amylase, cellulase, protease, xylanase 활성을 측정하였다. 그결과 6종의 균주 중 ANG40에서만 amylase, cellulase,xylanase 활성을 확인할 수 있었으며, protease 활성은 확인할 수 없었다(Table 3).
Colony의 형태 및 색을 기준으로 서로 다른 특징을 갖는 균주를 분리하였으며,최종 선별된 균주들의 식물 생장촉진 및 식물병 방제활성을확인하고자 하였다. 선별된 균주의 16S rRNA 유전자 염기서열은 BLAST에서 분석하였으며, 그 결과를 Table 1에 나타내었다. 98.
세포외 효소활성을 측정하기 위해서 각 starch, carboxymethylcellulose (CMC), skim milk, xylan이 들어있는 nutrientbroth에 균주를 접종하여 30℃에서 2일간 배양하였다.Amylase 활성은 Miller [9]의 방법을 일부 변형하여 시험을진행하였으며, 배양 상등액과 1% starch 용액(50 mMsodium phosphate buffer)을 1:1로 혼합하여 반응시켰다.
식물 병원성 곰팡이에 대한 항진균 활성은 PDA를 이용한well diffusion 법을 이용하였으며, PDA 배지에 분리균주를접종하여 검정 균주와 25℃에서 대치 배양하였다. 식물 병원성 곰팡이와 유용 미생물 간의 거리(25 mm)를 측정하여억제율(inhibition rate)로 환산하였다.
식물성 호르몬인 IAA 생성능을 평가하기 위해 전배양액을 0.1%의 tryptophane이 첨가된 King’s B (2% proteosepeptone, 0.25% K2HPO4, 0.6% MgSO4, 1.5% glycerol) 배지에 분리된 균을 접종하여 30℃에서 2일간 배양하였다.
3412, NucleoGen, Korea)를 사용하여 정제하였다. 정제된 PCR 산물은 1% agarose gel을 이용하여 확인하였다.염기서열 분석은 Solgent Co.
조사균주가 분비하는 효소의 특성 분석은 API ZYM kit(Biomérieux, Marcy-L Etoile, France)를 이용하여 분석하였으며, suspension medium에 분리균주를 풀어 McFarlandstandard (Biomérieux)의 5 McFarland로 탁도를 맞춰 검체를 준비하였다.
, Japan). 증폭된 PCR 산물은 PCR/Gel combo kit(Cat. No. 3412, NucleoGen, Korea)를 사용하여 정제하였다. 정제된 PCR 산물은 1% agarose gel을 이용하여 확인하였다.
질소 고정세균 분리용 nitrogen free bromothymol blue(NFB, 0.5% HO2CCH2CH(OH)CO2H, 0.05% K2HPO4,0.001% MgSO4· 7H2O, 0.002% NaCl, 0.005% FeSO4·7H2O, 0.0002% Na2MoO4, 0.001% MnSO4· 7H2O, 0.001%CaCl2, 0.4% KOH, 0.2% bromothymol blue (in 0.5%alcohol), 0.175% agar, pH 6.8) 배지를 이용하여 수행하였다.
채취한 토양 시료 1 g을 멸균된 생리 식염수에 현탁 후 Bennet agar (BA, 1% glucose, 0.2% peptone, 0.1% beefextract, 0.1% yeast extract), glucose minimal salts agar(GMSA, 0.2% glucose, 1% yeast extract, 0.2% KH2PO4,0.3% K2HPO4, 0.01% MgSO4·7H2O, 0.0002% MnSO4),potato dextrose agar (PDA, DifcoTM), tryptic soy agar(TSA, DifcoTM) plate에 도말하여 균을 분리하였다.
따라서, 가장 높은 항진균 활성과 ACC deaminase를 생성하는ANG51과 6종의 균주 중 유일하게 세포외 효소를 가진ANG40, 그리고 식물 생장촉진 활성과 배양온도를 고려하여ANG3을 최종적으로 선별하였다. 최종 선별된 균주를 1:1 비율로 혼합 배양하여 IAA 생성능에 대한 시너지 효과를 확인하고자 하였으며, 그 결과를 Fig. 3B에 나타내었다. 결과적으로 3가지 균주를 혼합 배양한 결과 전반적으로 시너지 효과를 확인할 수 있었으며, ANG3과 ANG40 혼합 배양 조건에서는 시너지 효과를 확인할 수 없었다.
발색되는 정도를 분광광도계를 이용하여 530 nm에서 측정하였다. 표준물질로 indole-3-acetic acid를 이용하여, 위와 같은 동일한 방법으로 검량선을 작성하여 시료의농도를 환산하였다[16].
회수한 균체는 DF salt 배지(0.4%KH2PO4, 0.6% Na2HPO4, 0.02% MgSO4·7H2O, 0.0001%FeSO4, 0.000001% H3BO3, 0.00001% MnSO4·H2O,0.000007% ZnSO4, 0.000005% CuSO4, 0.000001% MoO3,0.2% glucose, 0.2% C6H12O7, 0.2% C6H8O7, pH 7.3)로 두차례 세척하고 질소원으로 3 mM ACC가 첨가된 DF salt 배지에 접종하여 30℃에서 2일간 배양 후 600 nm에서 OD를측정하여 ACC deaminase 생성을 확인하였다.
회수한 균체의 DNA는 Wizard® Genomic DNA purification kit를 이용하여 추출하였다.

대상 데이터

분리한 균주들의 항진균 활성을 조사하기 위하여 잿빛 곰팡이를 유발하는 Botrytis cinerea KACC 40574, 탄저병을유발하는 Colletotrichum acutatum KACC 40801, 잎 마름병을 유발하는 Corynespora cassiicola KACC 44719, 시듦병을 유발하는 Fusarium sp. KACC 40241, 고추역병을 유발하는 Phytophthora capsici KACC 40180, 뿌리 썩음병을유발하는 Rhizoctonia solani AG-2-1 KACC 40124, 균핵병을 유발하는 Sclerotinia sclerotiorum KACC 40457와 같은식물 병원성 곰팡이를 사용하였다.
다양한 환경으로부터 우수한 균주를 탐색하기 위하여 부산, 창원, 제주도 일대의 토양을 채취하여 미생물을 분리하였다. 채취한 토양 시료 1 g을 멸균된 생리 식염수에 현탁 후 Bennet agar (BA, 1% glucose, 0.
일반적으로 중성과 약산성 토양 조건에서 토착미생물의 생장이 유리하므로 중성과 약산성 토양을 중심으로 미생물을분리하고자 하였다[17]. 식물 생장촉진 및 식물병 방제활성을 가진 유용 미생물을 선발하기 위해서 부산, 창원, 제주도의 야산, 텃밭, 과수원 등 중성과 약산성 토양을 중심으로7곳에서 토양 및 뿌리를 채취하였다. Colony의 형태 및 색을 기준으로 서로 다른 특징을 갖는 균주를 분리하였으며,최종 선별된 균주들의 식물 생장촉진 및 식물병 방제활성을확인하고자 하였다.

데이터처리

모든 분석은 3회 이상 수행하였으며, 평균 ±표준편차(Mean ± SD)로 표현하였다.
평균값의 유의한 차이는 SPSS(version 20.0 for Windows, SPSS Inc., USA)를 이용한 일원배치 분산분석(one-way ANOVA)의 Duncan’s multiplecomparisons를 사용하였다.

이론/모형

반응시킨 후 color reagent 용액과 혼합하여 100℃에서 열처리후 얼음에 냉각시킨 다음 분광광도계를 이용하여 540 nm에서 측정하였다. Cellulase와 xylanase 활성은 Shin과 Cho[10]의 방법을 이용하여 측정하였다. 원심분리한 상등액을각 1% CMC 용액(50 mM sodium phosphate buffer)과 1%xylan 용액(50 mM sodium phosphate buffer)을 혼합하여50℃에서 10분간 반응시켰다.
식물 병원성 곰팡이에 대한 항진균 활성은 PDA를 이용한well diffusion 법을 이용하였으며, PDA 배지에 분리균주를접종하여 검정 균주와 25℃에서 대치 배양하였다. 식물 병원성 곰팡이와 유용 미생물 간의 거리(25 mm)를 측정하여억제율(inhibition rate)로 환산하였다.
식물병원균의 길항 기작 중의 하나인 siderophore 생성능여부를 확인하기 위해 siderophore 생성 균주 감별 배지인chrome azurole S (CAS) blue agar plate assay 방법을 이용하였다[8]. CAS 평판 배지에 접종하여 30℃에서 4일간 배양한 후 orange halo zone 형성 유무를 관찰하였다.

성능/효과

solani, Fusarium sp., B. cinerea에 길항능을 갖는 것을 확인하였으며, 이는 본 실험 결과와도 일치하였다.
선별된 균주의 16S rRNA 유전자 염기서열은 BLAST에서 분석하였으며, 그 결과를 Table 1에 나타내었다. 98.6% 상동성을 가진 ANG3와 ANG9를 제외한 균주는 99% 이상의 상동성을 보였으며, Pseudomonaskoreensis ANG2, Pseudomonas geniculata ANG3, Pantoeaagglomerans ANG8, Kluyvera intermedia ANG9,Exiguobacterium acetylicum ANG40, Burkholderiastabilis ANG51로 명명하였다. 또한 균주 온도에 따른 생장조건을 분석하기 위해서 0−50℃에서 5일간 배양하여 600 nm에서 OD를 측정하였다.
따라서, 다양한 스트레스로부터 식물의 생장과 발달에 영향을 미치는 ACC deaminase의 활성을 측정하고자 하였다. ACC deaminase 활성은 먼저 질소원으로 ACC만을 첨가한배지에서 생육여부로 활성을 측정하였으며, 그 결과 6종의균주 가운데 ANG51에서만 성장을 확인할 수 있었다(Table4). 이는 Onofre-Lemus 등[28]의 연구에 의하면, 대부분의Burkholderia sp.
ANG3, ANG8, ANG9의 경우에는 5−50℃에서 성장하는 것을 확인하였으며, ANG40의 경우에는10−50℃, ANG51의 경우에는 10−30℃로 가장 좁은 범위에서 성장하는 것을 확인하였다(Fig. 1).
결과적으로 3가지 균주를 혼합 배양한 결과 전반적으로 시너지 효과를 확인할 수 있었으며, ANG3과 ANG40 혼합 배양 조건에서는 시너지 효과를 확인할 수 없었다. ANG3과 ANG51을 혼합 배양했을 때는 약 2.5배, ANG40과 ANG51을 혼합배양했을 때는 약 3.4배의 시너지 효과가 있음을 확인할 수있었다. 또한 3종의 균주 모두 혼합 배양했을 때는 약 2.
에 대해서도 비교적 높은 활성을 나타냈다. ANG3의 경우에는 활성이 높지는않았지만 7종 가운데 6종의 식물 병원성 곰팡이에 대해 항균활성을 나타냄을 확인할 수 있었다. ANG8과 ANG9의 경우에는 C.
3B에 나타내었다. 결과적으로 3가지 균주를 혼합 배양한 결과 전반적으로 시너지 효과를 확인할 수 있었으며, ANG3과 ANG40 혼합 배양 조건에서는 시너지 효과를 확인할 수 없었다. ANG3과 ANG51을 혼합 배양했을 때는 약 2.
가 ACC deaminase 활성을 나타냈다는 보고와도 일치하였다. 결과적으로 ANG 51 균주가 에틸렌 농도 수준을 조절하여 식물 생장에 도움을 줄 것으로 판단된다.
그 결과, ANG2는 0−50℃에서 성장하는 것을 확인하였으며 6종의 균주 중에서 가장 다양한 온도에서 성장하였다.
선별된 균주가 갖는 효소적 특성을 확인하기 위해서amylase, cellulase, protease, xylanase 활성을 측정하였다. 그결과 6종의 균주 중 ANG40에서만 amylase, cellulase,xylanase 활성을 확인할 수 있었으며, protease 활성은 확인할 수 없었다(Table 3). 일반적으로 세포외 효소는 식물 병원성 곰팡이의 세포벽을 분해하여 곰팡이의 성장에 영향을줌으로써 항진균 활성에 영향을 준다고 알려져 있으나[21], 본 연구에서는 용균 효소를 가진 ANG40에서는 항진균 활성을 확인할 수 없었다.
stabilis가본 연구의 균주들과 공통적으로 leucine arylamidase의 활성을 갖고 있음을 확인하였다. 따라서, 3종의 균주 모두 식물 병원성 곰팡이에 대한 진균 외벽 가수분해 효소를 지닌균주로 식물 병원성 곰팡이의 성장을 저해하여 방제 효과에도움을 줄 것으로 기대된다.
하지만, 고농도의 IAA 생성은오히려 에틸렌의 농도 수준을 높여 뿌리 생장을 억제할 수있으므로 IAA 농도 수준을 고려해야 할 것으로 판단된다. 따라서, 가장 높은 항진균 활성과 ACC deaminase를 생성하는ANG51과 6종의 균주 중 유일하게 세포외 효소를 가진ANG40, 그리고 식물 생장촉진 활성과 배양온도를 고려하여ANG3을 최종적으로 선별하였다. 최종 선별된 균주를 1:1 비율로 혼합 배양하여 IAA 생성능에 대한 시너지 효과를 확인하고자 하였으며, 그 결과를 Fig.
이에 반해 근권 미생물은 토양 속에 존재하는 인을 가용화 및 미네랄화하여 유기물과 무기물로부터 효과적으로 인을 방출하며, 주로HPO₄²⁻ 또는 H₂PO₄⁻ 형태로 식물이 이용할 수 있도록 도와준다[1]. 따라서, 인산 가용화능을 가진 유용 미생물을 선별하고자 PVK 고체배지를 이용하여 clear zone의 형성유무를확인하였으며, 그 결과 6종의 분리균주 모두에서 인산 가용화능을 확인할 수 있었다(Table 4). Park 등[26]의 연구에 의하면, 인산가용화능을 가진 B.
또한 6종의 분리균주는 모두 에틸렌 생성과 연관된 IAA를 생성하였으며, 그 중에서도 ANG51의 경우에는 ACC deaminase 활성도 갖고 있음을 확인하였다. 따라서, 최종 선별된 Pseudomonasgeniculata ANG3, Exiguobacterium acetylicum ANG40,Burkholderia stabilis ANG51을 이용하여 식물 생장촉진 활성과 식물 병원성 곰팡이에 항진균 활성을 갖는 새로운 생물학적 제제로써 이용 가능성을 제시하였다.
4배의 시너지 효과가 있음을 확인할 수있었다. 또한 3종의 균주 모두 혼합 배양했을 때는 약 2.4배의 시너지 효과가 있음을 확인하였다. Selvakumar 등[30]의연구에 의하면, 밀 재배 시 IAA 생성능, 인산가용화능,siderophore 생성능을 가진 E.
이 외에도 질소 고정능, 인산 가용화능, siderophore생성능 등 다양한 실험을 통해 식물 생장에 필수적인 질소,인, 철 등을 식물이 흡수 가능한 형태로 변화시켜 식물 생장에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다. 또한 6종의 분리균주는 모두 에틸렌 생성과 연관된 IAA를 생성하였으며, 그 중에서도 ANG51의 경우에는 ACC deaminase 활성도 갖고 있음을 확인하였다. 따라서, 최종 선별된 Pseudomonasgeniculata ANG3, Exiguobacterium acetylicum ANG40,Burkholderia stabilis ANG51을 이용하여 식물 생장촉진 활성과 식물 병원성 곰팡이에 항진균 활성을 갖는 새로운 생물학적 제제로써 이용 가능성을 제시하였다.
본 연구는 토양으로부터 분리한 균주를 대상으로 식물병방제활성 및 식물 생장촉진 활성을 확인하고자 하였다. 식물병원성 곰팡이에 대한 길항능을 통해 방제기능을 확인할 수있었으며, 이는 siderophore 및 항생물질 생성 등에 기인되는 것으로 판단된다. 또한 ANG40의 경우에는 amylase,cellulase, xylanase와 같은 세포외 효소활성을 갖고 있음을확인하였다.
본 연구에서는 식물 생장촉진 및 식물 병원성 곰팡이 방제역할을 하는siderophore 생성능을 확인하고자 하였다. 연구 결과, 선별된 모든 균주에서 siderophore 생성능이 확인되었다(Fig. 2).이는 식물이 철의 흡수를 도와 식물 생장촉진을 유도할 것으로 판단되며, 식물 병원성 곰팡이와의 Fe³⁺ 흡수 경쟁에서우위를 선점함으로써 식물 병원성 미생물에 대한 길항능을나타낼 것으로 기대된다[20].
따라서, 배양 중에 NFB 선택배지의 색깔이 푸른색으로 변화되었을 때 양성으로 판정하였다. 이는결과적으로 6종의 균주 모두 질소 고정능이 확인되었으며(Table 4), 이는 무분별한 질소비료의 사용을 대처할 수 있는 대체제로써 환경오염을 줄여 줄 것으로 기대한다.
전반적으로 20℃에서가장 생육이 좋은 것을 확인할 수 있었으며, 모든 실험은1 × 106 CFU/ml로 접종하여 시험을 진행하였다.

후속연구

geniculata를 chickpea에접종 시 접종하지 않은 대조군과 비교 시 뿌리무게(rootweight)가 최대 9%, 길이(length)가 최대 20% 증가하는 결과를 보여주었다. 따라서 분리균주가 식물생장 호르몬인 IAA를 생성함으로써 식물 생장에 도움을 줄 것으로 기대된다.
8%의 생육증진효과를 나타내었다. 따라서, 6종의분리균주가 이용할 수 없는 형태의 인을 가용화하여 이용 가능한 영양분으로 만들어줌으로써 식물 생장에 도움을 줄 수있을 것으로 기대된다.
5 μg/ml의 활성을 나타냈다. 따라서, 분리균주의 IAA 생성능은 식물의 생장과 발달에 도움을줄 수 있을 것으로 기대된다. 하지만, 고농도의 IAA 생성은오히려 에틸렌의 농도 수준을 높여 뿌리 생장을 억제할 수있으므로 IAA 농도 수준을 고려해야 할 것으로 판단된다.
또한 ANG40의 경우에는 amylase,cellulase, xylanase와 같은 세포외 효소활성을 갖고 있음을확인하였다. 이 외에도 질소 고정능, 인산 가용화능, siderophore생성능 등 다양한 실험을 통해 식물 생장에 필수적인 질소,인, 철 등을 식물이 흡수 가능한 형태로 변화시켜 식물 생장에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다. 또한 6종의 분리균주는 모두 에틸렌 생성과 연관된 IAA를 생성하였으며, 그 중에서도 ANG51의 경우에는 ACC deaminase 활성도 갖고 있음을 확인하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	식물병원성 곰팡이에 대한 길항능을 통해 방제기능의 원인은?	본 연구는 토양으로부터 분리한 균주를 대상으로 식물병방제활성 및 식물 생장촉진 활성을 확인하고자 하였다. 식물병원성 곰팡이에 대한 길항능을 통해 방제기능을 확인할 수있었으며, 이는 siderophore 및 항생물질 생성 등에 기인되는 것으로 판단된다. 또한 ANG40의 경우에는 amylase,cellulase, xylanase와 같은 세포외 효소활성을 갖고 있음을확인하였다.
	저온에 적합한 균주 및 고온에 적합한균주에 관한 연구가 진행되는 이유는?	기온의 변화가 극심하게 나타남에 따라서 식물은 스트레스에 노출되어 생장과 발달이 저해된다. 특히 저온에서는 세포막의 구조와 조성의 변화 및 대사과정 등의 변화를 통해서 노화가 가속화되며, 고온에서는 농작물의 생산량이 많이감소한다[4]. 따라서, 저온에 적합한 균주 및 고온에 적합한균주에 관한 연구가 진행되어오고 있으며, 저온에 저항성을갖는 균주로써 시베리아에서 Exiguobacterium 속이 발견되었다[5].
	화학비료의 대체제는 어떤 것이 있는가?	현재 농업에 사용되는 화학비료와 무기질비료의 사용을 줄여 토양과 환경을 보호하면서 작물 재배를 활성화할 미생물제제를 찾는 것은 중요한 의미가 있다. 근권에 존재하는 유용 미생물은 환경 오염의 주요인으로 뽑히는 화학비료의 대체제로서 주목을 받아왔으며, 식물 생장촉진 미생물로Pseudomonas, Burkholderia, Bacillus, Enterobacter,Arthrobacter, Acinetobacter 속 등이 연구되어왔다[1]. 식물뿌리는 토양 근권에 존재하는 유용 미생물의 성장을 촉진하는 저분자 탄소원을 방출하고, 토양 근권에서 존재하는 유용미생물은 질소 고정, 미네랄 고정 및 가용화를 통해 영양분을 제공하거나 생장호르몬인 indole-3-acetic acid (IAA) 및siderophore 생성, 항생물질, 세포외 효소 등을 통해 식물 생장을 촉진하며 식물 병원성 곰팡이의 생장을 억제해 식물 생장에 도움을 준다[2].

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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