KR0183517B1 - 식물생장 촉진성 조성물 및 이를 포함하는 미생물제제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식물생장 촉진성 조성물, 그 제조방법 및 이용방법을 개시한다. 본 발명의 조성물은 팩틴과, 알긴산, 콜로이드키틴, 키토산, 라미나린, 카르복시메틸셀룰로오스 중의 적어도 하나와, 필요에 따라 글리세롤과 황산암모늄을 포함하고 있어서, 환경오염 문제를 일으킴이 없이 식물생장을 촉진할 수 있으며, 항균성 미생물을 포함하는 식물의 병해 방제용 미생물제제의 제조시 향균성 미생물의 생존성을 안정하게 유지시킬 수 있는 전달매체로서도 효과적으로 이용된다.

Description

식물생장 촉진성 조성물 및 이를 포함하는 미생물제제

본 발명은 식물생장 촉진성 조성물, 그 제조방법 및 이용방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 식물의 생장을 촉진하는 특성을 가지고 있는 식물생장 촉진성 조성물, 그 제조방법 및 이 조성물을 식물이 성장하고 있는 토양의 리조스피아(rhizosphere)에 착생하는 곰팡이 병원균을 제어하는 특성을 가지고 있는 향균성 미생물 균주를 포함하는 미생물제제의 제조시 이러한 항균성 미생물 균주의 생존성을 안정화시키기에 적합한 전달매체로서 이용하는 방법에 관한 것이다.

토양에 존재하는 곰팡이류의 병원균들은 농업과 원예산업에 커다란 경제적 손실을 야기하고 있다. 피씨움(Pythium spp.), 라이족토니아(Rhizoctonia spp.), 피토프쏘라(Phytophthora spp.), 푸사리움(Fusarium spp.), 베르티실리움(Verticilium spp.), 스클레로티니아(Sclerotinia spp.)와 스클레로티움(Sclerotium spp.) 등은 흔히 발견되는 주요한 곰팡이류의 병원균들이다. 이들은 농작물과 원예작물의 씨앗 썩음병, 뿌리 썩음병, 모잘록병, 잎 또는 줄기 썩음병, 시들음병등을 일으킨다. 특히 피씨움, 라이족토니아와 피토프쏘라 등은 다양한 종의 식물에 질병을 유발시키고, 그 감염속도가 매우 빠르므로 경작자들은 식물의 질병 방제를 위하여 여러 가지 종류의 곰팡이 살균제를 혼합하여 사용하고 있다. 즉, 여러 가지 살균제가 혼합되어 있는 복합살균제중 적어도 한 종류는 식물의 질병을 제어할 것이라는 단순한 가정하에 복합살균제 등을 주기적으로 사용하고 있는 것이다. 또한, 이와 함께 농작물의 생산성을 향상시키기 위해 다양한 종류의 합성비료도 이용하고 있다. 그러나, 합성비료의 사용에 의해 농작물의 생산성을 증가시킬 수 있고 곰팡이 살균제의 집중적인 사용에 의해 곰팡이로 인한 질병을 제어할 수 있다고 하더라도, 합성비료의 다량 사용은 자연환경이나 사람의 건강상 좋지 않은 결과를 초래하는 한편, 새로운 질병이 계속적으로 발생될 뿐만 아니라 내성을 가진 곰팡이 병원균의 출현으로 식물병의 효과적인 방제가 점차 어려워지고 있다.

화학적으로 합성된 농약의 사용외에도, 습열처리, 태양복사 및 훈증등의 방법이 묘포와 재배지의 농작물에 대해 사용되었는데, 이러한 처리방법들은 식물의 병원균 제어에 유익한 토착 미생물을 멸종시킬 수 있을 뿐만 아니라, 특히 맹독성의 합성농약은 심각한 환경오염 문제도 야기하고 있다. 이들 합성농약은 또한 씻겨서 손실되는 량을 감안하여 대량 사용되고 있어서 그것이 가져오는 환경오염 문제 등은 매우 심각하다. 또한, 리조스피아 토양으로의 침투성이 미약하여 식물의 뿌리에 발생되는 질병을 제어하기가 어려우며 1회 사용만으로는 재배기간 동안 식물 병원균 방제를 기대할 수 없는 실정이다.

그러므로, 식물의 생장을 촉진하고 질병을 방제하기 위하여 리조스피아에 착생하는 특정의 미생물을 이용하는 것이 경제적이며 환경보호측면에서도 보다 효과적이다. 따라서, 자연적으로 분해될 수 있는 비료와 미생물을 이용한 미생물제제에 대한 연구가 활발하게 이루어져 왔다.

이와 관련하여, 자연으로부터 향균성이 뛰어난 신규의 미생물을 분리해내는 경우 이들을 토양이나 식물의 종자 등에 직접 처리하기 보다는 이들을 포함하는 미생물제제의 형태로 이용하는 것이 효과적이다. 따라서, 상기와 같은 미생물제제의 제조시 미생물의 활성을 일정 수준이상으로 유지시킬 수 있는 미생물 전달매체 조성물에 대한 중요성도 크게 부각되었다.

EP 공개 제 0294053호에는 N-아실 락탐 화합물을 미생물 균주의 전달매체로 이용하는 기술이 개시되어 있고, 미합중국특허 제4,595,589호에는 토탄(peat)을 주성분으로 하는 현탁액 상태의 미생물 전달매체 조성물이 개시되어 있고, 미합중국특허 제5,403,584호에는 초탄(peat moss), 모래와 옥수수를 주성분으로 하는 미생물 전달매체 조성물에 대해 개시되어 있다. 이중 EP 특허는 화학적으로 합성된 화합물을 이용하고 있는 데서 오는 문제점을 여전히 안고 있고, 상기 미국 특허에 개시되어 있는 조성물은 모두 자연에서 얻어지는 물질들로 이루어지므로 환경오염 문제를 해결하는데는 도움이 되지만, 그 성분상의 문제로 인해 멸균 후 분말상으로 제조되기가 용이하지 않고 또한 현탁액상으로도 안정하게 유지되기가 곤란하여 식물의 종자에 직접 처리하는 경우에 그다지 효과적이지 않을 뿐만 아니라 보다 중요한 것은 이들이 식물생장을 촉진하는 비료물질로서 또는 효과적인 미생물 전달매체로서 작용하기에는 부족하다는 사실이다.

즉, 식물생장 촉진성 조성물 및 미생물 전달매체 조성물로서 무엇보다도 중요한 것은, 그 조성물이 다소의 영양원으로 가지고 있어야 한다는 것과 미생물 전달매체 조성물의 보관과정에서 미생물의 생존성을 최대로 유지하면서 그 효소작용은 최저의 수준으로 유지하다가 실제로 식물에 처리시에는 효소활성이 왕성하게 이루어져야 한다는 것이다. 이를 위해서는 상기 조성물이 일정 수준의 탄소원, 질소원을 포함하고 있어야 할 필요가 있다. 그러나, 상기 특허에 개시되어 있는 종래의 조성물들은 주로 미생물의 전달매체로서의 기능이 주이며 그 성분상 보관과정에서 항균성 미생물의 생존성과 활성을 안정하게 유지시키기에는 부족한 것이었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 환경오염 문제를 일으키지 않으면서 식물의 생장을 촉진할 수 있는 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 미생물 전달매체로서의 상기 조성물의 이용방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 팩틴 0.1-16중량%와 알긴산, 콜로이드키틴, 키토산, 라미나린 및 카르복시메틸셀룰로오스로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 성분 0.5-50중량%와 나머지 량의 물을 포함하는 식물생장 촉진성 조성물이 제공된다.

바람직하기로는, 상기 조성물은 상기 조성물 중량에 대하여 0.1-5중량%의 글리세롤을 더 포함하며, 보다 바람직하기로는 0.03-1.0중량%의 질산암모늄 또는 황산암모늄을 더 포함한다.

바람직하기로는, 상기 식물은 특별히 제한되지는 않으나 보다 바람직하기로는 오이, 토마토, 인삼, 고추, 상치이다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 팩틴 0.1-16중량%와 알긴산, 콜로이드키틴, 키토산, 라미나린 및 카르복시메틸셀룰로오스로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 성분 0.5-50중량%와 그 나머지량의 물을 균일하게 혼합하는 단계를 포함하는 식물생장 촉진성 조성물의 제조방법이 제공된다.

바람직하기로는, 상기 혼합단계에 있어서, 상기 혼합물 중량에 대하여 0.1-5중량%의 글리세롤을 더 혼합하거나, 0.03-1.0중량%의 질산암모늄 또는 황산암모늄을 더 혼합한다.

바람직하기로는, 상기 멸균은 일반적인 액체 배지 제조시 이용되는 통상의 멸균방법에 의해 이루어지며, 보다 바람직하기로는 상기 멸균 후 상기 멸균된 조성물의 냉각단계와 멸균포장단계를 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 곰팡이 병원균을 제어하는데 효과적인 향균성 미생물을 포함하는 식물병해방제용 미생물제제의 제조시, 상기 본 발명의 조성물을 향균성 미생물의 생존성을 높은 수준으로 유지시킬 수 있는 전달매체로서 이용하는 방법을 제공하는 것이다.

바람직하기로는, 상기 향균성 미생물의 스트렙토마이세스 속의 균주이다.

또한, 상기 향균성 미생물은 펠티나제, 키티나제, 알기나제, 셀룰라아제, 글루카나제 효소활성 중 적어도 하나의 효소활성을 가지고 있는 것이며, 바람직하기로는 트리코더마(Trichoderma spp.), 슈도모나스(Pseudomonas spp.), 바실러스(Bacillus spp.), 글리오클라디움(Gliocladium spp.), 부르클리올데리아(Burklioderia spp.), 악티노플랜즈(Actinoplanes spp.)속의 균주 중의 하나이다.

본 발명의 조성물은 충분한 탄소원과 질소원을 포함하고 있어서 그 자체로서 식물의 생장을 촉진시키는 작용을 가지며, 미생물의 생존성을 일정 수준 이상으로 유지하는데 매우 유리하며, 그 성분상 식물의 생장을 촉진시키기에 충분하다. 각 조성의 특별한 작용에 대해서 알아 보면, 펙틴은 안정성과 점성을 주어 식물의 종자나 뿌리 표면에 도입된 미생물의 착생을 도와주며 펙티나제 효소 활성을 가지고 있는 미생물에 대해서는 탄소원으로 작용한다. 알긴산 등도 펙틴과 유사한 작용을 하며 황산암모늄과 질산암모늄은 질소원으로 작용한다.

이하, 실시예를 참고로 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.

[실시예 1-7 : 조성물의 제조]

환경오염 문제를 일으킴이 없이 식물생장을 촉진하기에 적합한 본 발명의 조성물을 하기 표 1에 기재되어 있는 성분과 조성으로 혼합하였다. 이어서, 121℃에서 40분간 습열멸균한 다음 실온으로 냉각시켜 액체형 조성물을 제조하였다.

[실시예 8 : 평가시험]

본 발명의 조성물의 식물생장촉진기능과 미생물 전달매체로서의 기능을 알아보기 위한 평가시험을 실시하였다.

식물생장촉진기능은 상기 조성물의 처리에 의해 농작물의 발아율과 건실하게 생장하는 비율이 증가하는 지의 여부를 측정함으로써 이루어졌고, 미생물 전달매체로서의 기능은 항균성 미생물 균주를 포함하는 미생물제제로 제조된 후 그 보관과정에서 항균성 미생물 균주의 생존성을 안정하게 유지시키는 지에 대해 알아보는 것으로서 측정하였다.

(1) 스트렙토마이세스 균주에 대한 생존성 측정시험

항균성 스트렙토마이세스 균주로는 본 발명자가 토양으로부터 분리한 신규의 균주인 스트렙토마이세스 속 균주 CYD 10과 스트렙토마이세스 모스코우 WYE 117을 이용하였다. 이들 균주들은 부다페스트 조약에 따라 1996년 1월 8일자로 대한민국 대전광역시 소재의 생명공학연구소 내 유전자은행(Korean Collection for Type Cultures, Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology)에 기탁번호 KCTC 0223BP 및 KCTC 0222BP로 각각 기탁되었다.

이들 균주를 1리터의 변형된 벤넷 액체배지에서 각각 배양하였다. 변형된 벤넷(modified bennett) 액체배지는 1리터의 증류수에 2g의 이스트 추출물, 2g의 비프 추출물, 2g의 펩톤, 10g의 글루코오스와 니스타틴 5㎍/ml로 구성하였으며, pH는 6.5-7.5 로 조정하였다. 배양 후 균사 및 포자를 회수하였다. 회수된 균사 및 포자를 실시예 1-7에서 제조된 각각의 멸균된 조성물에 혼합하여 미생물제제를 제조하였다. 미생물 균주를 상기 미생물 전달매체로서의 조성물에 혼합시 상기 미생물 균주가 전달매체 1ml당 콜로니형성단위(colony forming unit:cfu)로서 하기 표 2에 도시되어 있는 정도로 존재하도록 혼합하였다. 이렇게 하여 제조된 균주와 조성물의 혼합물을 3개월 동안 4℃에서 냉장보관하였다.

생존성 측정 시험은 다음과 같은 방법으로 실시하였다.

미생물 균주와 전달매체를 혼합하여 얻어진 액체형 미생물제제를 24시간 경과 후 일정량(1ml)취하여 멸균된 증류수 9ml에 균일하게 혼합하고 이어서 일련의 희석법에 따라 희석하여 상기 변형된 벤넷 한천 배지(변형된 벤넷 액체 배지에 한천 1.8중량% 추가)에 0.1ml 접종하여 약 28℃에서 1주일 동안 배양한 다음 콜로니의 수를 측정하였다. 3개월 동안 냉장보관한 후 마찬가지 방법으로 미생물 균주의 개체수를 측정하여 그 생존율을 하기 표 2에 나타내었다.

(2) 기타 균주에 대한 생존성 측정시험

기타 균주로서, 트리코더마, 슈도모나스 및 바실러스에 대해 본 발명의 조성물에서의 생존성 시험을 실시하였다.

이들 균주들은 모두 본 발명자가 토양으로부터 순수분리한 것으로서, 트리코더마 균주 S64, 슈도모나스 균주 K24, 슈도모나스 플루오르센스(P. flourescens) K31, 바실러스 균주 T13 및 T47로 명명된 것들과 ATCC(American Type Culture Collection)로부터 입수한 트리코더마 하르지아눔(T. harzianum) T12 (ATCC 56678)이다.

이들 균주 중 트리코더마 균주의 균체생상은 PDA(Potato Dextrose Agar) 배지 (Difco)를 이용하여 25℃에서 7일간 배양한 후 멸균된 증류수를 이용하여 포자를 회수함으로써 이루어졌다.

슈도모나스 균주들의 균체생산은 멸균한 50ml의 KB (King's B) 액체배지 (2.0프로테오스 펩톤 No.3, 1.0글리세롤, 0.15MgSO, 0.15KHPO)를 이용하여 28℃에서 135rpm으로 진탕하면거 배양한 후 원심분리(6000rpm, 10분 하여 세포를 회수하는 방법에 의해 이루어졌다.

또한, 바실러스 균주의 균체생산은 멸균된 50ml의 트립티카아제소이(Tryticase soy) 액체배지 (TSB 배지:Difco)를 이용하여 33℃에서 135rpm으로 진탕하면서 16-48시간 배양한 후 원심분리하여 세포를 회수함으로써 이루어졌다.

이들 각각의 균주를 실시예 7에서 제조된 조성물에 혼합하여 4℃에서 7주간 보관한 다음 상기 스트렙토마이세스에 대해 실시된 것과 동일한 방법으로 그 생존성을 측정하여 표 3에 나타내었다.

상기 표 2와 표 3으로부터, 본 발명의 조성물은 농작물의 병해 방제를 위한 미생물제제의 제조시 스트렙토마이세스 뿐만 아니라, 그 밖의 미생물로서 향균성 물질을 생산하거나 펙티나제, 키티나제, 글루카나제, 알기나제, 셀룰라아제 등의 효소활성을 가지고 있는 미생물의 전달매체로서 효과적으로 이용될 수 있다는 것을 알 수 있다.

(3) 오이 종자에 대한 발아율 및 파종시험

상기 기타 균주로서 이용된 트리코더마, 슈도모나스 및 바실러스 균주들을 이용하여 미생물제제를 제조한 다음 이를 이용하여 오이 종자에 대해 발아율 및 파종 시험을 실시하였다.

상기 각각의 균주에 대해 얻은 균체를 상기 실시예 7에 따라 제조한 액체 조성물 1ml당 cfu가 10 이상이 되도록 균일하게 혼합하였다. 이렇게 하여 얻은 각각의 미생물 균주와 액체형 조성물이 혼합되어 있는 미생물제제를 오이 종자에 처리하였다. 본 발명의 조성물은 액체형으로 되어 있어서, 식물의 종자나 토양에 처리하기가 용이하다. 이때, 파종 토양으로는 충청북도 괴산군 불정면에서 채취한 토양을 사용하였다. 파종을 한 다음 일정 간격으로 수분을 공급하면서 형광램프를 이용하여 하루 12시간씩 광을 공급하고 25℃로 유지되는 그린하우스에서 2주간 재배하였다. 오이 종자의 발아에 대해 주기적으로 기록하고, 아무 것도 처리하지 않은 비처리 대조군과 실시예 7의 액체형 조성물만을 처리한 경우와 미생물 균주를 포함하는 미생물제제를 처리한 경우 각각에 대해 최종 발아율과 건실한 식물체의 묘종비율을 측정하여 하기 표 4에 나타내었다.

표 4에 나타나 있듯이, 본 발명의 액체형 조성물은 그 자체만으로도 식물의 발아율을 높이고 건실한 오이묘종 생성비율도 훨씬 증가시킬 수 있어서 식물생장 촉진성 조성물로서 우수하며, 상기 균주들을 포함하는 미생물제제의 제조시 이들 균주들의 전달매체로서 매우 효과적으로 이용될 수 있다.

이상 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 액체형 조성물은 식물의 생장을 촉진하는 작용뿐만 아니라 식물병해 방제를 위한 미생물제제 제조시 미생물의 전달매체로서의 특성이 우수하며 환경오염 문제도 전혀 일으키지 않는다.

Claims (9)

1. 팩틴 0.1-16중량%와 알긴산, 콜로이드키틴, 키토산, 라미나린 및 카르복시메틸셀룰로오스가 임의의 비율로 있는 혼합물 0.5-50중량%와 그 나머지량의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물생장 촉진성 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 조성물에 대하여 0.1-5중량%의 글리세롤을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식물생장 촉진성 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 조성물에 대하여 0.03-1.0중량%의 질소원을 더 포함하며, 상기 질소원이 질산암모늄 또는 황산암모늄인 것을 특징으로 하는 식물생장 촉진성 조성물.
4. 제1항에 있어서, 상기 식물이 토마토, 오이, 고추, 인삼, 상치인 것을 특징으로 하는 식물생장 촉진성 조성물.
5. 식물병해를 방제하기 위한 항균성 미생물과 제1항 내지 4항중 어느 한 항에 따른 식물생장 촉진성 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 미생물제제.
6. 제5항에 있어서, 상기 항균성 미생물이 스트렙토마이세스 속의 균주인 것을 특징으로 하는 미생물제제.
7. 제5항에 있어서, 상기 항균성 미생물이 펙티나제, 키티나제, 알기나제, 셀룰라아제, 글루카나제 효소활성 중 적어도 하나의 효소활성을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 미생물제제.
8. 제7항에 있어서, 상기 항균성 미생물이 트리코더마속의 균주, 슈도모나스 속의 균주, 바실러스 속의 균주, 글리오클라디움 속의 균주, 부르클리올데리아 속의 균주 및 악티노플랜즈 속의 균주 중의 하나인 것을 특징으로 하는 미생물제제.
9. 제5항에 있어서, 상기 식물이 오이, 고추, 인삼, 토마토, 상치인 것을 특징으로 하는 미생물제제.