[논문]장변대황(Rheum australe D. Don)으로부터 분리된 토마토 시들음병원균(Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (Saccardo) Snyder & Hansen)에 대한 항진균 활성물질 구명

최지수; 이동운; 최용화

doi:10.11625/kjoa.2020.28.1.95

장변대황(Rheum australe D. Don)으로부터 분리된 토마토 시들음병원균(Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (Saccardo) Snyder & Hansen)에 대한 항진균 활성물질 구명
Isolation of Antifungal Activity Substance from Rheum australe D. Don Roots against Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (Saccardo) Snyder & Hansen 원문보기

韓國有機農業學會誌 = Korean journal of organic agriculture, v.28 no.1, 2020년, pp.95 - 108

최지수 (경북대학교 대학원 생태환경시스템학과) , 이동운 (경북대학교 생태환경대학 생태과학과) , 최용화 (경북대학교 생태환경대학 생태환경시스템학부)

Abstract ▼ AI-Helper

To develop an environment-friendly fungicide for controlling tomato wilt diseases, antifungal active substance was isolated Rheum australe D. Don roots against Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici, a pathogen of tomato wilt, in this study. Methanol extract obtained from Rheum australe roots was successively fractionated with hexane, chloroform, ethyl acetate, butanol and water. The ethyl acetate fraction, which showed the highest antifungal activity, was separated by column chromatography, and 60 subfractions were obtained. The 60 subfractions were anlayzed for antifungal activities by bioassay. The active compound was identified as 5-[(E)-2- (3-hydroxy-4-methoxyphenyl)ethenyl]benzene-1,3-diol (rhapontigenin) by NMR and GC-MS analysis. As a result of testing antifungal activity of rhapontigenin against Fusarium oxysporum, EC50 of rhapontigenin was showed strong antifungal activity at 7.48 mg/L. Therefore, this study showed that the Rheum australe roots extract can be a potential candidate which is a environment-friendly fungicide against Fusarium oxysporum.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

따라서, 본 연구에서는 시들음병의 화학적 방제 약제를 대체하기 위한 친환경 농자재 개 발을 목적으로 장변대황(Rheum australe)으로부터 분리된 물질을 대상으로 시들음병 병원균 인 Fusarium oxysporum에 대한 항진균 활성을 구명하였다.

제안 방법

순수 분리한 ES-10 subfraction의 화학구조는 MS와 ¹H-NMR, ¹³C-NMR spectral data 분석으로 화합물의 구조를 해석하였다. GC/MS 분석은 ES-10 subfraction을 1000 mg/L 농도가 되도록 acetone (HPLC grade, B&J, USA)에 희석한 후 분석하여 분자량([M]⁺)이 258임을 확인 하였다.
순수 분리한 rhapontigenin 화합물과 metconazole 20% (살림꾼, 액상수화제, ㈜동방아그로) 을 MeOH 용매에 녹여 최종농도가 0, 2, 4, 6, 8, 10 mg/L이 되도록 배지를 조성하여 배지 중앙에 고체배지에서 배양된 F. oxysporum 병원균을 치상하고 25℃ incubator에서 7일간 배 양 후 항진균 활성을 검정하였다(Fig. 7). 또한 항진균 활성에 대하여 EC₅₀ 값을 산출하고 (Table 1) 유의성 검정을 하였다(Table 2).

대상 데이터

본 연구에서 사용한 토마토 시들음병원균은 Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (Saccardo) Snyder & Hansen (KACC 40032)을 농업유전자원센터로부터 분양받아 경북대학교 대학원 생태환경시스템학과 천연물화학연구실에서 보관하면서 배양한 후 사용하였다. 식물재료인 장변대황은 네팔의 약재시장에서 건조된 지하부를 구매하여 사용하였다
lycopersici (Saccardo) Snyder & Hansen (KACC 40032)을 농업유전자원센터로부터 분양받아 경북대학교 대학원 생태환경시스템학과 천연물화학연구실에서 보관하면서 배양한 후 사용하였다. 식물재료인 장변대황은 네팔의 약재시장에서 건조된 지하부를 구매하여 사용하였다

데이터처리

실험을 통하여 얻은 성적들은 SAS 프로그램 version 9.4 (SAS Institute Inc., Cary, USA)을 이용하여 EC₅₀ (effective concentration inhibiting by 50% of mycelial growth)값과 유의성 검정 을 위하여 T-검정을 하였다.

성능/효과

48 mg/L이었다. Rhapontigenin을 농도별로 비교하였을 때, rhapotigenin의 농도가 높아질수록 F. oxysporum의 균사생장억제율이 높은 것으로 나타났다.
시들음병원균인 Fusarium oxysporum에 대한 장변대황 지하 부로부터 분리한 rhapontigenin 의 균사생장 억제 실험을 검정한 결과, 4 mg/L 이상 농도에서 강한 항진균 활성을 나타내었다. 시중에 판매하는 농약인 metconazole 20% (살림꾼, 액상수화제, ㈜동방아그로)에 비하여 낮은 활성이 나타났으며, rhapontigenin의 EC₅₀ 값은 7.
시들음병원균인 Fusarium oxysporum에 대한 장변대황 지하 부로부터 분리한 rhapontigenin 의 균사생장 억제 실험을 검정한 결과, 4 mg/L 이상 농도에서 강한 항진균 활성을 나타내었다. 시중에 판매하는 농약인 metconazole 20% (살림꾼, 액상수화제, ㈜동방아그로)에 비하여 낮은 활성이 나타났으며, rhapontigenin의 EC₅₀ 값은 7.48 mg/L이었다. Rhapontigenin을 농도별로 비교하였을 때, rhapotigenin의 농도가 높아질수록 F.

후속연구

oxysporum에 대한 방제가를 추가적으로 확인하였다. 그리고 온실이나 하우스 등과 같은 현장에서도 연구결과처럼 같은 결과가 도출될 수 있는지와 세균성 구멍병, 뿌리혹병, 토마토 궤양병 등에 효과가 있다는 선행 연 구에 따라 복합방제제 개발에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 보인다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	장변대황은 어떤 지역의 고유종인가?	장변대황(Rheum australe)은 흔히 히말라야 루바브라고 불리며 부탄, 중국(남부 티베트 또 는 Xizang), 인도, 미얀마, 네팔 및 파키스탄 지역을 포괄하는 히말라야 지역의 고유종으로, 고도가 높은 풀밭이나 바위투성이 산기슭에서 자라고 고도가 3,200~5,200 m인 산림 끝자락 에서 자란다(Press et al., 2000; Li et al.
	시들음병에 대한 방제법 중 토양 훈증을 이용한 화학적 방제는 어떤 문제가 있는가?	, 2003). 그러나, 토양 훈증을 이용 한 화학적 방제는 인축에 대한 독성, 농약의 오남용으로 인한 환경오염, 생태계 파괴 등의 문제가 있다.
	시들음병에 대한 방제법은 무엇인가?	시들음병에 대한 방제법은 일반적으로 토양 훈증을 이용한 화학적 방제를 사용하며, 특히 토양훈증제로 methyl bromide가 사용된다(Fravel et al., 2003).

참고문헌 (35)

Agarwal, S. K., S. S. Singh, S. Verma, and S. Kumar. 2000. Antifungal activity of anthraquinone derivatives from Rheum emodi. Journal of ethnopharmacology. 72: 43-46.

상세보기
Aqil, F. and I. Ahmad. 2003. Broad-spectrum antibacterial and antifungal properties of certain traditionally used Indian medicinal plants. World journal of microbiology and biotechnology. 19: 653-657.

상세보기
Armstrong, G. M. and J. K. Armstrong. 1981. Formae speciales and races of Fusarium oxysporum causing wilt diseases. In: Fusarium: Disease, Biology and Taxonomy. P. E. Nelson, T. A. Toussoum, R. J. Cook (eds). The Pennsylvania State Univ. Press, Univ. Park, USA. pp. 391-399.
Babu, K. S., P. V. Srinivas, B. Praveen, K. H. Kishore, U. S. Murty, and J. M. Rao. 2003. Antimicrobial constituents from the rhizomes of Rheum emodi. Phytochemistry. 62: 203-207.

상세보기
Babu, K. S., A. K. Tiwari, P. V. Srinivas, A. Z. Ali, B. C. Raju, and J. M. Rao. 2004. Yeast and mammalian $\alpha$ -glucosidase inhibitory constituents from Himalayan rhubarb Rheum emodi Wall. ex Meisson. Bioorganic & medicinal chemistry letters. 14: 3841-3845.

상세보기
Booth, C. 1971. The genus fusarium. The genus Fusarium. Common-wealth Mycological Institute, Kew Surrey, England. pp. 130-154.
Chauhan, N. S., B. S. Kaith, and S. K. Mann. 1992. Anti-inflammatory activity of Rheum australe roots. International journal of pharmacognosy. 30: 93-96.

상세보기
Fravel, D., C. Olivain, and C. Alabouvette. 2003. Fusarium oxysporum and its biocontrol. New phytologist. 157: 493-502.

상세보기
Fremont, L. 2000. Biological effects of resveratrol. Life sciences. 66: 663-673.

상세보기
Garibaldi, A., G. Gilardi, and M. L. gullino. 2002. First of Fusarium oxysporum on lettuce in Europe. Plant Dis. 86: 1052.
Huang, J. H. and C. T. Lo. 1998. Wilt of lettuce caused by Fusarium oxysporum in Taiwan. Plant Pathol bull. 7: 150-153.
Jo, E. J., Choi, Y. H. Jang, K. S. H. Kim, and G. J. Choi. 2017. Development of a Simple and Effective Bioassay Method to Evaluate Resistance of Watermelon Plants to Fusarium oxysporum f. sp. niveum. Research in Plant Disease. 23: 168-176.

원문보기 상세보기
Jones, J. B., J. P. Jones, R. E. Stall, and T. A. Zitter. 1991. Compendium of Tomato Diseases. American Phytopathological Society, St. Paul, MN, USA. pp. 73.
Kim, M. O. 1999. Classification of Inter and intraspecies in Genus Fusarium by DNA Polymorphism Analysis. Changnam National University, Korea. pp. 1.
Kim, J. K., N. Kim, and Y. H. Lim. 2010. Evaluation of the antibacterial activity of rhapontigenin produced from rhapontin by biotransformation against Propionibacterium acnes. J Microbiol Biotechnol. 20: 82-87.

원문보기 상세보기
Ko, S. K., W. K. Whang, and I. H. Kim. 1998. Stilbene compounds from cultivated Korean rhubarb rhizomes. Yakhak Hoeji. 42: 1-4.
Larrosa, M., F. A. Tomas-Barberan, and J. C. Espin. 2004. The grape and wine polyphenol piceatannol is a potent inducer of apoptosis in human SK-Mel-28 melanoma cells. European journal of nutrition. 43: 275-284.

상세보기
Lee, W. H. and D. K. Lee. 1998. Ecology of rhizome rot incidence of ginger and relation of soil texture, chemistry and biology. Korean Journal of Environmental Agriculture. 17: 1-4.
Lee, Y. S. and C. S. Park. 2001. Fusarium species of Korea. Plant Pathogens of Korea No. 5 Suwon: National Institute of Agricultural Science and Technology, Korea. pp. 91.
Li, A., B. Bao, A. E. Grabovskaya-Borodina, S. P. Hong, J. McNeill, S. L. Mosyakin, H. Ohba, C. W. Park. 2003. Rheum. In: Wu, Z. Y., Raven, P. H., Hong, D. Y. (Eds.), Flora of China. Vol. 5 (Ulmaceae through Basellaceae). Science Press, Beijing, China and Missouri Botanical Garden Press, St. Louis, USA. pp. 341-350.
Li, J. and Z. Wang. 1997. Studies on hypoglycemic action of Rheum emodi. Journal of Chinese medicinal materials. 20: 249-250.

상세보기
Matuo, T. and S. Motohashi. 1967. On Fusarium oxysporum f. sp. lactucae n. f. causing root rot of lettuce. Trans Mycol Soc Jpn. 32: 13-15.
Park, E. J., H. Y. Min, Y. H. Ahn, C. M. Bae, J. H. Pyee, and S. K. Lee. 2004. Synthesis and inhibitory effects of pinosylvin derivatives on prostaglandin E2 production in lipopolysaccharide-induced mouse macrophage cells. Bioorganic & medicinal chemistry letters. 14: 5895-5898.

상세보기
Park, E. K., M. K. Choo, H. K. Yoon, and D. H. Kim. 2002. Antithrombotic and antiallergic activities of rhaponticin from Rhei Rhizoma are activated by human intestinal bacteria. Arch Pharm Res. 25: 528-533.

원문보기 상세보기
Park, M. S., K. S. Jang, Y. H. Choi, J. C. Kim, and G. J. Choi. 2013. Simple massscreening methods for resistance of tomato to Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici. Korean Journal of Horticultural Science and Technology. 31: 110-116.

원문보기 상세보기
Press, J. R., K. K. Shrestha, and D. A. Sutton. 2000. Annotated checklist of the flowering plants of Nepal. Natural History Museum Publications, London, UK. p. 240.
Radhika, R., I. Krishnakumar, and D. Sudarsanam. 2010. Antidiabetic activity of Rheum emodi in alloxan induced diabetic rats. Int J Pharm Sci Res. 1: 296-300.
Rajkumar, V., G. Guha, and A. R. Kumar. 2010. Antioxidant and anti-cancer potentials of Rheum emodi rhizome extracts. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine. 2011: 1-9.
Roberti, M., D. Pizzirani, D. Simoni, R. Rondanin, R. Baruchello, C. Bonora, F. Buscemi, S. Grimaudo, and M. Tolomeo. 2003. Synthesis and biological evaluation of resveratrol and analogues as apoptosis-inducing agents. Journal of medicinal chemistry. 46: 3546-3554.

상세보기
Rokaya, M. B., Z. Munzbergova, B. Timsina, and K. R. Bhattarai. 2012. Rheum australe D. Don: a review of its botany, ethnobotany, phytochemistry and pharmacology. Journal of ethnopharmacology 141: 761-774.

상세보기
Roupe, K. A., G. L. Helms, S. C. Halls, J. A. Yanez, and N. M. Davies. 2005. Preparative enzymatic synthesis and HPLC analysis of rhapontigenin: applications to metabolism, pharmacokinetics and anti-cancer studies. J Pharm Pharm Sci. 8: 374-86.
Roupe, K. A., C. M. Remsberg, J. A. Yanez, and N. M. Davies. 2006. Pharmacometrics of stilbenes: seguing towards the clinic. Current clinical pharmacology. 1: 81-101.

상세보기
Silva, A. D. S., E. J. D. Oliveira, F. Haddad, F. F. Laranjeira, O. N. D. Jesus, S. A. S. D. Oliveira, M. A. P. D. C. Costa, and J. P. X. D. Freitas. 2013. Identification of passion fruit genotypes resistant to Fusarium oxysporum f. sp. passiflorae. Tropical Plant Pathology. 38: 236-242.
Wang, A., J. Li, and J. Li. 2010. Chemical constituents of Rheum emodi. Chinese Traditional and Herbal Drugs. 41: 343-347.

상세보기
Zhang, R., K. A. Kang, M. J. Piao, K. H. Lee, H. S. Jang, M. J. Park, B. J. Kim, J. S. Kim, Y. S. Kim, S. Y. Ryu, and J. W. Hyun. 2007. Rhapontigenin from Rheum undulatum protects against oxidative-stress-induced cell damage through antioxidant activity. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part A. 70: 1155-1166.

상세보기

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format