KR100336245B1 - 새로운 바실러스 속 케이오 717 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부엽토 및 토양에서 분리한 인·축 분뇨의 악취 및 인시목 해충의제어에 효과가 우수한 바실러스 속(Bacillussp.)의 새로운 균주에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 95℃ 이상에서도 생육이 가능한 고온성 균으로 인시목 해충에 대해서는 마비증을 일으키는 반면 척추동물 및 육식성의 곤충에 대해서는 무독한 바실러스 속 KO 717 (Bacillussp. KO 717; 기탁기관 : 생명공학연구소, 수탁일 : 1999년 12월 30일, 수탁번호 : KCTC 8980P)에 관한 것이다.

Description

새로운 바실러스 속 케이오 717 {New Bacillus sp. KO 717}

본 발명은 부엽토 및 토양에서 분리한 바실러스 속(Bacillussp.)의 새로운 균주에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 인·축 분뇨의 악취 및 인시목의 해충제어에 효과가 우수한 바실러스 속 KO 717 (Bacillussp. KO 717; 기탁기관 : 생명공학연구소, 수탁일 : 1999년 12월 30일, 수탁번호 : KCTC 8980P)에 관한 것이다.

세계적으로 환경보호에 대한 관심이 높아지면서 유기합성 살충제의 남용에 의한 환경오염과 생태계 파괴 등이 문제점으로 제기됨에 따라 유기합성살충제의 사용을 점점 규제하고 있으며, 그 대안으로서 생물학적 살충제에 대한 연구개발이 활발하게 이루어지고 있다. 생물학적 살충제 중에는 특히 바실러스 속의 균주를 사용하는 살충제들이 다수 있는데 바실러스 균주를 이용한 살충제제는 균체내 내독소 단백질이 수시간내에 해충을 사멸시킬 수 있어, 유기합성 살충제와 경쟁할 수 있는 살충력을 가지므로 미생물 살충제 중에서도 각광을 받고 있다.

일반적으로 바실러스 속(Bacillussp.)은 호기성 포자형성 세균이며, 다양한화학합성 종속영양 세균으로서 광범위한 유기화합물(당, 아미노산, 유기산 등)을 호흡기질로 이용할 수 있으며, 일부의 균종은 탄수화물을 발효할 수 있다. 특정한 생리적인 특징을 가진 것으로는 고도의 고온성 균으로 65℃ 이상의 고온에서도 생육이 가능하며 저온에서는 생육할 수 없다. 이들을 제외한 대부분은 중온균으로 최적온도가 30∼45℃의 범위이며 다수의 균종은 주모성의 편모에 의한 운동성을 나타낸다. 특히 바실러스 투린지엔시스(Bacillus thuringiensis) 등과 같은 바실러스 속의 특정 균주들은 무공해 미생물 살충제로 이미 오래전부터 미국 등의 선진국에서 개발되어 상업화되었으며, 우리자라에서도 투리사이드(산도스사, 미국), 센타리(애보트사, 미국) 등이 수입되어 시판되고 있다 (국내 공개특허공보 1999-69306호 참조).

한편, 축산농가에서는 매일 매일 발생하는 가축의 분뇨를 청소하고 별도로 고가의 폐수처리시설을 설치해야 하는 등 가축의 분뇨처리에 많은 어려움을 겪고 있으며, 미처 처리되지 않은 분뇨가 부패하면서 발생시키는 해충과 유해가스, 악취는 농촌을 오염시키고 농촌의 환경을 더욱 열악하게 하는 요인이 되고 있다.

이에 따라 가축분뇨처리를 위해 톱밥발효미생물을 이용하는 방법이 개발되어 있는데, 이는 자연중에 끊임없이 일어나는 발효미생물의 작용에 의해 유기물질이 생화학적으로 분해되는 퇴비화 과정을 양축장에 응용하는 것으로서, 축사에 일정비율의 톱밥을 깔고 그 속에 발효미생물균제 또는 효소, 발효촉진제 등을 혼합해서 유해세균의 증식을 막으면서 톱밥을 발효시켜서 그 위에 가축을 사육하는 방법이다. 이 방법에 의하면 양축 폐수를 축사의 밖으로 흘려보내지 않기 때문에 별도의폐수처리시설이 필요없고 매일 분뇨를 청소해햐 하는 번거로움을 덜어주며 아울러 전체적인 환경개선으로 가축의 성장촉진, 질병예방, 스트레스감소 등에도 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 그러나, 이 방법은 호기성 미생물을 이용하기 때문에 수시로 톱밥을 뒤집어주어야 하며 이를 계속하지 않는 경우 발효상이 질척거리게 되어 발효가 되지 않고 부패하게 되는 등 관리상 상당한 주의를 요하고, 설치 수개월 후에는 축사내의 지표면이 뜨겁게 달아올라 가축의 탈수현상, 호흡곤란 등의 장애원인이 되기도 하므로 새로운 문제점으로 지적되고 있다.

또한, 톱밥발효미생물을 이용하는 상기 문제점을 개선하기 위해 한국특허공고 제 91-4949호에는 가축의 분뇨로부터 분리한 신균주인 바실러스 속 DS-1과 셀루로모나스 속 DS-2를 제공하고 있는데, 이에 따르면 통성혐기성을 가진 이 2종의 신균주가 서로 상호작용에 의해 먼저 바실러스 속 DS-1이 톱밥 발효축사의 하부에서 혐기적 상태에서 가축분뇨에 들어있는 유기물질을 분해하여 암모니아 휘발성 지방산 등과 같은 악취물질을 만들며, 톱밥발효축사의 상층부에서 셀루로모나스 속 DS-2가 하부에서 발생되는 악취물질을 탄소원과 질소원으로 이용하여 호기적 상태에서 균체를 생산함으로서 균체생산과 더불어 악취가 제거되고, 아울러서 이산화탄소와 열을 발생하게 되고, 발생된 열에 의하여 가축분의 수분이 건조되게 되며 이로 인해 부패미생물의 생육은 억제되게 된다. 그러나, 상기 균주들은 주로 재래식 화장실 구조를 가지고 있는 농촌에 있어서 가축분뇨와 더불어 악취 및 환경오염원으로 지적되고 있는 인분뇨에는 적용이 곤란하고, 특히 바실러스 속 DS-1의 경우에는 발효과정에서 악취가 발생한다는 문제점이 있다.

또한, 주로 살충제로 사용되는 바실러스 속 미생물제제의 경우에는 해충에 대해서는 강력하고 신속한 살충력을 나타내는 반면 인체 및 환경보호를 위해 다른 생물체 특히 척추동물에는 무독할 것이 요구되는데 이러한 요구를 충족시키기 위해서는 보다 개선된 균주특성을 갖는 미생물에 대한 연구가 계속적으로 필요하다.

이에, 본 발명자는 인·축 분뇨의 악취 및 인시목(目) 해충 제어에 효과가 우수하며 동시에 척추동물 및 육식성의 다른 곤충에 대해서는 무해한 바실러스 속의 새로운 균주에 대해 연구한 결과, 본 발명에 이르게 되었다.

본 발명은 인·축 분뇨의 악취 및 인시목(目) 해충 제어에 효과가 우수하며 동시에 척추동물 및 육식성의 다른 곤충에 대해서는 무해한 새로운 바실러스 속 KO 717 (Bacillussp. KO 717; 기탁기관 : 생명공학연구소, 수탁일 : 1999년 12월 30일, 수탁번호 : KCTC 8980P) 균주를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 바실러스 sp. KO 717을 함유하는 인·축분뇨처리용 미생물제제 및 생물학적 살충제를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 바실러스 속 KO 717 (Bacillussp. KO 717; 기탁기관 : 생명공학연구소, 수탁일 : 1999년 12월 30일, 수탁번호 : KCTC 8980P)은 부엽토 및 토양에서 분리한 바실러스 속(Bacillussp.)의 새로운 균주이다.

바실러스 속 KO 717 ( Bacillus sp. KO 707 )의 분리 및 균주특성

계룡산에서 채취한 부엽토 및 토양으로부터 선택배지를 사용하여 희석평판배양법으로, 95℃ 이상의 고온에서도 생육이 가능한 고온성 균주로서 인시목 해충에 대해 마비를 일으키는 균주를 최종적으로 분리하였다. 이러한 분리방법을 30회 이상 반복하여 본 발명의 바실러스 속 KO 717 균주를 순수분리하였다.

이렇게 분리된 균주는 95℃ 이상에서도 생육이 가능할 정도로 강한 내열성을 나타내었으며, 다수의 인시목 곤충에 대해 마비증을 일으키는 원인균이 되었다. 본 균주가 인시목 곤충에 대해 마비증을 일으키는 살충기전은, 본 균주의 포자 또는 포자를 형성중인 세포가 식물체의 표층에 부착되고, 이 식물체를 곤충이 섭취함으로써 곤충의 장관내에서 살충작용을 하게 된다.

바실러스 속 KO 717 균주의 포자를 형성하고 있는 세포는 포자에 인접하여 규칙적인 나란히꼴 모양의 단백질성의 결정을 세포당 한개씩 형성하며, 이 결정은 포자와 함께 방출된다. 방출된 단백질 결정은 곤충에 섭취되어 알칼리성인 곤충의 장관 중에서 용해됨으로써 장관벽의 상피를 느슨해지게 하며, 그 결과로 장관으로부터 혈중으로의 확산이 일어나서 급속한 마비를 일으키게 된다. 또한, 함께 인시목 곤충의 체내로 섭취된 내생포자의 발아로 숙주조직에서 집중적으로 세균이 증식하여 숙주는 죽음에 이르게 된다. 본 균주의 결정성 단백질은 그 특성상 인시목의 곤충에 대해서는 강력한 살충력을 나타내는 반면에 척추동물 및 육식성의 곤충에 대해서는 무독하다는 특징을 갖게 된다.

균주의 용도

본 발명의 균주 바실러스 속 KO 717은 생물학적 살충제 및 축사, 일반 재래식 화장실의 해충제어용 제제로 사용될 수 있으며, 특히 인·축분뇨에서 나는 악취제어를 위해 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 균주는 기존의 미생물제제와 혼합, 사용됨으로써 제제의 살충효과를 증대하고 살충스펙트럼을 확장할 수 있다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나 다음의 실시예는 오로지 본 발명의 설명하기 위한 것으로 실시예에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

양돈단지 내 악취 및 해충발생억제 시험

축사내의 악취 및 해충발생억제 정도를 알아보기 위해 양돈단지내에 본 발명의 바실러스 속 KO 717의 생균제를 사용하여 단지내의 악취 및 해충발생 정도를 조사하였다.

시험기간 : 1 개월

시험지역 및 수수: 충청남도 연무양돈단지내 (13,000평, 24,000두)

시험내용 : 바실러스 속 KO 717 균주의 생균제제를 12개의 시험 농가에 살포하여 조사하였다. .

설문조사에 따른 만족도 : 90% 이상을 완전제어로, 70% 이상을 보통으로 설정하였다.

(1) 악취제거 정도

가스텍(Gastec, Japan)으로 3회 측정하여 평가하였다.

평가결과는 90% 이상, NH₃10ppm, H₂S 0.1ppm 이하로 현저히 개선된 농가가 7개로 나타났으며; 70% 이상, NH₃15ppm, H₂S 0.15ppm 이하로 개선된 농가가 2개로 나타났다.

전체적으로 악취제거 정도는 86%로 현저하게 개선된 것으로 나타났으며, 농가가 만족할 정도로 암모니아, 황화수소 등의 유해가스가 거의 발생되지 않아 냄새는 물론이고 가축이 스트레스에서 해소되어 성장개선 효과도 기대할 수 있었다.

(2) 해충발생 정도

농가의 직접 설문조사로 평가하였으며, 평가결과는 90% 이상으로 현저히 개선된 농가가 2개, 70% 이상으로 개선된 농가가 7개로 나타났다.

해충발생 정도에 있어서는 분변이 축사 내에서 지속적으로 쌓여 발효가 진행되면서 해충이 점차 줄어드는 효과를 기대할 수 있었으나, 현재 실험돈사가 스크렙바 돈사로 1일 1회 축분을 처리하고 있어 돈사의 구조상 개선되는 것을 직접 관찰하기는 어려웠다. 그러나, 제제의 살포후 파리 및 모기가 줄어드는 것을 약 75%정도 확인할 수 있었다.

(3) 전체적인 환경개선 정도

조사결과, 전체적인 축사환경이 90% 이상으로 현저히 개선된 것으로 9개 농가에서 나타났다. 또한, 위 조사항목 (1), (2)에 의해서도 결과적으로 축사환경이 90% 이상 현저하게 개선된 것으로 평가되었다.

실시예 2

일반농가의 재래식 화장실의 악취 및 해충발생억제 시험

재래식 화장실 구조를 가지고 있는 일반농가에서의 악취 및 해충발생억제 정도를 알아보기 위해 시험농가를 선정하여 농가내의 악취 및 해충발생 정도를 조사하였다.

시험기간 : 1 개월

시험지역 : 충청남도 금남면

시험내용 : 바실러스 속 KO 717 균주의 생균제제를 5개 부락 20개 시험농가에 살포하여 조사하였다. .

설문조사에 따른 만족도 : 90% 이상을 완전제어로, 70% 이상을 보통으로 설정하였다.

(1) 악취제거 정도

가스텍(Gastec, Japan)으로 3회 측정하여 평가하였다.

평가결과는 설문만족도 90% 이상, NH₃3ppm, H₂S 0.05ppm 이하로 현저히 개선된 농가가 전체 시험농가의 95%로 나타났으며; 설문만족도 70% 이상, NH₃5ppm, H₂S 0.1ppm 이하로 개선되어 보통으로 평가된 농가가 5%로 나타났다.

일반농가의 재래식 화장실의 경우 구조상 일정기간 정화조에 분, 뇨가 쌓여 있어 악취제거 효율이 축산농가에 비해 상대적으로 좋은 것으로 나타났다.

(2) 해충발생 정도

농가의 직접 설문조사로 평가하였으며, 평가결과는 90% 이상으로 현저히 개선된 농가가 20%, 70% 이상으로 보통인 농가가 5%로 나타났다.

(3) 전체적인 환경개선 정도

조사결과, 전체적인 축사환경이 90% 이상으로 현저히 개선된 농가가 95%, 70% 이상으로 보통인 농가가 5%로 나타났다.

악취제거 및 전체적인 환경개선은 전체적으로 95%가 만족한 상태이며 해충제거면에서는 결과가 다양하게 나타났으나 결과적으로 80% 이상이 만족한 것으로 나타났다.

본 발명의 새로운 균주 바실러스 속 KO 717은 생물학적 살충제, 축사·일반 재래식 화장실의 해충제어용 제제 및 악취제거를 위해 사용될 수 있으며, 특히 악취제어를 위해 농가의 재래식 화장실에 사용될 수 있어 농가의 환경개선에 크게 이바지할 수 있으며, 인분의 퇴비화에도 기여할 수 있다.

Claims (3)

1. 부엽토 및 토양으로부터 분리한 바실러스 속의 균주로,

   95℃ 이상에서도 생육이 가능한 고온성 균이며;

   인시목 곤충에 대해서는 마비증을 일으키는 반면 척추동물 및 육식성의 곤충에 대해서는 무독한 바실러스 속 KO 717 (Bacillussp. KO 717; 기탁기관 : 생명공학연구소, 수탁일 : 1999년 12월 30일, 수탁번호 : KCTC 8980P).
2. 바실러스 속 KO 717 (Bacillussp. KO 717; 기탁기관 : 생명공학연구소, 수탁일 : 1999년 12월 30일, 수탁번호 : KCTC 8980P)을 함유하는 인·축분뇨처리용 미생물제제.
3. 바실러스 속 KO 717 (Bacillussp. KO 717; 기탁기관 : 생명공학연구소, 수탁일 : 1999년 12월 30일, 수탁번호 : KCTC 8980P)을 함유하는 생물학적 살충제제.