보고서 정보
주관연구기관 |
(주)허브킹 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2005-01 |
주관부처 |
농림부 Ministry of Agriculture and Forestry |
등록번호 |
TRKO201400023474 |
사업명 |
농림기술개발 |
DB 구축일자 |
2014-11-10
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초록
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Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
제 1절 연구개발 결과
1. 유용 미생물의 선발
인삼 근부병원균(Cylindrocarpon destructans, Rhizoctonia solani, Botrytis cinerea, Fusarium solani, Phytophthora cactorum, Pythium ultimum, Sclerotinia sclerotiorum)에 억제력을 갖는 Bacillus spp. B4228, B1141, B1142, Burkholderia cepacia A100, AB101, Burkh
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
제 1절 연구개발 결과
1. 유용 미생물의 선발
인삼 근부병원균(Cylindrocarpon destructans, Rhizoctonia solani, Botrytis cinerea, Fusarium solani, Phytophthora cactorum, Pythium ultimum, Sclerotinia sclerotiorum)에 억제력을 갖는 Bacillus spp. B4228, B1141, B1142, Burkholderia cepacia A100, AB101, Burkholderia sp. AB21, Pseudomonas sp., AB62, Streptomyces sp. A8 외 5종을 선발하였다. 생장촉진효과에서는 Pseudomonas fluorescens B16, Bacillus sp. B6와 C8을 선발하였다.
항균성이 높은 Bacillus subtilis B4228과 Burholderia cepacia AB100을 각각 특허 출원하였다.(특허출원번호 : 제2002-67963호, 제2002-10918호)
2. 병해억제기작 조사
Bacillus spp. B1141, B1142는 인삼 병원균들과의 대치배양에서 직접 항균효과는 없었으며 역병균 종자처리와 조직검사로부터 유도저항성 발병억제효과를 나타냈다.
Burkholderia spp. AB 100, AB101, AB21, Pseudomonas sp. AB62 들은 항생물질 생산에 의한 병원균 생육을 억제하였다.
3. 선발균들간 친화성 및 최적조합선정
Burkholderia spp. AB100, AB101, AB21과 Pseudomonas sp. AB62 생장촉진균 Bacillus spp. B6, B16, C8은 상호억제작용이 없었으며 혼합시 항균력이 감소되지 않았다. 길항균 Burholderia sp. AB21과 생장촉진균 Bacillus sp. B6의 혼합처리는 묘삼의 발병억제에 의한 근중증대효과 43%, 생장촉진효과 12%를 보였다.
유도저항성인 Bacillus spp. B1141, B1142, Burkholderia AB100간에 상호친화성이 있으나 혼합액의 Cylindrocarpon destructans의 근부억제효과는 유의성있게 감소하였다.
4. 근권정착 조사 및 최적배지 선발
B. cepacia AB100과 Bacillus spp. B1141, B1142는 묘삼침지 후 (107cfu/ml) 30일까지 급격히 감소하고 그 후 60일까지 미미하게 감소하여 4∼5×103cfu/g뿌리의 밀도가 되었다. B. cepacia AB100은 10일까지는 약간 밀도가 높아졌다. TSA, NA, KB, SEA, TDA, Talc, bentonite 등 10가지의 기존배지 또는 물질을 혼합한 조사에서 포장시험에 적합한 가장 경제적인 영양배지를 선정하였다. 유기물배지로서는 pH조절 peat와 coir를 사용하여 107cfu/g까지 하우스내 접종에서 가능하였다.
5. 선발길항균들의 항균물질 분리동정 및 항균력 조사
8균주로부터 14개 항생물질을 분리동정 하였으며 모두 인삼병원균에 대하여 각기 다른 항균력을 가지고 있으나 가장 강한 것은 Burkholderia cepacia AB100이 생산하는 pyrrolnitrin으로 ED50는 Cylindrocarpon destructans에 22㎍/ml였고, Rhizoctonia solani에 0.05, Botrytis cinerea에 0.02였다. Streptomyces sp. A8이 생산하는 phthoramycin은 Pythium ultimum에 0.03, Phytophthora cactorum에 0.05, Cylindrocarpon destructans 12.9였다.
Pyrrolnitrin은 Burkholderia cepacia AB21이 가장 생산량이 많고 10∼15℃에서도 생장이 왕성하여 전구체들을 다량 생산하였다.
6. 길항균처리 토양에서 항균물질의 경시변화
Burkholderia cepacia AB21을 109cfu/g soil로 자연토양(비멸균토양) 접종처리 후 10일, 15일에 pyrrolnitrin이 검출되고 25일 후에는 다소 감소하였다. 생균처리의 결과로서는 극히 드문 현상이다.
7. 유용균주의 포장효과조사
가. 길항균인 B. subtilis B4228 액제 및 B. cepacia AB100 액제 (107cfu/ml)의 이식시 묘삼 침지처리(기준량 및 배량) 본 포 시험 3년근에서 유의성(5% 수준)있는 병삼수량 억제로 수량증대 및 품질향상 결과를 보였다.
나. 유도저항성균인 Bacillus spp. B1141, B1142의 혼합 액제는 직파 및 이식 3년근 포장의 관주시험에서 각기 유의성(5%수준)있는 병삼수량 억제로 수량증대 효과를 보였다.
다. coir와 peat moss를 사용한 유기물+미생물제는 포장조건에 따라서 결과의 변이가 컸으며 작반 전에 시용하여 근권에 균일하게 혼합치 못한 것이 주요인으로 보인다.
라. 직파 3년포에서 무농약 미생물관주구(B. subtilis B4228 및 Bacillus spp. B1141+B1142, B. cepacia AB100)가 관행 농약처리구보다 건전근수 및 수량이 증가하거나 이병근수량 및 이병근수를 감소시켰다(p=0.05)..
마. 반양직 묘포에서 B. subtilis B4228의 종자침지처리가 대부분의 포장에서 완전실패 하였으나 리조렉스 처리 관행구의 80%효과를 보이는 포장도 있었다.
바. 2개 포장에서 B. subtilis B4228의 효과는 토양 중 방선균밀도의 증가를 가져왔다. 방선균밀도는 건전근수량 또는 무적변근수와 유의직선상관(p=0.01) 이었다.
8. 유용균주의 액제 및 분제 개발 및 시제품 생산
B. subtilis B4228은 6개월 후에도 유효밀도(107cfu/ml)를 유지하는 액제를 개발하여 시제품을 만들었다. Talc외 1종의 물질을 사용하여 5개월 후까지 유효밀도(109cfu/g)를 유지하는 분제를 개발하여 시제품을 만들었다.
제 2절 활용에 대한 건의
가. 포장효과를 보인 미생물제를 농약사용량절감 또는 안전농약만의 사용체계의 일환으로 적극 보급하여야한다.
나. 유도저항성(induced systemic resistance)인 Bacillus spp. B1141, B1142 등은 길항성인 미생물보다 방제효과가 월등할 것이므로 이들은 물론 이런 미생물제제의 개발 연구에 적극 투자해야한다.
다. Bacillus sp. B6는 인삼 근생육을 촉진하므로 이 균주 및 유사균주의 실용화연구도 중요하다. 인삼 근중의 변이는 근권생육촉진균들의 서식과 관련 될 수 있다.
라. B. cepacia AB21은 강력한 병원균 항균물질인 pyrrolnitrin을 토양 중에 분비하므로 이의 포장 실용화 또는 항균물질 대량생산 방향으로 연구할 가치가 있다.
마. 근권물리성 개선과 생물성 개선을 위하여 본 과제에서 검정된 미생물+안전유기물 근권개선제 개발은 바람직하다.
바. 인삼의 포장시험은 경작자의 도움 없이는 불가능하므로 포장조성비를 별도항목으로 설정하여야한다(재료비로서는 불가능).
사. 인삼 포장시험은 한 작기가 6년이므로 연구기간을 6년으로 하고 2년마다 결과를 평가하여 정지 또는 진행시킬 것.
아. 인삼 포장시험은 토양이 불균일하여 처리포장수, 처리면적과 반복수가 많아야 하므로 연구비를 현실에 맞게 증액해야한다.
Abstract
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Ⅳ. Research results and application
Section 1. Results
1. Selection of potential biocontrol agents
Total 13 promising biocontrol agents (Bacillus spp. B4228, B1141, B1142, Burkholderia cepacia A100, AB101, Burkholderia sp. AB21, Pseudomonas sp., AB62, Streptomyces sp. A8 and other 5 were se
Ⅳ. Research results and application
Section 1. Results
1. Selection of potential biocontrol agents
Total 13 promising biocontrol agents (Bacillus spp. B4228, B1141, B1142, Burkholderia cepacia A100, AB101, Burkholderia sp. AB21, Pseudomonas sp., AB62, Streptomyces sp. A8 and other 5 were selected by bioassay of biocontrol activity against ginseng root rot pathogens such as Cylindrocarpon destructans, Rhizoctonia solani, Botrytis cinerea, Fusarium solani, Phytophthora cactorum, Pythium ultimum, Sclerotinia sclerotiorum. Pseudomonas fluorescens B16, Bacillus sp. B6 and C8 were selected for the growth promoting agents of ginseng root.
Bacillus subtilis B4228 and Burkholderia cepacia AB100 having strong inhibitory activity to ginseng pathogens were applied to the Patent Office(Patent No. 2002-67963, 2002-10918).
2. Mode of action of selected biocontrol agents
Application of Bacillus spp. B1141 and B1142 were revealed to induce systemic resistance of ginseng plants with challenging of Phytophthora cactorum. The isolates did not have any direct antifungal activity against ginseng pathogens and stimulated lignification in the root tissue of ginseng.
3. Compatibility and optimal inoculation mix.
There was no adverse activity among Burkholderia spp. AB100, AB101, AB21 and Pseudomonas sp. AB62, Bacillus spp. B6, B16, C8 which showed ginseng growth promoting activity. Furthermore, the combination of those agents showed
the same antifungal activity as each isolate did. Combination of biocontrol agent Burkholderia sp. AB21 and growth promoting rhizobacterium Bacillus sp. B6 showed 43% of root growth promotion by control of root rot, and 12% of real growth promotion of ginseng. Combination of biocontrol agent B. cepacia AB100 and ISR agent Bacillus sp. B1141 or B1142 showed no in vitro interaction on culture medium but resulted in lower control efficacy against ginseng root rot in vivo bioassay(p=0.05).
4. Rhizosphere inhabitation density and optimum-culturing medium
Dipping of 1-year-old ginseng roots in the suspension of Burkholderia cepacia AB100, Bacillus sp. B1141 or B1142, showed approx. 107 cfu/gㆍroot in population density. The population density rapidly decreased up to 6-9×103 cfu/gㆍroot in the rhizosphere 30 days after transplanting in a field which had an harvest of ginseng 7 years ago, sustaining similar population density at 60 days.
Optimum-culturing medium was selected by bioassay with several culturing media and ingredients, which is economically suitable for field application in this study.
5. Isolation and structural identification of antifungal compounds and their activities
Fourteen antifungal compounds from 8 antagonists were identified by spectroscopic methods and tested their antifungal activities that bioassayed through ED50-probit analysis. Pyrrolnitrin produced by B. cepacia AB 100 has strong activities against C. destructans, R. solani, and B. cinerea exhibiting each ED50 value of 22, 0.05, 0.02 ug/ml, respectively. Streptomyces produced phthoramycin which has potent activities on P. ultimum, P. cactorum and C. destructans.
Newly isolated antagonist B. cepacia AB21, produced copious amount of pyrrolnitrin and its precursors even at lower temperature, 10∼15℃.
6. Time course production of antifungal compound in natural soil
Burkholderia sp. AB21 treated in a natural soil at concentration of 109cfu/g soil produced enough antifungal compound pyrrolnitrin to be detected on a TLC plate and kept producing up to 25 days after inoculation.
7. Field experiments of potential microbes.
A. Dipping of ginseng seedlings at transplanting with liquid formulation of B. subtilis B4228 or B. cepacia AB100(108cfu/ml) significantly increased yield(p=0.05) and quality of 3 years root.
B. Drenching on 3rd year field of liquid mixture of induced systemic resistance microbes, Bacillus spp. B1141, B1142 significantly increased healthy root yield and decreased diseased root yield(p=0.05).
C. Drenching of B. subtilis B4228 or Bacillus spp. B1141+B1142 or B. cepacia AB100 on 3rd year field of direct sowing ginseng significantly increased yield or number of healthy root or decreased yield or number of diseased root in comparison with pesticide treatment.
D. Antimicrobial organic matter formulations(107cfu/g) from coir or peat moss showed great variation from field to field except effective case of peat moss+B. cepacia AB100 probably due to poor mixing with soil.
E. In the self-soil nursery dipping of B. subtilis B4228 showed 80% stand of pesticide plot only in one field.
F. In two fields B. subtilis B4228 increased Actinomycetes population in soil that was significant(p=0.01) linear correlation with healthy root yield and number of root without red skin.
G. Production of liquid or powder formulation of selected microbes : A liquid formulation of B. subtilis B4228 was developed and that can keep effective population (107cfu/ml) for 6 months in a sealed plastic container. By using talc and other one compound a powder formulation was developed and that can keep effective population(109cfu/g) for 5 months in a tight plastic container.
Section 2. Recommendation for Application
1. The selected microbial formulations proofed through field experiments should be forced to use in relation to a system to decrease chemical pesticide use or a system only with safety pesticide.
2. Research on induced systemic resistance microbes such as Bacillus spp. B1141 and B1142 should be intensified for practical use.
3. Root growth promotion microbe Bacillus sp. B6 must be studied for decreasing root weight variation.
4. Strong producer Burkholderia cepacia AB21 of antibiotics(pyrrolnitrin) in soil must be studied for field experiment and mass production of pyrrolnitrin.
5. Microbes+organic matter formulation must be continued for field experiment for the development multi-purpose rhizosphere improver.
6. Field experiments of ginseng are expensive due to shade house and budget item must be established separately from material item.
7. Since ginseng crop takes 6 years one research project for field test must be 6 years and report every 2 years.
8. Ginseng field experiments require large plot and many replications due to stand variation and thus research fund must cover this expense.
목차 Contents
- 제출문 ... 1
- 요약문 ... 2
- SUMMARY ... 7
- CONTENTS ... 12
- 목 차 ... 15
- 제 1장 연구개발과제의 개요 ... 19
- 제 2장 국내외 기술개발 현황 ... 21
- 제 3장 연구개발수행내용 및 결과 ... 23
- 제 1절 유용미생물을 이용한 인삼의 병해방제 및 생장촉진 미생물제의 포장시험(세부과제) ... 23
- 1. 연구수행방법 ... 23
- 가. 유용균주의 인삼 병원균에 대한 항균활성 검정 ... 23
- 1) 유용균주 및 인삼병원균 ... 23
- 2) 유용균주의 항균활성 검정 ... 23
- 3) 유묘 pot 실험 ... 23
- 나. 유용균주의 제형화 ... 24
- 1) 액제 ... 24
- 2) 분제 ... 24
- 3) 유기물제제 ... 24
- 다. 포장시험 ... 25
- 1) 묘포시험 ... 25
- 2) 본포시험 ... 25
- 3) 길항균+유기물제제(peat moss 및 coir) 시험 ... 26
- 라. 공시 유용균처리 근권 토양의 미생물상 조사 및 토양 이화학성 조사 ... 26
- 1) 토양 미생물상 조사 ... 26
- 2) 토양 이화학성 조사 ... 26
- 2. 결과 및 고찰 ... 26
- 가. 공시 유용균주 Bacillus subtilis B4228(하야미)의 효과 검정 ... 26
- 1) 인삼 병원균에 대한 항균활성 ... 26
- 2) 유묘 pot 시험 ... 28
- 3) 포장 시험 ... 29
- 가) 식양토 포장(화성 발안 수촌4리 2003년 7월) ... 29
- 나) 미사질 식양토포장(평택 오송면 양교 6리 2003년 7월) ... 33
- 다) 미사 식양토 우량 포장(안성 보개면 기좌리, 2004년 ) ... 36
- 라) 직파 3년근에서의 B4228 하야미 1호 관주시험(안성 일죽면 고목동) ... 38
- 마) Bacillus subtilis B4228의 유기물제제 포장시험 ... 39
- (1) 식양토(안성 일죽면 가리)포장에서 peat moss 제제시험 ... 39
- (2) 사양토(안성 일죽면 산북리)에서 peat moss제제 시험 ... 41
- (3) 사양토(안성 일죽면 산북리)에서 coir제제 포장시험 ... 42
- 나. Burkholderia cepacia AB100의 포장시험 ... 43
- 1) 식양토에서 AB100 액제의 포장시험(안성 일죽면 기좌리) ... 43
- 2) 직파 3년근에 대한 관주효과 포장시험(안성 일죽면 고목동) ... 45
- 3) AB100의 유기물제제 효과 포장 시험 ... 47
- 다. 유도저항성 Bacillus spp. B1141+B1142 혼합제제의 포장시험 ... 49
- 1) 식양토에서 혼합액제의 관주시험(안성 일죽면 화봉리) ... 49
- 2) 직파 포장에서의 B1141+B1142 혼합액제의 포장시험 ... 51
- 라. 묘포시험 ... 54
- 마. 대량배양법 및 제제개발 ... 55
- 1) 대량배양법 ... 55
- 가) 액제 ... 55
- 나) 분제 ... 56
- 다) 유기물제제 ... 57
- 제 2절 길항균의 인삼 근권정착 기술개발(제1협동과제) ... 58
- 1. 서설 ... 58
- 2. 연구수행방법 ... 59
- 가. 공시 균주 및 길항균의 특성 ... 59
- 1) 길항미생물 및 인삼 병원균 ... 59
- 2) 길항균의 생리적 특성조사 ... 59
- 나. 근권정착 확인을 위한 표식인자 작성 ... 60
- 다. 인삼 병해 방제용 우수 길항균 선발 ... 60
- 1) 종자실험 ... 60
- 2) 묘삼실험 ... 61
- 라. 병해억제 기작연구 ... 61
- 1) 길항균의 항균활성 검정 ... 61
- 2) 역병방제효과 ... 61
- 3) 인삼뿌리의 조직변화 ... 61
- 4) 인삼뿌리의 무기성분 흡수 ... 62
- 마. 선발 길항균의 복합처리 가능 조합선발 ... 62
- 1) 길항균의 친화성 조사 ... 62
- 2) 길항균의 혼합처리효과 검정 ... 62
- 바. 배양배지 선발 ... 62
- 사. 선발균의 근권밀도 ... 63
- 1) 선발균의 근권 밀도변화 ... 63
- 2) 토성에 따른 근권밀도 변화 ... 63
- 아. 최적 처리방법 확립 ... 63
- 1) 2003년 포장실험 ... 63
- 2) 2004년 포장실험 ... 64
- 자. 방제효과 증진을 위한 영양원 선발 ... 64
- 3. 연구결과 및 고찰 ... 65
- 가. 길항균의 생리적 특성 ... 65
- 나. 근권정착 확인을 위한 표식인자 작성 ... 65
- 다. 인삼 병해 방제용 우수 길항균 선발 ... 67
- 1) 인삼종자 실험 ... 67
- 2) 묘삼실험 ... 68
- 라. 병해억제기작 ... 69
- 1) 길항균의 항균활성 ... 69
- 2) 역병방제효과 ... 70
- 3) 인삼뿌리의 조직변화 ... 71
- 마. 인삼뿌리 무기성분 흡수 ... 72
- 바. 선발 길항균의 복합처리 가능 조합선발 ... 73
- 사. 선발균의 근권정착 촉진을 위한 배양배지 선발 ... 75
- 아. 선발균의 근권밀도 ... 78
- 1) 선발균의 근권밀도 변화 ... 78
- 2) 토성에 따른 근권밀도 ... 79
- 자. 최적 처리방법 확립 ... 80
- 1) 2003년 포장실험 ... 80
- 2) 2004년 포장실험 ... 84
- 차. 방제효과 증진을 위한 영양원 선발 ... 85
- 4. 결과요약 ... 88
- 제 3절 길항성 물질분리 동정 및 인삼병균 억제 물질 선발(제 2협동과제) ... 90
- 1. 연구 수행 방법 ... 90
- 가. 우수 길항균의 분리 및 길항력 검정 ... 90
- 나. 길항물질의 분리․구조 동정 및 인삼병원균에 대한 억제능 조사 ... 90
- 다. 새로운 활성균에서 인삼 병원균 억제물질 분리 동정 ... 90
- 라. 활성 미생물 인삼 생장 촉진 물질 분리 동정 ... 91
- 마. 길항균 상호작용 구명 ... 91
- 바. 유망 신물질 다량 생산 방법 개발 ... 91
- 사. 길항균이 생산하는 항생물질의 토양 내 생산 소장 연구 ... 91
- 아. 복합 접종원 개발 ... 92
- 2. 연구결과 및 고찰 ... 93
- 가. 활성 미생물의 인삼 병원균에 대한 생육 저해 활성 ... 93
- 나. 활성 물질의 인삼병균에 대한 억제능 조사 ... 93
- 다. 활성균에서 인삼병원균 억제물질 분리 ... 96
- 라. 활성 미생물에서 인삼 생장 촉진 물질 분리 동정 ... 100
- 마. 길항균 상호 작용 구명 ... 103
- 1) 병원균 생육저해 효과 ... 103
- 2) 길항균 및 생장촉진 균주 상호간 생육 저해력 검정 ... 103
- 3) 복합 처리균의 인삼 병원균에 대한 길항력 검정 ... 104
- 바. 생육 배지별 길항 물질 생산-소장 연구 ... 105
- 사. 길항균의 토양 중 길항 물질 생산 소장 구명 ... 108
- 아. 길항균 AB21이 생산한 길항물질의 주요 병원균에 대한 효과검정 ... 109
- 자. 복합 접종원 개발 ... 110
- 3. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 114
- 4. 연구개발 과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 117
- 제 4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 118
- 제 1절 목표달성도 ... 118
- 제 2절 관련분야에의 기여도 ... 119
- 제 5장 연구개발결과의 활용계획 ... 121
- 제 1절 기업화 추진방안 ... 121
- 제 2절 추가연구 ... 121
- 제 6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 122
- 제 7장 참고문헌 ... 123
- 끝페이지 ... 129
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