KR0158793B1 - 신균주 페니실리움속 f40362와 이를 이용한 미생물제초제 - Google Patents

신균주 페니실리움속 f40362와 이를 이용한 미생물제초제

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Abstract

본 발명은 신균주 페니실리움속(Penicillium sp.) F40362(KCTC 02636BP)이용한 미생물 제초제에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 크로버 및 유사잡초 병반으로부터 선발된 제초활성이 우수한 신균주 페니실리움속(Penicillium sp.)F40362 균이를 생물고분자물질, 미생물 안정제 및 농학적 허용 담체와 혼합하여 제조된 미생물제조체에 관한 것이다.

Description

신균주 페니실리움속(Penicillium sp.) F40362(기탁번호 : KCTC 0236BP)와 이를 이용한 미생물제초제
제1도는 본 발명의 페니실리움속(Penicillium sp.) F40362(KCTC 0236BP)균주의 구형 분생포자를 보여주는 전자현미경 사진이고(x3,540).
제2도는 본 발명 실험예 1에 따라 신균주를 제제화한 미생물제초제를 잔디밭 포장에 처리하여 크로버에 대한 제초활성 및 잔디에 대한 안정성을 나타내고 있는 사진이고,
제3도는 본 발명 실험예 2에 따라 신균주의 포자농도에 따른 제제화된 미생물제초제의 크로버에 대한 제초활성을 보여주고 있는 사진으로, 여기서(a)대조구,(b)1× 1010, (c) 1×109, (d) 1×108포자농도일때의 제초활성을 나타낸 것이며,
제4도는 본 발명 실험예 3에 따라 신균주를 제제화한 미생물제초제의 광엽잡초 및 단엽잡초에 대한 제초활성을 나타낸 것으로서, 여기서 (a)미국개기장, (b)바랭이, (c)수수, (d)돌피, (e)개밀, (f) 까마중, (g)자귀풀, (h)어저귀, (i) 도꼬마리 및 (j)메꽃을 나타낸다.
본 발명은 신균주 페니실리움속(Penicillium sp.) F40362와 이를 이용한 미생물 제초제에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 크로버 및 유사잡초 병반으로부터 선발된 제초활성이 우수한 신균주 페니실리움속(Penicillium sp.) F40362 균주와 이를 생물고분자물질, 미생물 안정제 및 농학적 허용 담체와 혼합하여 제조된 미생물 제초제에 관한 것이다.
현대인들의 생활수준이 향상됨에 따라, 골프장, 공원 또는 정원 등의 휴식 및 오락공간이 증가하게 되고 이의 이용이 증가함에 따라 잔디의 식재면적과 이용성이 증대되고 있다. 한편, 이의 유지관리에 있어서 잔디밭의 잡초 및 병충해의 방제는 주로 유기합성 농약에 의존하여 왔다. 그러나, 최근 많은 골프장과 농지에서 상기와 같은 유기합성 농약을 과다하게 사용함으로 인하여 저항성 병충해의 출현, 독성 및 환경오염이 심각한 사회적 문제로 대두되고 있다. 따라서, 농약의 사용을 줄일 수 있는 효과적인 잡초방제방법이 절실히 요구되고 있다.
일반적으로 잔디밭 및 초지에서는 다년생 콩과 잡초인 크로버(Trifolium repens L.)가 문제잡초로서 빈번히 발생하고 있다. 크로버는 초식가축의 목초로 사용되며, 더운 기후 지역에서는 월년생인 광엽잡초로서 척박한 토양 및 산성토양에서도 잘 견딜뿐만 아니라 추위와 더위 및 가뭄에도 강하다. 콩과식물은 주로 종자번식을 하지만, 크로버는 포복경 줄기에 의하여 포복성 생장을 한다. 뿌리는 섬유상이며, 줄기의 마디에서 뿌리가 내려 매트를 형성하고, 6∼7개월에 흰꽃이 핀다. 손으로 제거하기가 어렵고, 땅속 영양기관이 많아서 재생이 매우 잘되기 때문에 낮은 예취를 하여도 살아 남은 특징이 있어 방제하기 어려운 문제 잡초로 알려져 있다.
따라서, 상기와 같은 문제성 잡초인 크로버를 환경오염없이 효과적으로 방제하기 위해서는 환경적으로도 안전하며, 방제효과도 높은 방법인 미생물을 이용한 생물학적 방제법에 관한 연구가 많은 관심을 불러일으키고 있다.
생물학적 방제방법으로써 이미 개발되어 사용되고 있거나, 연구중인 대상 미생물의 대부분이 문제잡초에 병을 일으키는 진균류인데, 이를 이용한 생물학적 제제는 진균제초제(mycoherbicide)또는 미생물제초제(bioherbicide)로 불려지고 있다.
이러한 미생물 제초제로서 현재 상품화되어 있는 것으로는 상품명이 데바인(DeVine)인 애보트 래보러토리스 사제품이 있고, 콜레고(Collego, 에코겐 코오포레이션사 제품)가 장 알려져 있다. 이중 데바인은 아스클레피아다시에(Asclepiadaceae)잡초로서 감귤재배 농장에서 문제가 되는 잡초인 스트랭글라 바인(strangler Vine) 모레니아 오도라타(Morrenia odorate)에 대한 병원체인 파이토프토라 팔미보라(Phytophthora palmivora)를 액체제제로써 이용한 것이며, 콜레고는 콩과 벼 경작지의 문제잡초인 노던 조인터베치(northern jointvech) 에스치노메네 빌지니카(Aeschynomene virginica)에 대한 병원체인 콜레토트리춤 글로에오스포리오데즈(Colletotrichum gloeosporiodes)를 분제형태로 이용한 것이다.
그리고, 현재 개발중인 것으로는 땅콩 및 콩 경작지 중의 콩과 잡초인 며느리발톱(Cassia obtusifolia)과 커피센나(Cassia occidentalis)방제용 미생물 제초제로서 알타나리아 카시애(Alternaria cassiae)를 이용하는 미코겐사(Mycogen Ltd.)것과 아마와 밀경작지 중의 원형잎 매로우(Malva pusilla)방제용 미생물 제초제로서 콜레토트리춤 글로에오스포리오데즈(Colletotrichum gloeosporiodes)를 분제형태로 이용하는 필롬비오스사(Philom Bios Ltd.)의 것이 있다.
그리고, 현재 세계적으로 미생물 제초제로 개발하기 위하여 연구중인 식물병원진균으로는 다음과 같은 것들이 있다.; 콜레토트리춤 코코데즈( Colletotrichum coccodes), 콜레토트리춤 트롱카툼(c. truncatum), 콜레토트리춤 카프시시(C. capsici), 알타나리아 크라싸(Alternaria crassa), 알타나리아 헤리안티(A. helianthi), 엑세로히룸 모노세라스(Exserohilum monoceras), 엑세로히룸 툴키쿰(E. turcicum), 비폴라리스 하레펜즈(Bipolaris halepense), 비폴라리스 스피시스(B. sp.), 스크레로티니아 스크레로티오룸(Sclerotinia sclerotiorum), 스크레로티니아 미노르(S. minor). 마크로포미나 파세오리나(Macrophomina phaseolina), 포마 프로보씨스(Phoma proboscis), 푸사리움 옥시스포룸(Fusarium oxysporum), 셀코스포라 로드마니이(Cercospora rodmanii), 콘드로스테레움 풀푸레움(Chondrostereum purpureum), 아크레모니움 스피시스(Acremonium sp.), 에피코코소라스 네마토스포라스(Epicoccusorus nematosporas), 님비아 실피코라(Nimbya scirpicola).
그러나, 지금까지는 잔디 재배시 문제가 되고 있는 잡초인 크로버를 대상으로 하는 매생물 재초제에 관한 연구와 식물병원균으로써 페니실리움속(Penicillium sp.)균주를 이용하는 연구는 찾아볼 수가 없었다.
한편, 페니실리움속(Penicillium sp.)미생물은 병원균으로서 농산물 저장시 식물의 다육질, 괴경, 구경 등에서 일부 발생하는 것으로 알려져 있다. 즉, 마늘뿌리에 발생하는 푸른곰팡이병과 감귤과일의 상처부위에 발생하는 녹색곰팡이병의 원인균으로서 부패에 관련하는 것이 알려져 있으나, 지금까지 미생물제초제로서 연구중이거나 개발된 경우는 없다.
따라서, 본 발명자들은 이와 같은 상황하에서 크로버를 선택적으로 고사시킬 수 있는 미생물 제초제를 개발하고자 연구노력한 결과, 우선 전국 각지로부터 크로버 및 유사잡초 병반을 채취 수집하여 크로버에 대한 제초활성이 강한 균주를 분리하였으며 이를 페니실리움속(Penicillium sp.)미생물로 동정하고 이를 생물고분자 물질, 미생물 안정제 및 농학적 허용 담체와 함께 미생물 제초제로 제조함으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 제초활성, 특히 크로버에 대한 제초활성이 우수한 신균주 페니실리움속(Penicillium sp.) F40362(KCTC 0236BP)와 이를 이용한 미생물제초제를 제공하는 데 그 목적이 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 신균주 페니실리움속(Penicillium sp.) F40362(KCTC 0236BP)에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 신균주의 포자 102~1012개/㎏, 생물고분자 물질, 미생물 안정제 및 농학적 허용 담체로 이루어진 미생물 제초제에 관한 것을 포함한다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 제초활성, 특히 크로버에 대한 제처활성이 우수한 신균주 페니실리움속(Penicillium sp.) F40362에 관한 것으로서, 이 균주의 분리 및 동정은 다음과 같다.
[신균주의 분리]
전국 각지로부터 크로버 및 유사잡초 병반시료 100여점을 채취 수집하였다. 각 시료의 잎과 줄기에 형성된 병반부위를 흐르는 수돗물로 씻어 이물질을 제거한 후에 종이수건으로 수분을 완전치 제거하고, 약 1㎝크기로 잘라 1% 차아염소산나트륨(Sodium hypochloride)용액에서 약1분간 표면살균하여 포테토 덱스트로즈 아가(potato dextrose agar)배지상에서 곰팡이를 순수 분리하였다. 이렇게 분리된 980균주중에서 제초활성이 강한 한 균주를 선발하여 F40362로 명명하였다.
[신균주의 동정]
상기에서 분리된 미생물 F403692의 미생물학적 특성은 다음 표 1과 2 및 첨부도면 제 1 도에 나타낸 바와 같다.
상기 표 1 및 2의 결과로부터 본 발명의 신균주는 미생물학적으로 볼 때, 분생포자를 형성하는 불완전균강(Deuteromycotina)에 속하는 사상균으로서 포자의 모양은 구형이고 분생자 모양은 원주형, 분생자 가지형태는 단순형 또는 1기형이었으며, 분생자 표면형태는 매끈하였다. 경자는 플라스크형이고 균핵은 존재하지 않았다. 상기 방법으로 선별된 본 발명의 신균주는 자실체의 형태적 특징 등 제반 미생물할적인 특징은 삼손(R.A. Samson)등이 편저한 페니실리움류 도감(네덜란드 국립과학 예술대학 연구소 발행)에 기재된 종래의 페니실리움속 균주와 비슷하나, 체초활성에 의해 판단할때 종래 페니실리움속 균주와는 계통학적으로 명확히 다름을 확인하였다.
따라서, 상기 균주를 한국과학기술연구원 부설 생명공학연구소내 유전자원센타에 1996년 3월 19일자로 수탁하고, 기탁번호 KCTC 0236BP를 부여받았다.
본 발명의 신균주는 자연상태에서 크로버에 특이적으로 침입하여 크로버를 고사시키는 특성을 갖는다.
본 발명의 신규주를 미생물제초제로 사용하기 위해서는 신균주의 포자현탁액을 분무 접종함으로써 지속적으로 크로버를 고사시킬 수 있다. 또한, 화학합성에 의하여 생산된 화학제초제의 남용을 줄임으로써 자연환경을 보존하고 농축산물을 안전하게 생산할 수 있어서 그 실용성이 우수하다.
또한, 포장에서의 안전성과 지속적인 제초활성을 유지하도록 하기 위하여 생물고분자물질(biopolymer, 미생물 안정제 및 농학적 허용 담체 등을 이용하여 미생물제초제로 제제화한다. 이때, 생물농약의 제제화에 쓰이는 생물고분자물질은 쌀, 밀 옥수수, 콩, 기장, 감자 또는 고구마 등의 전분과 한천, 젤라틴, 폴리젤라튜로닉 에시드, 키토산, 카르복시메틸셀룰로오즈, 왁스 또는 껌 등을 사용할 수 있다. 미생물안정제로는 글리세롤, 스킴밀크, 동물성 또는 식물성 기름 등과 다양한 탄소원과 질소원 등의 영양 물질, 또는 미량원소 등을 사용할 수도 있다. 그 밖에 부유할 수 있는 생물농약제제화하기 위한 담체로는 쌀기울, 밀기울, 보리기울, 밀짚, 보리짚, 볏짚등을 사용할 수 있다. 미생물 제초제의 미생물 포자 농도범위는 그람당 10 ~10 포자를 사용하며, 일반적으로 사용되는 유효농도는 그람당 10 ~10 포자농도이다.
본 발명에서는 미생물 제초제를 농지 및 초지에 사용할때의 용량은 페니실리움속 균주의 포자량을 10포자/g으로 계산하여 1a당 미생물 제초제 80∼90g정도를 사용하는 것이 적당하다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것을 아니다.
[실시예 : 신균주의 분리]
병반이 형성된 크로버 및 우사잡초를 채집하였다. 병반부위를 잘 씻은 후 수분을 제거하고 약 1㎝길이의 잎 조각으로 잘랐다. 이 조각들을 1분간 1% 차아염소산나트륨 용액에 담가 표면살균하였다. 표면살균된 병반조각을 멸균증류수로 3회 세척하고 포테토 덱스트로오즈 아가(potato dexatrose agar)배지상에 놓았다. 25℃에서 3∼5일간 정치배양시킨후 생장한 곰팡이 균사 끝(tip)부분을 현미경하에서 단일 균사형태로 분리하고 재배양하여 980개의 균주를 순수분리하였다. 분리된 균주중 배양적 특성이 우수하고 크로버에 대한 병원성이 강한 균주를 선발하여 이를 F40362로 명명하였다.
[실험예: 신균주의 크로버에 대한 제초활성 및 잔디에 대한 안정성 테스트]
상기 실시예로부터 분리된 신균주로부터 잡초에 대한 병원성 확인 및 제초활성은 전식물체 실험(whole plant test)에 의해 측정할 수 있다.
제초활성을 가지는지의 여부는 균주의 포자 현탁액을 대상 잡초에 분무처리하여 확인하였다. 즉, 선별된 신균주를 포테토 덱스트로오즈 아가(potato dextrose agar)배지상에서 10일간 25℃로 배양하여 포자의 형성을 촉진시켰다. 수득한 포자를 2 × 10 포자/㎖의 농도를 멸균수에 현탁하여 소형 비닐포트(40㎠)에서 3∼4엽기로 자란크로버에 4㎖씩 처리하였으며, 동일한 방법으로 한국 들잔디(Zoysia japonica)에도 처리하여 제초작용을 1주일 후에 관찰하였다. 그리고, 선발균주의 제초활성을 -또는 +++의 4단계에 의하여 평가하였다. 그 결과를 다음 표3에 나타내었으며, 이를 직접적으로 잔디밭에 살포하여 크로버에 대한 제초활성을 관찰하여 그 결과를 첨부도면 제 2 도에 나타내었다.
(주)(1)페니실리움속(Penicillium sp.)
(2)알타나리아속(Alternaria sp.)
(3)푸사리움속(Fusarium sp.)
+++죽음, +++성장을 상당히 억제함, +성장을 약간 억제함, -영향없음
상기 표 3의 결과로부터 대조구로 사용한 미생물의 경우 크로버와 잔디에 대해서 아무런 제초작용이 없으나, 본 발명의 신균주는 크로버에 대해서는 제초작용을 나타낸 반면 잔디에 대해서는 작용하지 않았다. 한편, 첨부도면 제 2 도에서와 같이 신균주를 이용한 미생물 제초제를 살포한 군(a)과 처리하지 않은 군(b)은 확연히 크로버에 대한 제초활성에 차이를 나타냄을 알 수 있다.
실험예2: 페니실리움속 균주를 함유하는 잡초 방제 조성물의 제조와 선택성 제초효과
본 발명에서 미생물 농약으로 활성하기 위한 미생물 제초제의 제조과정은 다음과 같다.
쌀기울(rice bran) 200g에 멸균수 300㎖을 부어 쌀기울에 수분이 완전히 스며들도록 한 다음 삼각플라스크(1ℓ)에 넣어 121℃에서 30분간 멸균하고, 충분히 식힌 다음 균을 접종하였다. 그 후 25℃에서 10일긴 배양하여 포자가 충분히 형성되도록 하였다. 500㎖의 멸균수에 옥수수전분(corn starch) 20g, 한천(agar)7g을 넣고, 121℃에서 30분간 멸균하여 젤라틴화시킨 다음 약 40℃로 식혔다. 이것을 앞서 쌀기울 배지에서 배양하여 충분히 형성된 포자가 들어있는 삼각플라스크에 부어서 섞는다. 이 혼합액을 금속 접시에 옮겨 굳혔다. 완전히 굳으면 작은 조작으로 분쇄하고, 배기소(fume hood)에서 12시간 이상 건조하여 제제화하였다.
상기의 조성물을 정리하면, 페니실리움균의 포자와 쌀기울25%, 옥수수전분2.5%, 한천 0.9%등의 비교적 저렴하고 간단한 조성물을 함유하고 있다. 이와 같은 방법으로 제제화된 미생물 제초제를 1×10 , 1×10 , 1×10 및 1×10 포자/g의 농도별로 멸균수에 현탁하여 크로버와 잔디에 처리하고 그 제초작용을 1주일 후에 관찰하였다.
균주의 제초작용을 상기 실험예 1에서와 유사한 기준에 의해서 평가하였다. 그 결과는 다음 표 4에서 나타낸 바와 같다. 한편, 신균주의 미생물 제초제의 포자농도별 제초활성을 첨부도면 제3도에 나타내었는바, (a)는 처리하지 않은 대조구이고,(b)는 1×10 , (c)는 1×10 , (d)는 1×10 농도일 때의 제초활성을 나타낸다.
(주)(1)페니실리움속(Penicillium sp.)
(2)알타나리아속(Alternaria sp.)
(3)푸사리움속(Fusarium sp.)
+++죽음, ++성장을 상당히 억제함, +성장을 약간 억제함, -영향없음
상기 표 4의 결과로부터 1×10 포자/g이상으로 처리하였을 때 크로버에 대해서는 강력한 제초활성을 나타내며, 1×10 포자/g을 처리하였을 때에도 잔디에 대해서는 아무런 영향이 없는 선택성을 나타내었다. 또한, 첨부도면 제 3 도의 결과로부터 포자농도가 상승할수록 그 제초활성이 우수함을 알 수 있다.
[실험예3: 다양한 잡초에 대한 제초활성]
상기 실험예2에 따라 제제화된 미생물제초제를 플라스틱 사각포트(350㎠)에서 3∼4엽기 자란 돌피, 개밀, 바랭이, 미역개기장 등의 단엽잡초와 까마중, 자귀풀, 어저귀, 도꼬마리, 메꽃 등의 다양한 광엽잡초에 분무살포하여 제초작용을 평가하였다. 처리 14일 후에 각 잡초에 대한 본 발명의 미생물제초제의 제초활성을 평가하였으며, 그 결과를 다음 표 5 및 첨부도면 제 4 도에 나타내었다.
(주) +++죽음, ++성장을 상당히 억제함, +성장을 약간 억제함. -영향엾음
상기 표 및 첨부도면 제4도의 결과로부터 본 발명의 페니실리움속(Penicillium sp.)F40362균주는 크로버 뿐만 아니라 광엽잡초인 까마중(f), 자귀풀(g), 도꼬마리(i), 메꽃(j) 및 단엽잡초인 바랭이(b), 돌피(d)등의 다수의 잡초종에 대하여도 높은 제초활성을 가지며, 특히 까마중(f), 메꽃(j)에는 탁월한 제초효과를 보여 주었다.
이와 같은 결과로부터 본 발명의 신균주를 이용한 미생물 제초제를 잔디밭에 처리한 경우는 크로버에 대한 선택적 제초활성을 나타내며, 초지에 처리하는 경우 광엽 및 단엽잡초에 대한 제초활성을 나타냄을 알 수 있다.

Claims (6)

  1. 신균주 페니실리움속(Penicillium sp.)F40362(KCTC 0236BP)
  2. 제1항의 신균주의 포자 102~1012개/㎏와 생물고분자 물질, 미생물 안정제 및 농학적 허용 담체로 이루어진 미생물 제초제.
  3. 제2항에 있어서, 상기 생물고분자 물질은 쌀전분, 밀전분, 옥수수 전분, 콩 전분, 기장 전분, 감자 전분, 고구마 전분, 한천, 젤라틴, 폴리젤라튜로닉 애시드, 키토산, 카르복시메틸셀룰로오즈, 왁스 및 껌 중에서 선택된 1종 이상의 것임을 특징으로 하는 미생물 제초제
  4. 제2항에 있어서, 상기 미생물 안정제는 글리세롤, 스킴밀크, 동물성 기름, 식물성 기름, 탄소원, 질소원 및 미량원소 중에서 선택된 1종 이상의 것임을 특징으로 하는 미생물 제초제.
  5. 제2항에 있어서, 상기 농학적 허용 담체는 쌀기울, 밀기울, 보리기울, 밀짚, 보리짚 및 볏짚 중에서 선택된 1종 이상의 것임을 특징으로 하는 미생물 제초제.
  6. 제2항의 미생물 제초제를 크로버 방제에 사용하는 방법.
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