초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 고염분 지역에서 식물의 스트레스에 대한 내성을 증진시키고 생산량을 향상시킬 수 있는 고효율 미생물 컨소시엄을 이용한 식물생육촉진 기술을 확립하고자 다음과 같은 연구를 수행하였다. 1차 년도에서는 Metagenomic 분석 및 전사체 해석을 통한 스트레스 조건에서 식물체 및 미생물의 유전자 발현을 분석하였고, 2차 년도는 메타분석을 이용한 미생물 생존능 향상에 적합한 최적 환경 조건을 분석하고, 미생물 컨소시엄의 식물체내 군집능을 확인하였으며, 염기서열 분석을 통한 종자내생세균의 세대간 균주의 전달을

□ 연구개요
본 연구에서는 고염분 지역에서 식물의 스트레스에 대한 내성을 증진시키고 생산량을 향상시킬 수 있는 고효율 미생물 컨소시엄을 이용한 식물생육촉진 기술을 확립하고자 다음과 같은 연구를 수행하였다. 1차 년도에서는 Metagenomic 분석 및 전사체 해석을 통한 스트레스 조건에서 식물체 및 미생물의 유전자 발현을 분석하였고, 2차 년도는 메타분석을 이용한 미생물 생존능 향상에 적합한 최적 환경 조건을 분석하고, 미생물 컨소시엄의 식물체내 군집능을 확인하였으며, 염기서열 분석을 통한 종자내생세균의 세대간 균주의 전달을 확인하였다. 3차 년도에서는 스트레스 환경에서 미생물 컨소시엄을 이용한 식물의 스트레스 내성 증진 및 식물생장촉진 효능을 규명하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
BOX-PCR과 16S rDNA 염기서열 분석을 이용하여 내생균근 포자의 표면으로부터 분리한 포자공생세균 (SAB)의 유전학적 다양성 및 분류학적 특성을 분석한 결과, Funneliformis caledonium, Rococetra alborosea, Funneliformis mosseae 내생균근 포자와 공생하는 15개의 포자공생세균 군집을 확인하였으며, NCBI database와 상동관계인 총 41개의 균주는 Bacillus, Lysinibacillus, Paenibacillus, Sphingomonas, Variovorax, Pseudomonas,Microbacterium, Chryseobacterium 의 8가지 속에 속하는 것을 확인하였다. 벼 종자로부터 종자 내생세군의 분리 및 특성을 확인한 결과, 6종의 종자로부터 총 18종의 균주를 분리하였으며, Bacillus, Microbacterium, Curtobacterium, Paenibacillus, Rhizobium,Sphingomonas, Xanthomonas, Herbaspirillum, Pseudomonas, Kosakonia, Enterobacter,Pantoea, Flavobacterium의 13가지 속에 속하는 것을 확인하였다. 내생균근 포자로부터 분리한 포자공생세균의 접종이 옥수수 유묘의 스트레스 내성 증진에 미치는 효과를 확인한 결과, 19종의 균주가 4%이상의 염분농도에서 생존이 가능한 것으로 나타났으며, 100 mM과 200 mM NaCl 염분 스트레스 조건에서 옥수수의 종자 발아율을 유의적으로 증가시키는 것으로 확인되었다. 0 mM NaCl 조건에서는 모든 균주가 옥수수 유묘의 초장과 뿌리 생장을 증가하였고, 25 mM NaCl 조건에서는 B. aryabhattai S210B15를 제외한 모든 균주가 옥수수 유묘의 생장에 유의적으로 증가시켰으며, 50 mM NaCl 에서는 B. aryabhattai S110B3와 B. aryabhattai S210B15는 옥수수 유묘의 초장을, P. koreensis S2CB35와 B. aryabhattai S210B15는 뿌리의 생장을 유의적으로 증가시켰다. 메타분석을 이용하여 염분스트레스 조건에서 내생균근의 접종에 따른 식물의 광합성 특성을 조사한 결과, 내생균근 종과 초본 및 목본 식물과 같은 생장 방식이 다른 요인들에 비해 식물의 반응에 더 중요한 것으로 확인되었다. 금속 및 중금속 토양에서 T-RFLP와 DGGE 분석을 통해 내생균근의 군집을 확인한 결과, F. mosseae와 R. intraradicesin가 모든 샘플에서 우점인 것으로 확인되었고, C. claroideum, F. caledonium, R. clarus, F. constrictum는 금속 및 중금속 농도에 민감한 것으로 나타났다. 염분 스트레스 조건에서 내생균근과 포자공생세균의 접종에 따른 식물체 생육증진 및 스트레스 완화 효과를 분석한 결과, 다양한 염분수준에서 내생균근과 포자공생세균의 동시접종 처리구에서 다른 처리구에 비해 옥수수의 생장이 유의적으로 증가하는 것을 확인하였고, 옥수수 내 스트레스 내성 관련 유전자 (ZmAKT2, ZmSOS1, ZmSKOR)의 발현을 분석하였다. T-RFLP 분석을 이용하여 부모세대와 자식세대의 벼 종자내생세균의 군집 분석을 통해 종자내생세균의 세대전달을 확인하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구는 간척지와 같은 고염분 지역을 다목적 토지로 활용할 뿐만 아니라 염해 반응에 따른 식물과 토양 미생물의 대사작용을 규명함으로써 스트레스 환경에서 지속적으로 식물의 스트레스에 대한 내성을 증진시키고 생산량을 향상시킬 수 있는 고효율의 식물생장촉진 미생물제제를 보다 효율적으로 활용할 수 있는 기술을 확립하였다고 사료된다. 본 연구는 간척농지의 염해 경감재배기술 개발과 염해지 토양의 효율적인 활용에 도움이 될 것이며 나아가 간척농지와 같은 작물 재배한계지 극복 기술 개발에 매우 중요한 자료가 될 것이다.
또한 본 연구는 다양한 스트레스 조건에서 토양 및 식물체 내 미생물의 유전적 및 기능적 다양성 분석을 통해 스트레스에 대한 미생물과 식물의 대사과정 변화를 보다 체계적으로 분석하고, 메타분석 및 미생물과 식물의 상호 작용 분석을 이용하여 스트레스 환경에서 미생물제제의 생존능을 향상시킬 수 있는 최적 미생물의 선발 및 접종방법을 확립하였다. 또한 미생물제제의 접종에 따른 식물체 내 스트레스 내성과 관련된 유전자 발현 및 토양 내 미생물 다양성 변화 분석을 통해 고효율 복합 미생물제제의 접종효과를 보다 명확하게 규명할수 있는 기술을 확립하였다고 평가된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 가. 연구수행 방법 ... 4
• 나. 연구수행결과 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 19
• 4. 참고문헌 ... 20
• 5. 연구성과 ... 21
• 대표적 연구실적 ... 31
• 끝페이지 ... 46