Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위 본 연구팀의 항균활성 연구를 통해서 방선균 Streptomyces sp. AG-P가 생산하는 파로모마이신 및 2006년 Paenibacillus polumyxa의 전체 게놈분석을 완료한 바 있으며, 이를 바탕으로 세계최초로 생합성 효소 유전자의 유전정보와 기능을 규명하여 특허를 확보한 바 있는 푸자리시딘에 대한 원천기술을 활용하고자 하였다. 이를 위해, 활성물질 고생산 균주개량, 대량생산기술을 개발, 제제ㆍ제형 기술 개발 및 현장적용 에 대한 연구를 통하여 고추역병 예방 및 방제용 유묘입제를 개발
Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위 본 연구팀의 항균활성 연구를 통해서 방선균 Streptomyces sp. AG-P가 생산하는 파로모마이신 및 2006년 Paenibacillus polumyxa의 전체 게놈분석을 완료한 바 있으며, 이를 바탕으로 세계최초로 생합성 효소 유전자의 유전정보와 기능을 규명하여 특허를 확보한 바 있는 푸자리시딘에 대한 원천기술을 활용하고자 하였다. 이를 위해, 활성물질 고생산 균주개량, 대량생산기술을 개발, 제제ㆍ제형 기술 개발 및 현장적용 에 대한 연구를 통하여 고추역병 예방 및 방제용 유묘입제를 개발하여 천연살균제로 제품화 하고자 하였으며 구체적인 연구개발의 내용 및 범위는 아래와 같다. 1. 활성물질생산 균주의 개량 ○ Paromomycin 생산성이 20배 이상 증진된 균주 개발 - 자외선, 감마선 및 EMS를 이용한 균주개량 ○ Fusaricidin 생산성이 20배 이상 증진된 균주 개발 - Paenibacillus polymyxa E681균이 생산하는 푸자리시딘의 아미노산 분석을 통한 종류 규명 - Paromomycin 및 fusaricidin의 저농도에서의 병저항성 유도 기능을 분석 - Fusaricidin 생합성 유전자 프로모터 및 조절유전자 분석 - Fusaricidin 저항성 유전자 분석 - 생합성 유전자 고발현시스탬 구축 및 보완 2. 발효최적화 및 대량배양기술 개발 ○ 활성물질의 화학적 특성규명 및 이용 - 최적배지, 배양조건 확립을 통한 발효최적화 - 유전자 발현을 통한 작용기작연구 ○ 공장 규모의 최적화 기술 개발 및 제품의 고효율 생산 기술 개발 - 선발균주의 발효최적화 및 대량배양적용생산 3. 제제화 기술개발 ○ 유묘용 입제ㆍ제제화 및 제형화기술개발 - 원심분리 및 동결건조 방법을 이용한 대량추출 및 제제화 - 나노담체화 기술개발 - 서방성, 용출성, 최적약효성, 저장성, 안정성, 토양정착력 증강기술개발 4. 확보된 유용방제균을 이용한 높은 현장 재현성 구현 및 생물방제적용확대 연구 ○ 각종 식물병원성 곰팡이균에 대한 항균활성을 재검정하여 용도 탐색 등 유용성을 확보 ○ 난균류 생물방제 적용 확대실험 - 가지과 작물에 대한 난균류 생물방제 적용확대 실험 (AG-P: 입고병, 시들음병,토마토 및 감자역병) 5. 항균활성 물질의 분리정제, 생화학 특성파악 및 구조분석 ○ 항균활성 물질의 분리정제 - 각종 흡착성, 이온교환성, gel filtration 수지 및 preparative TLC, HPLC 등을 이용한 정제 - 활성물질의 대량추출 방법 확립 ○ 분광학적 방법에 의한 활성성분의 화학구조 결정 - UV, IR, 선광도, 용해도 등 ○ 활성성분의 물리화학적 특성 구명 - ESIMS, FABMS 등을 이용한 분자량 측정 - SciFinder, CCD 등을 이용한 DB검색 - 1D 및 2D NMR 분석에 의한 화학구조 규명 6. 현장적용 포장시험 및 유용 방제균의 특성규명 ○ 살균활성 평가 (pot실험) - Pot실험 (AG-P: 고추역병, 모잘록병, 흰가루병) ○ 소포장실험을 통한 살균활성평가 ○ 확대포장시험 ○ 약효, 약해 포장시험 및 제형의 안정성 확인 ○ 최종 시제품의 농가현장 적용 포장시험 (지역별/환경별/시기별) 7. 시제품 생산 및 농자재 등록 ○ 시제품의 생산 및 효능 평가 - 제품의 최적 약량, 사용 간격, 편의성 평가 ○ 고추역병방제용 농자재 등록 (AG-P)을 위한 시험 ○ 고추역병방제용 농자재로 등록 8. 독성 및 안전성 평가 ○ 급성독성 등 안전성평가
Abstract▼
Plant disease control against oomycetes by replant failure has been relied on the chemical fungicide. Due to the absence of environmental-friendly control agents, it is demanded that development of alternative materials with superior functionality compared to the chemical synthetic pesticides that c
Plant disease control against oomycetes by replant failure has been relied on the chemical fungicide. Due to the absence of environmental-friendly control agents, it is demanded that development of alternative materials with superior functionality compared to the chemical synthetic pesticides that can be substituted for serious damage in agricultural crops. Through the study of the antimicrobial activity in the previous study, we found that the Streptomyces sp. AG-P had produced paromomycin and Paenibacillus polumyxa which whole genome sequenced was completed had produced fusaricidin. By the utilization of above source technology, we developed high active compound producing strain, mass production techniques, formulation technology and field application techniques for prevention of Phytophthora blight of red pepper. The specific research and development contents, scopes and results are as follows. We developed a mutant Streptomyces sp. AG-P 1441 which can produce paromomycin at a level up to 400 mg/L (about 20 times higher than mother strain) by mutagens of UV and gamma rays. And the production of aminoglycoside antibiotic paromomycin was increased up to 660 mg/L (over 30 times higher than mother strain) by media and fermentaion optimization. The mass production of promomycin from Streptomyces sp. AG-P 1441 was applied to pilot scale up to 300L fermentaion. Paromomycin had strong antibiotic activities against Pythium ultimum, Fusarium oxyporum, Anternaria panax, Phytophthora capsici, Cylindrocarpon destructans and Alternaria porri and especially to Pythium ultimum and Phytophthora capsici. Paromomycin had additional role inducing induced systemic resistance (ISR) effect against plants such as pepper and cucumber at a low concentrations of 0.1~1.0 ppm. and it was developed as a environmental-friendly plant control agent.
목차 Contents
표지 ... 1
제출문 ... 2
요약문 ... 3
SUMMARY ... 9
목차 ... 12
제1장 서 론 ... 14
제1절 연구개발대상 기술의 경제적․산업적 중요성 및 연구개발의 필요성 ... 14
제2장 국내외 기술개발 현황 ... 16
제1절 연구개발대상 기술의 국내ㆍ외 현황 ... 16
1. 세계적 수준 ... 16
2. 국내수준 ... 18
3. 국내외의 연구현황 ... 21
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 33
제1절 AG-P 균주개량 및 대량생산기술개발 ... 33
1. Paromomycin 생산 Streptomyces sp. AG-P 균주개량 ... 33
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