초록 ▼

1) 토양길항미생물에서 천연생리활성 항균물질의 분리 및 채소병방제 실용화 연구
토양에서 항균활성이 우수한 생리활성 길항미생물을 탐색하고 이 길항 미생물 유래의 천연항균물질을 처리하여 in vitro 상에서 몇 가지 생물검정법을 통하여 항균효과를 평가하였다. 또한 이들 천연항균물질의 고추 역병 및 오이 탄저병에 대한 병 방제효과를 온실 및 포장 단위의 실험에서 확인하였다. 이러한 실험 자료들은 천연항균물질을 살균제로 이용하여 채소병 방제를 효과적으로 수행하기 위한 기초 자료가 될 것이다. 세부적 연구개발내용 및 범위는 다음과 같

1) 토양길항미생물에서 천연생리활성 항균물질의 분리 및 채소병방제 실용화 연구
토양에서 항균활성이 우수한 생리활성 길항미생물을 탐색하고 이 길항 미생물 유래의 천연항균물질을 처리하여 in vitro 상에서 몇 가지 생물검정법을 통하여 항균효과를 평가하였다. 또한 이들 천연항균물질의 고추 역병 및 오이 탄저병에 대한 병 방제효과를 온실 및 포장 단위의 실험에서 확인하였다. 이러한 실험 자료들은 천연항균물질을 살균제로 이용하여 채소병 방제를 효과적으로 수행하기 위한 기초 자료가 될 것이다. 세부적 연구개발내용 및 범위는 다음과 같다.
첫째, 논, 초지, 밭 (채소, 과수), 호수, 산림 등 다양한 토양환경에 서식하는 미생물을 분리, 선발하여 여러 가지 채소병원진균에 대한 생리활성 항균 성물질 생성여부 및 병원균 억제효과를 검정하였다. 항균활성이 확인된 이들 길항미생물 중 항균효과가 뚜렷하고 다량의 항균물질을 생산하는 생리활성 길항미생물을 종 수준까지 동정하였다.
둘째, 항균성물질 생성 미생물 균주의 항균활성물질 생성 최적조건과 최적 배지 등을 검정하여 최적배지에서 선발 길항미생물 균주를 대규모로 배양하여 항균성물질의 조추출물을 대량으로 확보하였다. 또한 여러 가지 크로마토그래피 방법을 이용하여 항균성물질의 조추출물로부터 생리활성 항균물질을 순화하였다.
셋째, 유기 분광학적인 방법으로 순화된 생리활성 항균성 화합물의 화학적 구조 구명함과 동시에 확보된 항균성 물질의 구조의 신규성 여부를 구명하였다. 순수 분리된 항균성 물질을 in vitro 상에서의 항균효과를 검정하였고, 이들 생리활성 항균물질의 주요 채소병에 대한 방제효과를 온실 조건하에서도 조사하였다. 또한 천연항균물질의 포장 처리 방법을 개발하고 포장에서의 채소병 방제효과를 검정하였다.
이러한 실험을 통하여 길항미생물 유래의 천연항균물질의 항균효과 및 온실 조건과 포장 조건하의 고추식물 실험에서 항균물질 처리시에 역병에 대한 방제 효과 여부를 심도있게 여러 가지 방향에서 평가하고 이들 항균물질을 채소병 방제용 천연살균제로 개발하는 방향에서 연구가 진행되었다.

2) 토양에서 생리활성 길항미생물 분리, 채소병 생물적 방제 기술 개발 및 실용화 연구
국내 토양에서 분리된 유용 길항미생물의 식물생장촉진효과를 평가하였고, 배양실, 온실 및 포장 단위에서 토양 처리에 의한 길항효과가 뛰어난 미생물의 고추역병에 대한 방제효과를 확인하였다. 한편 오이 식물에서는 토양 미생물-유도 전신적 획득저항성에 의한 탄저병 방제효과를 확인하였다. 세부적 연구개발 내용 및 범위는 다음과 같다.
첫째, 전국적으로 논, 초지, 산, 밭(채소, 과수)등의 지역에서 토양을 채취하여 실험실에서 선택 배지를 사용, 채소병원균을 포함한 여러 가지 식물병원균 (Alternaria mali, Colletotrichum gloeosporioides, Fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum, F. oxysporum f.sp. lycopersici, Magnaporthe grisea, Phytophthora capsici, Pythium spp., Rhizoctonia solani)에 대한 항균 효과 검정을 통하여 유용 생리활성 길항미생물을 선발하고 동정하였다.
둘째, 여러 채소작물과 병원균 시스템에서의 선발 생리활성 길항균의 억제효과 검정 및 선발과 길항 미생물이 처리된 토양 및 근권에의 정착 능력을 검정하고 파악하였다.
셋째, 선발된 유용 길항 미생물이 처리된 토양에서의 집단 밀도 변화를 조사하였고, 이들 길항 미생물이 토양 정착 미생물상, 즉 진균, 세균 및 방선균에 미치는 영향을 각 종 선택 배지를 사용하여 양적으로 조사하였다. 아울러 길항미생물의 식물 근권의 정착력을 결정하였고, 유용 생리활성 미생물에 의한 생리활성 길항 미생물의 채소병 억제효과 기작과 식물생장 촉진효과도 함께 검정하
였다.
넷째, 생리활성길항 미생물의 다양한 채소 작물, 즉 오이, 토마토, 고추등의 종자, 유묘, 식물체 혹은 토양에의 처리법 개발에 대한 연구 및 우수 길항균들을 여러 가지 조합 처리에 의한 채소병 방제효과 증진을 평가하였다.
다섯째, 유용 미생물 이용한 채소병 억제 실용화 탐색을 위하여, 선발된 길항균을 이용하여 온실에서의 채소류의 토양병 방제효과 검정을 행하였고, 종자 및 유묘에 길항균을 처리하는 기술 개발에 대한 연구를 동시에 수행하였으며, 생리활성 길항미생물을 이용한 토양병 방제를 위한 포장시험도 수행하였다.
3) 천연항균물질 및 길항균의 복합적 이용에 의한 채소병 방제 시스템 개발
본 연구는 3차년도 시험으로서 고려대학교 덕소 농장 포장에서 시험방법을 달리하여 동시에 수행되었다.
- 온실 조건하에서 병 방제효과가 확인된 천연항균물질과 생리활성 길항미생물을 단독 처리 혹은 혼합 처리하여 포장에서 실제 방제효과를 평가하여 무공해 채소병 방제시스템을 개발하였다.
- 1, 2년차 시험에서 얻어진 천연항균물질 및 길항미생물의 활성이 어떻게 나타나는지 조사하였으며, 이들 천연항균물질 및 길항미생물을 제형화하여 역병 방제 효과를 조사, 그 실용성을 검토하였다.

Abstract ▼

The growing demands by the public for the crop protection without adverse effect of agrochemicals require the safer and more effective new pesticides. New products with new modes of action are required and it has been suggested that microbial secondary metabolites may offer these new chemical struct

The growing demands by the public for the crop protection without adverse effect of agrochemicals require the safer and more effective new pesticides. New products with new modes of action are required and it has been suggested that microbial secondary metabolites may offer these new chemical structures with new modes of action rendering them less prone to cross-resistance to commercial fungicides. In addition, many are readily degraded, often within a few days, in agricultural systems. These properties offer the distinct advantages of reduced residual potential with the possible harmful effects on non-target organisms in conjunction with effective disease control.
The antagonists and microorganism-derived antifungal compounds have been expected to be the alternatives to solve the environmentally harmful problems caused by synthetic pesticides. In particular, the natural antifungal compounds produced by microorganisms showed versatile chemical structures and biological activities. Therefore, the natural antifungal compounds were used as agrochemicals directly or lead compounds for new pesticide. Recently, the bioactive metabolites were found in the antagonistic microorganisms obtained from terrestial soils. Accordingly, the microorganisms obtained under more variable environmental conditions increase the possibility to find useful secondary metabolites.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 요약문 ...3
• SUMMARY ...13
• CONTENTS ...18
• 목차 ...25
• 제 1 장 서 론 ...31
• 제1절 연구개발의 배경 ...31
• 제2절 연구개발의 필요성 ...32
• 제3절 연구개발의 목적 ...33
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ...34
• 제 3 장 토양길항미생물에서 천연생리활성 항균물질의 분리 및 채소병방제 실용화 연구...37
• 제1절 토양에서 생리활성 항균물질생성 미생물의 분리, 선발 및 동정 ...37
• 1. 서 론 ...37
• 2. 재료 및 방법 ...38
• 1) 토양에서 미생물의 분리 및 선발 ...38
• 2) 분리된 토양미생물의 다양성 조사 ...39
• 3) 분리된 토양미생물의 항균력 검정 ...39
• 4) 항균효과가 뚜렷하고 다량의 항균물질을 생산하는 길항미생물 균주의 동정 ...40
• 5) 통계분석 ...40
• 3. 결과 및 고찰 ...40
• 1) 토양에서 미생물의 분리 및 분리된 토양미생물의 다양성 조사 ...40
• 2) 분리된 토양미생물의 항균력 검정 ...41
• 3) 항균효과가 뚜렷하고 다량의 항균물질을 생산하는 길항미생물 균주의 동정 ...47
• 제2절 토양미생물이 생성하는 생리활성 항균물질의 순화 및 구조결정 ...49
• 1. 서 론 ...49
• 2. 재료 및 방법 ...51
• 1) 항균물질 생산을 위한 길항방선균 Streptomyces humidus strain S5 55의 대량배양 조건 확립 및 대량 배양 ...51
• 2) 생리활성 항균물질의 순화 ...52
• 3) 순화된 항균물질의 화학구조 결정 ...54
• 3. 결과 및 고찰 ...54
• 1) 항균물질 생산을 위한 길항방선균 Streptomyces humidus strain S5 55의 대량배양 조건 확립 및 대량 배양 ...54
• 2) 생리활성 항균물질의 순화 ...56
• 3) 순화된 항균물질의 화학구조 결정 ...58
• 제3절 천연항균물질의 항균효과 검정 ...63
• 1. 서 론 ...63
• 2. 재료 및 방법 ...64
• 1) Streptomyces humidus strain S5 phenylacetate와 기확보균주 Pseudomonas aeruginosa strain B5로부터 분리된 항균물질 rhamnolipid B의 균사생장 억제 및 포자발아 억제효과 검정 ...64
• 2) 항균물질 phenylacetic acid, sodium phenylacetate 및 rhamnolipid B의 식물병원진균에 대한 최소억제농도 검정 ...65
• 3) 온실조건에서 항균물질 phenylacetic acid, sodium phenylacetate 및 rhamnolipid B의 식물병 방제효과 검정 ...66
• 4) 통계분석 ...66
• 3. 결과 및 고찰 ...67
• 1) 항균물질 phenylacetic acid, sodium phenylacetate, 그리고 rhamnolipid B의 균사생장 억제 및 포자발아 억제효과 검정...67
• 2) 항균물질 phenylacetic acid, sodium phenylacetate 및 rhamnolipid B의 식물병원진균에 대한 최소억제농도 검정 ...72
• 3) 온실조건에서 항균물질 phenylacetic acid, sodium phenylacetate 및 rhamnolipid B의 식물병 방제효과 검정 ...73
• 제 4 장 토양에서 생리활성 길항미생물 분리, 채소병 생물적방제 기술 개발 및 실용화 연구 ...79
• 제1절 고추 역병에 대한 생리활성 길항균의 선발 ...79
• 1. 서 론 ...79
• 2. 재료 및 방법 ...80
• 1) 토양 세균의 분리 및 균사 생장 억제 세균의 선발 (Dual culture) ...80
• 2) Radicle assay를 통한 고추 역병균에 대한 길항세균의 선발 ...81
• 3) 5주된 식물체에서의 고추 역병에 대한 길항 능력 검정 ...81
• 4) 통계분석 ...82
• 3. 결과 및 고찰 ...82
• 1) Dual culture를 통한 길항균의 선발 ...82
• 2) Radicle assay ...86
• 3) 5주된 고추 식물에서의 길항 능력 검정 ...91
• 제2절 Root associated rhizobacteria를 이용한 고추 역병균의 길항균의 선발 및 포장에서의 실용화 검정 ...96
• 1. 서 론 ...96
• 2. 재료 및 방법 ...97
• 1) Root associated bacteria의 isolation ...97
• 2) Radicle assay를 통한 고추 역병균에 대한 길항 세균의 선발 ...97
• 3) Radicle assay를 통해 1차 선발된 root associated bacteria를 seedling assay를 이용한 고추 역병대한 길항 세균의 선발 ...98
• 4) Plant test ...98
• 5) 통계분석 ...99
• 3. 결과 및 고찰 ...100
• 1) bacterial strain의 분리 ...100
• 2) Radicle 과 seedling assay ...102
• 3) 5주된 고추 식물에서의 길항 능력 검정 ...108
• 제3절 생리활성 길항균의 식물병 억제기작 분석 및 동정 ...110
• 1. 서 론 ...110
• 2. 재료 및 방법 ...111
• 1) Spontaneous rifampicin resistant mutants를 이용한 생리활성 길항균의 근권정착력 검정 ...111
• 2) Fluorescent Diacetate Analysis를 통한 total microbial activity 평가 ...112
• 3) 생리활성 길항균의 종자 처리 기술개발 ...112
• 4) 생리활성 길항균의 조합처리에 의한 병 억제 상승효과 검정 ...113
• 5) 생리활성 길항균 동정 ...114
• ① Biolog를 통한 동정 ...114
• ② FAMEs를 통한 동정 ...114
• ③ 16S rDNA gene sequence ...114
• ④ 투과전자현미경 (Transmission electronic microscopy, TEM)을 사용한 길항균의 형태 관찰 ...116
• ⑤ 생리.생화학 실험 ...116
• 3. 결과 및 고찰 ...116
• 1) 생리활성 길항균의 근권 정착력 ...116
• 2) FDA 분석을 이용한 total microbial activity의 조사 ...119
• 3) 생리활성 길항균의 종자 처리 기술개발 ...121
• 4) 생리활성 길항균의 조합처리에 의한 병 억제 상승효과 검정 ...122
• 5) 생리활성 길항균인 KJ1R5의 동정 ...123
• ① Biolog 분석 ...123
• ② FAMEs를 통한 동정 ...123
• ③ 16S rDNA sequence 분석을 통한 동정 ...123
• ④ 생리 생화학 실험을 통한 동정 ...126
• ⑤ 투과전자 현미경 (TEM)을 이용한 형태 관찰 ...126
• 제4절 오이 탄저병의 생물적 방제를 위한 생리활성 길항균의 선발...128
• 1. 서 론 ...128
• 2. 재료 및 방법 ...129
• 1) 오이 탄저병의 최적 접종 농도 결정 및 효과적인 병평가 방법 확립 ...129
• 2) 오이 식물에서의 탄저병 방제를 위한 생리활성 길항균의 선발 ...131
• 3. 결과 및 고찰 ...132
• 제5절 길항균에 의한 오이 탄저병에 대하여 전신적 유도 저항성에 따른 생화학적 및 세포학적 분석 ...140
• 1. 서 론...140
• 2. 재료 및 방법 ...140
• 1) 형광현미경을 이용한 오이 탄저병균의 침입 구조 관찰 ...140
• 2) Peroxidase activity 측정을 통한 길항균에 의한 유도 저항성 기작 분석 ...142
• 3. 결과 및 고찰 ...143
• 1) 형광현미경을 이용한 오이 탄저병균의 침입 구조 관찰 ...143
• 2) Peroxidase activity 측정을 통한 길항균에 의한 유도 저항성 기작 분석 ...145
• 제6절 고추의 생육 촉진을 야기하는 생리활성 길항균의 선발 ...148
• 1 서 론 ...148
• 2. 재료 및 방법 ...149
• 3. 결과 및 고찰 ...150
• 제 5 장 천연항균물질, 길항균 포장 시험, 복합적 이용에 의한 채소병 방제 시스템 개발 ...155
• 1. 서 론 ...155
• 2. 재료 및 방법 ...156
• 1) 2001년도 포장시험 ...156
• ① field plot ...156
• ② 천연항균물질과 길항균의 처리와 고추 역병균의 접종 ...157
• 2) 2002년도 포장시험 ...159
• 3. 결과 및 고찰 ...160
• 1) 2001년도 포장시험 ...160
• 2) 2002년도 포장시험 ...164
• 제 6 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ...168
• 제 7 장 연구개발결과의 활용계획 ...170
• 제 8 장 참고 문헌 ...172