KR101064829B1 - 표면 미생물의 밀도증진 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표면에서 자연미생물이나 유용미생물의 밀도를 증진시킬 수 있는 조성물에 관한 것이다. 또한 본 발명의 조성물들을 표면에 적절히 적용함으로써 식물의 병원균, 해충 또는 잡초와 같은 유해생물로부터 식물을 보호하거나 식물의 생육을 촉진하는 용도를 제공한다. 본 발명의 조성물을 식물에 적절히 사용하면 식물표면에 존재하는 자연미생물이나 유용미생물의 밀도가 증가함으로써, 이들 미생물에 의한 식물의 병원균, 해충 또는 잡초 같은 유해생물로부터 식물을 보호하거나 식물의 생육을 촉진하는 효과를 강화할 수 있다.

Description

표면 미생물의 밀도증진 조성물{Compositions of increasing microbial populations on surfaces}
본 발명은 표면에서 자연미생물이나 유용미생물의 밀도를 증진시킬 수 있는 조성물에 관한 것이다. 또한 본 발명의 조성물들을 표면에 적절히 적용함으로써 식물의 병원균, 해충 또는 잡초와 같은 유해생물로부터 식물을 보호하거나 식물의 생육을 촉진하는 용도를 제공한다.
식물의 뿌리와 종자를 제외한 잎, 줄기, 가지, 꽃, 열매 등 식물의 표면이나 잔디와 같은 식물이 자라는 지표면이나 달팽이, 바퀴벌레, 개미 등의 동물의 표피(이하 "표면"이라 한다.)에는 자연적으로 다양한 종류의 미생물(이하 "자연 미생물"이라 한다.)이 상호 부생적(saprophytic), 공생적(symbiotic) 또는 기생적(parasitic)인 관계로 공존하고 있다. 식물표면에서는 기생적인 관계로 존재하는 식물병원균은 일반적으로 제반 환경조건이 식물병원균의 증식에 유리해지면 식물체 내외에서 밀도가 증가하여 병을 일으키고, 식물의 해충도 환경이 유리해지면 해충의 밀도가 증가하여 식물을 가해한다. 또한 잡초의 경우에는 식물끼리 양분 또는 공간에 대한 경쟁을 하기 때문에, 경작자에게 바람직하지 않은 잡초에 의해 경작자에게 바람직한 작물 또는 식물의 생육을 억제하는 결과를 가져온다. 이와 같이 식물병원균, 해충, 잡초 등 해로운 생물(이하 "유해생물"이라 한다.)은 인류의 안정적인 식량 확보에 위협적인 존재이다. 현재 인류는 이러한 유해생물로부터 식물을 보호하기 위해 주로 화학 농약의 사용에 의존해 오고 있다. 아직까지 화학 농약이 병원균, 해충 또는 잡초로부터 식물을 보호하기 위해 가장 효과적인 방법으로 사용되고 있고, 현재 농약산업은 약 30조원, 국내는 약 1조원의 시장이 형성되어 있다. 그러나 화학 농약은 유해생물 뿐만 아니라 다른 생물체에도 부정적인 영향을 미쳐 생태계를 파괴할 수도 있고, 화학농약이나 그 대사물질의 잔류에 의해 농약의 생산자나 사용자인 농민이 중독되는 사고도 발생할 수 있으며, 농산물에 잔류하는 농약이나 그 대사물질이 식품을 섭취하는 소비자에게 유해할 수도 있고, 반복적인 화학 농약의 사용에 의하여 저항성 병원균, 해충 또는 잡초가 발생하여 화학농약의 효과가 없어지는 문제도 발생할 수 있고, 공장에서 생산하는 과정이나 유통 또는 저장 중에 폭발 등 사고도 발생할 수 있고, 또한 자연 환경에 유출되어 수질이나 토양 등 자연환경을 오염시킬 수 있는 문제점을 잠재적으로 가지고 있다.
이와 같은 문제점을 가지고 있는 화학 농약을 보완하거나 대체할 수 있는 방안으로 생물학적인 접근에 의해 유해생물을 방제하려는 노력이 세계적으로 계속되고 있다. 생물학적 방법의 하나로 자연 생태계에 존재하는 미생물을 이용하여 식물의 병원균, 해충 또는 잡초 등의 유해생물을 억제하는 방법이 있다. 이러한 생물학적 방법은 현재까지 화학 농약과는 달리 인축 독성 및 환경오염 등의 문제가 거의 없는 것으로 알려져 사회적인 요구가 높아가고 있다. 최근에는 국내뿐만 아니라 미국, 일본, 유럽 등 선진국을 중심으로 유해생물의 생물학적 방제 방법에 사용되는 제품을 생물농약으로 규정하고, 연구개발 및 상품화를 적극적으로 권장하고 있다. 생물학적 방법 중에서도 유해생물에 대한 억제효과가 있는 미생물을 자연 환경에서 분리하여 인위적으로 배양한 미생물(이하 "식물보호 미생물"이라 한다)을 이용한 방법이 주를 이루고 있다. 하지만 식물 보호 미생물을 이용한 생물학적인 방법은 사람과 자연에 대한 안전성의 장점이 있음에도 불구하고 기술적인 한계 때문에 산업적으로 성장하지 못하고 있다. 즉, 화학 농약과 비교하여 유해생물을 억제하는 약효가 전반적으로 낮을 뿐만 아니라 자연의 환경조건에 따라 약효가 불안정하게 발현되는 단점을 가지고 있다. 또한 제품의 생산, 저장, 사용 등 유통 과정에서 미생물의 생존을 유지하기 위하여 까다로운 조건이 요구되기 때문에 일반적으로 가격이 높다. 특히, 환경조건에 따른 불안정한 약효는 농민으로 하여금 생산성의 감소에 따른 경제적 위험성을 감수해야 되기 때문에, 사람과 환경에 대한 안전성의 장점이 있음에도 산업적으로 널리 보급되지 못하고 있는 실정이다.
또한 식물 특히 농작물의 생산성을 증진하기 위하여 인류는 화학비료를 많이 사용하고 있다. 화학비료의 경우 확실한 생산성 증진 효과 때문에 장기간 많이 사용되어 왔지만, 염류 집적 등의 환경 문제로 점차 토양의 생산성이 떨어지고, 수질 오염 등 부정적인 문제점이 발생되고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 최근 유기농업을 중심으로 화학 비료 대신 퇴비 등 자연 부산물을 이용하여 토양의 생산성을 복원하려는 노력이 시도되고 있다. 유기농업에서 주로 사용되는 퇴비는 자연적으로 미생물에 의한 분해과정에서 주로 얻어지는 유기물, 대사물질, 무기물 등의 작용에 의하여 비료효과를 나타내게 된다. 이와 같이 자연에는 식물의 생육에 필요한 영양분이나 식물 호르몬을 제공하여 식물의 생육을 촉진하는 미생물(이하 "생육촉진 미생물"이라 한다.)이 존재하고 있고, 이러한 미생물을 식물에 적절히 사용하면 화학비료를 보완하거나 대체할 수 있다. 그러나 식물보호 미생물과 비슷한 기술적인 문제점 때문에 생육촉진 미생물 또한 화학비료와 비교하여 낮은 효과, 자연환경조건에 따른 불안정한 효과의 발현, 화학 비료와 비교하여 비싼 제품 가격 등의 문제점이 있고, 결국 산업적으로는 매우 제한적으로 사용되고 있다.
이와 같이 식물보호 미생물이나 생육촉진 미생물(이하 "유용 미생물"이라 한다.)을 이용한 생물학적 방법의 불충분하거나 불안정한 효과는 주로 식물표면에서 미생물의 생물학적 활성이 환경요인에 의해 크게 영향을 받기 때문이다. 좀 더 상세하게는, 식물표면에서 미생물의 생물학적 활성은 수분, 온도, 자외선. 영양분 등에 의해 크게 영향을 받는 것으로 알려져 있다(Steven E. Lindow and Maria T. Brandl. 2003. Microbiology of the phyllosphere. Applied and Environmental Microbiology 69:1875-1883). 식물보호 미생물이나 생육촉진 미생물 같이 인위적으로 식물표면에 처리된 유용미생물의 경우에도 이러한 환경요인에 의해 영향을 받게 된다. 특히 건조하거나 영양분이 없거나 직사광선에 노출되는 환경 조건에서는 자연미생물이나 유용미생물의 밀도가 낮아지게 된다.
본 발명에서는 이러한 환경 요인 중 식물표면에서 미생물의 밀도증진에 영향을 미치는 요인으로 수분과 미생물영양분의 활용을 강화할 수 있는 조성물의 발명에 중점을 두었다. 식물표면의 수분은 주로 강우나 인위적인 관개에 의해 외부로부터 공급되기 때문에 이들 공간에서 수분 함량은 시간적이나 공간적으로 불규칙하게 존재한다. 일반적으로 미생물은 수분에 대해 식물보다 보다 민감하게 반응한다. 좀 더 상세하게는 식물표면의 수분은 대부분 중력에 의해 지표면으로 떨어지거나 증발되어 사라진다. 또한 식물표면에 남아 있는 수분함량도 식물표면의 구조에 따라 다르다. 가령 동일한 식물의 잎 표면 중에서도 수분은 주로 엽맥(leaf vein), 모용(trichome) 등 특정한 부위에만 국한하여 존재하기 때문에, 식물표면에 살고 있는 미생물의 생존에 필수적인 가용수분은 공간적으로도 매우 제한적으로 존재한다고 볼 수 있다. 식물표면에서 미생물이 이용할 수 있는 수분(이하 "가용수분"이라 한다.)이 부족할 경우, 미생물은 일반적으로 밀도가 현저하게 줄어들거나 생존을 위해 생물학적 활성이 낮은 휴면 상태인 포자(spore)를 형성하게 된다. 따라서 가용수분은 미생물의 밀도 증진이나 유지 등 생물학적 활성을 유지하는데 중요한 역할을 하게 된다. 식물표면에서의 가용수분은 그 자체로도 중요한 영향을 미치지만 또한 식물표면에 있는 미생물영양분의 가용성에도 크게 영향을 미친다. 미생물이 존재하는 공간에 가용수분이 존재하지 않으면 미생물영양분이 가용수분에 포함되어 있지 않고 식물표면에 남아있기 때문에, 자체 이동성이 낮은 미생물은 식물표면에 존재하는 영양분에 효율적으로 활용할 수 없다. 따라서 가용수분은 식물표면에 존재하는 미생물영양분의 활용도까지도 높여주는 효과가 있다.
탄소원, 질소원 등을 포함하는 미생물영양분은 자연미생물 또는 유용미생물의 밀도 유지와 생물학적 활성의 발현에 있어서 매우 중요하다. 일반적으로 일정한 공간과 시점에서 식물표면에는 이미 상당수의 다양한 미생물이 생존하고 있고, 이들 미생물들이 활용할 수 있는 영양분은 제한적이기 때문에 영양분에 대한 경쟁이 매우 치열한 것으로 알려져 있다(Steven E. Lindow and Maria T. Brandl. 2003. Microbiology of the phyllosphere. Applied and Environmental Microbiology. Vol 69:1875-1883). 특히, 인위적으로 도입된 유용미생물은 식물표면에서 생태적으로 적응한 자연미생물과의 생존경쟁에서 상대적으로 불리하다고 볼 수 있다. 왜냐하면 유용미생물의 경우 대부분 인공적으로 배양하였기 때문에 자연 생태적 환경에 가장 적절하게 준비되었다고 볼 수 없다. 또한 제품화 과정에서 인공적으로 배양한 후 저장 안정성을 확보하기 위해 대부분 포자 등 휴면 상태로 있다가 식물에 적용되기 때문에, 식물표면에 도입된 초기에는 생물학적 활성도 낮다고 볼 수 있다. 이러한 제한 조건은 유용미생물이 식물표면에서 미생물영양분의 활용을 통한 공간 우점에 대한 경쟁력에서 자연미생물과 비교하여 일반적으로 떨어지는 원인이 될 수도 있다.
식물표면에서 존재하는 부생성인 자연미생물만으로도 기생성인 식물병원균과 수분, 미생물영양분 또는 공간에 대해서 경쟁함으로써 식물병의 발생을 줄일 수 있기 때문에, 자연미생물의 밀도 증진은 바람직하다고 볼 수 있다. 그러나 특정한 식물병원균으로부터 식물을 보호하기 위해서는 적절한 유용미생물을 인위적으로 도입하여 그 밀도를 증진 또는 유지시켜, 식물병원균과 수분, 미생물영양분 또는 공간에 대해 경쟁우위를 제공하는 것이 바람직하다고 볼 수 있다. 부생성인 자연미생물에 의한 기생성인 식물병원균의 억제와는 달리 식물의 해충이나 잡초를 억제하는 자연미생물은 상대적으로 많지 않기 때문에, 적절한 유용미생물을 인위적으로 도입할 필요성이 더 높다. 따라서 특정한 해충을 억제할 수 있는 유용미생물 또는 특정한 잡초에만 선택적으로 발병하는 식물의 병원균에 유용미생물의 도입이 필요할 수 있다. 식물의 생육을 촉진하는 생육촉진 미생물의 경우도 자연미생물 보다는 인위적으로 유용미생물을 도입하는 것이 보다 바람직할 수 있다.
식물표면에 자라고 있는 부생성인 자연미생물 중 기생성인 식물병원균과 경쟁하여 식물을 보호해주거나 식물의 생육을 촉진하는 유용미생물만이 선택적으로 이용할 수 있는 미생물영양분을 제공하는 방법은 기술적으로 쉽지 않다. 왜냐하면 식물표면에 있는 자연미생물은 상황에 따라 시간적 또는 공간적으로 서로 우점관계를 바꾸면서 역동적으로 변화하기 때문이다. 식물표면에는 다양한 종류의 자연미생물이 존재하는 것으로 알려져 있다. 현재 보고된 바에 의하면, 귀리, 올리브, 사탕수수와 밀의 엽권(phyllosphere)에는 약 37속(genera) 85종(species) 이상의 미생물이 존재하는 것으로 인공배양적인 방법에 의해 알려져 있다(Ching-Hong Yang, David E. Crowley, James Borneman and Noel T. Keen. 2001. Microbial phyllosphere populations are more complex than previously realized. PNAS. Vol. 98:3889-3894). 이와 같은 자연미생물의 다양성은 다른 식물의 경우에도 적용된다고 볼 수 있다. 즉, 식물표면에 도입된 일정한 유용미생물이 식물표면에서 역동적인 다양한 자연미생물과 경쟁하면서 공간적으로 장기간 우점하기가 어렵다. 이러한 문제점을 유용미생물의 인위적 도입초기에 해결할 수 있는 한 가지 방법은 유용미생물이 선택적으로 이용할 수 있는 미생물영양분을 도입하는 것이다. 예를 들면 오일 성분만을 특이적으로 이용할 수 있는 유용미생물을 사용하면 대부분의 자연미생물은 오일을 탄소원으로 사용할 수 없기 때문에 유용미생물만 선택적으로 증가할 수 있다. 또 하나의 방법은 유용미생물의 생장은 거의 또는 전혀 억제하지 않으면서 대부분의 자연미생물의 생장을 억제하는 하나 또는 그 이상의 항균제를 사용하는 것이다. 이 방법은 대부분의 자연미생물만 선택적으로 억제하는 효과를 이용하여, 유용미생물의 인위적 도입 초기에 식물표면에서 안정적으로 정착하는데 유리한 환경을 제공하는 것이다. 필요에 따라서는 유용미생물의 항균제에 대한 저항성은 실험적으로 유도한 후 선발하여 사용할 수도 있다. 유기화합물인 항균제를 사용할 경우 화학 농약과 같은 안전성의 문제점이 있을 수도 있지만, 항균제의 사용 목적이 다르고 사용 농도가 일반적으로 매우 낮기 때문에 화학 살균제에 의한 식물 병의 방제 목적과는 구분되어야 한다.
본 발명의 핵심은 식물표면에서 자연미생물이나 유용미생물의 밀도증진을 위해 고흡수성 수지를 도입한 것이다. 본 발명에서 고흡수성 수지는 자체 중량보다 수십 배 이상의 물을 흡수하여 일정기간 보유할 수 있는 친수성기를 가지고 있는 모든 고분자로 정의된다. 고흡수성 수지는 1970 년대 미국 농무성의 연구발표를 계기로 1980년을 전후로 산업화가 되어 주로 위생재료 분야에서 일회용 종이기저귀, 생리대 등으로 시판되고 있고, 농림업분야에서는 주로 토양에 처리하여 건조한 지역에서 식물이 필요한 수분을 공급하거나 토양의 통기성을 개선하는 소재로서 사용되고 있다(박상범. 1994. 고흡수성 수지의 특성과 연구개발동향. 목재공학 제22권 제1호:91-112). 고흡수성 수지의 종류는 원료 고분자에 따라 천연고분자류의 전분계, 셀룰로오스계 및 기타 다당류계와 합성고분자류의 폴리비닐알콜계, 아크릴계, 폴리에테르계, 축합계 및 기타 부가중합체로 구분할 수 있다. 고흡수성 수지는 원료 고분자의 종류에 상관없이 이들 수용성 고분자를 가교(crosslink)하여 물에 불용화 시킨 것으로, 자체 중량의 수십 배 이상에 해당하는 물을 흡수하여 젤(gel)을 형성하는 특징을 가지고 있다(박상범. 1994. 고흡수성 수지의 특성과 연구개발동향. 목재공학 제22권 제1호:91-112).
고흡수성 수지의 농업적 이용을 위한 최근의 제법 특허는 미국특허 제9,009,020호에 언급되어 있다. 이 특허에서는 기술한 제법에 의한 고흡수성 수지를 토양, 종자 또는 뿌리에 적용하여 토양의 통기성 개선, 식물 종자의 발아 및 출아율 증대, 식물 생육 및 수량 증대와 토양에 대한 수분공급의 절감효과에 대하여 기술하고 있고, 사용의 편리성 증진을 위한 고흡수성 수지를 5-24 메시(mesh)로 제조하는 방법에 대하여 기술하고 있다. 또한 대한민국 공개번호 제2002-0002852호는 고흡수성 수지를 포함하는 펠렛종자에 외생균근균을 포함시켜 종자의 보존기간을 늘리고, 파종 후 발아한 뿌리가 펠렛종자의 외피를 쉽게 뚫고 나올 수 있도록 해주고, 고흡수성 수지의 수분을 이용하여 목본의 유묘가 수분장애를 받지 않는다고 기술하고 있다. 국내에서 고흡수성 수지를 이용한 식물의 보호관련 연구로는 고흡수성 수지를 토양의 중량 대비 2% 수준으로 섞은 후 식물의 토양병을 억제하는 효과가 있는 세라티아 플리무티카(Serratia plymuthica) A21-4 균주를 상토(potting soil)에 적용했을 때, 고추의 발아율과 고추유묘의 생육이 통계적으로 유의성 있게 증가한다는 보고가 있다(Shun-Shan Shen, Won-il Kim and Chang-Seuk Park. 2006. Effect of hydrogel on survival of Serratia plymuthica A21-4 in soils and plant disease suppression. Plant Pathology Journal Vol. 22:364-368). 또한 이들은 토양의 뿌리(root)와 근권(rhizosphere)에서 고흡수성 수지가 첨가된 경우 세라티아 플리무티카 A21-4의 밀도가 통계적으로 유의성 있게 증가하였고, 고추 역병균인 피토프토라 캅시시(Phytophthora capsici)의 밀도는 감소한다고 보고하였다.
그러나 위 선행 보고는 모두 고흡수성 수지의 특성을 주로 토양 내에서, 즉 지표면 아래에서 이용하는 것이다. 아직까지는 식물표면, 지표면 또는 생물 표면에 적용할 수 있는 고흡수성 수지를 포함하는 조성물이나, 이 조성물을 표면에 존재하는 자연미생물 또는 유용미생물의 밀도를 증진키는 용도에 관한 종래의 기술은 보고된 바 없다. 또한 고흡수성 수지를 포함하는 조성물을 식물표면의 미생물의 밀도증진을 통하여 식물의 병원균, 해충 또는 잡초 등 유해생물로부터 식물을 보호하거나 식물의 생육을 촉진하는데 적용하는 용도에 관한 종래의 기술도 보고된 바 없다.
본 발명은 식물, 지표면, 생물표면 등 다양한 표면에서 미생물의 밀도를 높이거나 안정화시키면 자연미생물이나 유용미생물을 이용하여 유해생물로부터 식물을 보호하거나 식물의 생육을 촉진하는 효과를 보완할 수 있다는 점과 높은 흡수력을 가진 고흡수성 수지의 특성을 적절히 활용하면 표면 미생물의 밀도를 높일 수 있다는 점에 착안하였다. 따라서 본 발명의 기술적 과제는 고흡수성 수지를 이용하여 표면 미생물의 밀도를 증진시킬 수 있는 조성물을 확보하고, 이들 조성물을 목적에 따라 유해생물로부터 식물을 보호하거나 식물의 생육을 촉진하는 효과를 강화하는 용도를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 고흡수성 수지를 포함하면서 표면에 존재하는 미생물의 밀도를 증진시킬 수 있는 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한, 본 발명의 조성물을 식물의 잎, 줄기, 가지, 꽃 또는 열매 중에서 선택되는 식물의 표면이나 잔디가 생육하는 지표면에 사용하는 용도를 제공한다.
본 발명은 또한, 본 발명의 조성물을 표면의 유해생물을 억제하거나 식물의 생육을 촉진하기 위하여 사용하는 용도를 제공한다.
본 발명의 조성물을 적절히 사용하면 식물표면, 지표면 또는 동물표피 등의 표면에 있는 자연미생물이나 유용미생물에게 가용수분 또는 가용미생물영양분을 추가적으로 공급해 줄 수 있다. 이와 같은 추가적인 가용수분 또는 가용미생물영양분 의 공급은 식물표면에 있는 미생물의 밀도를 증진시켜 이들의 생물학적 활성을 강화하는 효과를 가져 올 수 있다. 좀 더 상세하게는 본 발명의 조성물은 고흡수성 수지가 수분을 추가적으로 제공하기 때문에 가용수분 또는 가용미생물영양분의 공급기간이 연장되고, 이를 이용하여 표면의 자연미생물이나 유용미생물은 밀도가 높아질 수 있다. 또한 본 발명에서 고흡수성 수지와 미생물영양분을 주요 성분으로 하는 조성물은 고흡수성 수지가 공급하는 수분과 동시에 공급된 미생물영양분을 이용하여 표면에서 자라고 있는 자연미생물의 밀도가 추가적으로 높아지게 되어 고흡수성 수지만을 주요 성분으로 포함하는 조성물과 비교하여 동등 이상의 밀도 증진 효과를 발현하게 된다. 또한 본 발명에서 고흡수성 수지와 미생물영양분과 유용미생물을 주요 성분으로 하는 조성물은 식물표면에서 자라는 자연 미생물뿐만 아니라 유용미생물도 고흡수성 수지로부터 공급되는 수분과 미생물영양분을 이용할 수 있기 때문에, 유용미생물의 밀도도 동시에 높아질 수 있다. 고흡수성 수지와 미생물영양분과 유용미생물을 포함하는 조성물은 식물표면에서 자라고 있는 자연미생물보다는 인위적으로 도입한 유용미생물의 밀도를 우선적으로 높이려는 목적을 가지고 있다. 유용미생물의 생물학적 특성에 따라 유용미생물이 자연미생물을 억제하는 항균적 생물학적 활성을 가지고 있을 경우 자연미생물의 밀도를 어느 정도 억제하면서 유용미생물의 정착을 지원할 수도 있다. 또한 특정한 종류의 미생물영양분에 대한 선택성이 높은 경우 유용미생물이 이러한 미생물영양분을 선택적으로 이용할 수 있게 하거나, 선택성 항균제에 대한 저항성을 가지는 유용미생물을 이용하면서, 본 발명의 조성물에 해당 선택적 항균제를 포함시키면 자연미생물보다는 유용미생물영양분 활용도가 높아 유용미생물의 밀도를 선택적으로 높일 수도 있다.
이와 같이 본 발명의 조성물들을 식물표면에 적절히 사용하면 식물표면에서 서식하고 있는 자연미생물 또는 유용미생물의 밀도를 높이는 효과를 얻을 수 있고, 유용미생물의 종류에 따라서는 자연미생물의 밀도를 낮추거나 유용미생물의 밀도만을 선택적으로 높이는 효과를 얻을 수 있다. 본 발명의 조성물이 자연미생물 또는 유용미생물의 밀도를 증진하게 되면, 자연미생물 또는 유용미생물은 식물병원균과 경쟁해야 되기 때문에 식물병의 발생이 억제되는 효과가 강회되고, 식물의 해충을 억제하는 유용미생물을 사용하면 식물표면에서 높은 밀도로 존재하면서 해충을 억제할 수 있는 기회가 높아질 수 있고, 특정한 잡초에 대하여 병을 일으키는 유용미생물을 이용하면 선택적으로 잡초만을 방제하는 효과를 이용함으로써 유해생물로부터 식물을 보호하는 효과가 높아진다. 또한 달팽이, 바퀴벌레, 개미 등과 같이 임의적으로 유해할 수 있는 생물의 표피에 유용미생물을 적절히 도입하면, 이들에 대한 방제효과도 높일 수 있을 것으로 사료된다. 더불어서 비슷한 원리의 적용으로 식물의 생육을 촉진하는 유용미생물을 이용하면 식물의 생육촉진효과를 강화할 수 있다. 궁극적으로 본 발명의 조성물은 식물에 피해를 미치는 유해생물로부터 식물을 보호하거나 식물의 생육을 촉진하여, 궁극적으로 식물의 생산성을 향상시키거나 관행적으로 사용해온 화학 농약과 화학 비료의 사용량을 절감 또는 대체하는 산업적 가치가 있다. 광의적으로는 바퀴벌레, 개미, 달팽이 같은 유해생물의 억제에도 적용될 수 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 고흡수성 수지를 포함하면서 표면에 존재하는 미생물의 밀도를 증진시킬 수 있는 조성물을 제공한다.
본 발명의 조성물은 미생물이 이용할 수 있는 영양분 중 선택된 1종 이상의 미생물영양분을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 조성물은 식물의 병원균, 해충 또는 잡초의 생육을 억제할 수 있거나 식물의 생육을 촉진할 수 있는 유용미생물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 조성물은 유해동물의 생육을 억제할 수 있는 유용미생물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 조성물은 표면에 대한 전착성의 증진을 위한 계면활성제 중 선택된 1종 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 조성물은 물에 대한 수화성의 증진을 위한 단일 또는 복합 무기염류 중 선택된 1종 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 조성물에서, 상기 고흡수성 수지는 전분계 고흡수성 수지인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 조성물에서, 상기 고흡수성 수지의 함량은 상기 조성물의 중량 기준으로 20 내지 95% 범위인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 조성물에서, 상기 고흡수성 수지의 함량은 상기 조성물을 물에 희석하였을 때, 물의 부피 중 고흡수성 수지의 중량 기준으로 0.02 내지 1.0% 범위인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 조성물에서, 상기 표면은 식물의 잎, 줄기, 가지, 꽃 또는 열매로 이루어지는 식물표면이거나 지표면이거나 동물의 표피로 이루어진 표면 중에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 조성물에서, 상기 미생물영양분은 포테이토 덱스트로스 브로스(potato dextrose broth), 루리아 브로스 베이스(Luria broth base), 누트리언트 브로스(nutrient broth) 및 트립틱 소이 브로스(tryptic soy broth)의 각 배지 기준량을 중량기준으로 1/4씩 혼합 조성한 피엘엔티(PLNT) 배지인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 조성물에서, 상기 식물은 오이, 고추, 감자, 벼, 토마토, 보리, 밀, 배나무, 장미로 이루어진 식물 중에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 조성물에서, 상기 유용미생물은 바실루스(Bacillus)속, 패니바실루스(Paenibacillus)속 또는 스트렙토마이세스(Streptomyces)속으로 이루어진 세균이나 트리코데르마(Trichoderma)속, 암펠로마이세스(Ampelomyces)속 또는 아크레모니움(Acremonium)속으로 이루어진 진균 중에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 조성물에서, 상기 병원균은 스패로테카(Sphaerotheca)속에 속하는 흰가루병균 짐노스포란지움(Gymnosporangium)속, 콜레토트리쿰(Colletotrichum)속에 속하는 탄저병균, 피토프토라(Phytophthora)속에 속하는 역병균, 보트리티스(Botrytis)속에 속하는 잿빛곰팡이병균, 푹시니아(Puccinia)속에 속하는 녹병균, 짐노스포란지움(Gymnosporangium)속에 속하는 붉은별무늬병균, 또는 피티움(Pythium)속에 속하는 피티움블라이트병균, 마그나포르테(Magnaporthe)속에 속하는 도열병균, 타나테포루스(Thanatephorus)속에 속하는 잎집무늬마름병균으로 이루어진 병원균 중에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 조성물에서, 상기 해충은 플루텔라(Plutella)속에 속하는 배추좀나방으로 이루어진 해충 중에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 조성물에서, 상기 잡초는 식물의 재배자가 원하지 않는 시점과 장소에서 자라는 식물 중에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 조성물에서, 상기 유해동물은 바퀴벌레, 개미, 달팽이로 이루어진 유해동물 중에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 본 발명의 조성물을 식물의 잎, 줄기, 가지, 꽃 또는 열매 중에서 선택되는 식물의 표면이나 잔디가 생육하는 지표면에 사용하는 용도를 제공한다.
본 발명은 또한 본 발명의 조성물을 표면의 유해생물을 억제하거나 식물의 생육을 촉진하기 위하여 사용하는 용도를 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 표면에서 자연미생물이나 유용미생물의 밀도를 증진시킬 수 있는 조성물과 그 용도에 관한 것이다. 본 발명의 조성물은 항상 수분의 흡수 능력이 뛰어난 고흡수성 수지를 포함한다. 또한 용도와 필요에 따라서 적절하게 미생물영양분 또는 유용미생물을 포함할 수도 있다. 더 나아가 본 발명의 조성물은 물에 대한 수화성을 개선하기 위한 수화제나 식물표면에서 전착성을 증진하기 위하여 계면활성제를 포함할 수도 있다. 본 발명에서 식물표면 중 가용수분의 공급량 및 공급시간의 연장을 위해 사용한 핵심 소재는 고흡수성 수지이다. 미생물영양분은 일반적으로 실험실에서 미생물의 배양에 사용되는 배지성분을 조합하여 사용하였다. 유용미생물은 국내에서 시판되고 있는 제품이나 연구 개발 중인 것을 확보하여 사용하였다. 또한 본 발명의 조성물에는 물에 대한 수화성을 개선하기 위하여 수용성이 높은 복합무기염류와 식물표면에서 전착성을 개선하기 위한 계면활성제를 선발하여 적절히 도입하였다.
1. 고흡수성 수지
본 발명에서 사용한 고흡수성 수지는 원료면에서 전분계 고흡수성 수지로 자연환경에서 생분해성이 높은 것으로 알려져 있는 스타치-지-폴리(2-프로펜아미드-코-2-프로펜노익 애시드) 포타슘 솔트[starch-g-poly(2-propenamide-co-2-propenoic acid) potassium salt][(시에이에스 등록번호(CAS Registry No.) 107830-79-5)]를 주성분으로 하는 미국 압소르벤트 테크놀로지스사(Absorbent Technologies, Inc.)가 제조한 제바(Zeba)를 사용하였다. 고흡수성 수지의 함량은 본 발명의 조성물 중 중량 기준으로 50%를 사용하였고, 물에 희석하였을 때 물의 부피 중 고흡수성 수지의 중량은 0.02%~1.0% 범위에서 사용하였다. 본 발명의 조성물 및 실시예에서 고흡수성 수지는 물에 희석하였을 때 안정적으로 미생물의 단위밀도 증진효과를 나타내는 0.5%(부피 중 중량 기준)를 기준으로 실시하였다. 고흡수성 수지의 종류에 따른 효과를 확인할 목적으로 아크릴아마이드계 고흡수성 수지인 코오롱유화텍(주)의 지에스-3000(GS-3000)을 사용하였을 때, 동일한 농도에서 미생물의 밀도 증진 효과에 대한 경향은 제바와 비교하여 큰 차이가 없었다. 본 발명의 조성물에서 고흡수성 수지는 직경이 0.1 mm 이하가 되도록 분말을 만들어 사용하였다. 고흡수성 수지의 직경이 작을수록 물에 희석된 후 식물표면에 살포되었을 때 넓은 면적에 골고루 퍼지는 장점을 가지고 있다. 그러나 고흡성 수지의 종류, 함량 또는 직경은 본 발명의 일부로 실시한 부분적인 예일 뿐이지 본 발명의 고흡수성 수지의 종류와 조제 방법을 한정하지는 않는다.
2. 미생물영양분
본 발명에서 사용한 미생물영양분은 피엘엔티분말배지(PLNT powder medium)를 사용하였다. 피엘엔티 분말배지는 미국의 디프코사(Difco Laboratories)가 제조 판매하는 포테이토 덱스트로스 브로스(potato dextrose broth), 루리아 브로스 베이스(Luria broth base), 누트리엔트 브로스(nutrient broth)와 트립틱 소이 브로스(tryptic soy broth)를 사용하여, 제조사가 추천하는 각 배지의 사용 기준량을 중량기준으로 4분의 1씩 혼합하여 제조하였다. 다양한 종류의 미생물이 피엘엔티 한천배지(PLNT agar medium) 위에서 잘 자라는 것을 실험적으로 확인하였고, 피엘엔티 분말배지는 본 발명의 조성물 중 중량 기준으로 5%를 사용하였다. 그러나 피엘엔티 분말배지는 본 발명의 일부로 실시한 부분적인 예일 뿐이지 본 발명에서 미생물영양분 종류나 함량을 한정하지는 않고, 다양한 자연미생물의 생육에 필요한 탄소원, 질소원, 아미노산, 미네랄, 비타민 등 영양분을 골고루 공급할 수 있는 미생물영양분을 포함한다.
3. 유용 미생물
본 발명에서 사용한 유용미생물은 시판되고 있는 제품을 구입하거나 연구개발 중인 것을 확보하여 사용하였다. 식물보호 미생물 중 식물의 병원균을 억제하기 위해 사용한 경우 분류학적으로 세균(bacteria) 중에서 바실루스(Bacillus)속, 패니바실루스(Paenibacillus)속 또는 스트렙토마이세스(Streptomyces)속, 진균(fungi) 중에서는 분류학적으로 트리코데르마(Trichoderma)속, 암펠로마이세스(Ampelomyces)속 또는 아크레모니움(Acremonium)속을 사용하였다. 식물의 해충을 억제하기 위해서는 분류학적으로 세균에 속하는 바실루스(Bacillus)속을 사용하였고, 잡초를 억제하기 위해서는 식물의 잿빛곰팡이병균인 보트리티스 시네레아(Botrytis cinerea)을 이용하였다. 생육촉진미생물은 바실루스 발리스모르티스(Bacillus vallismortis)를 사용하였다. 본 발명에 사용한 유용토양미생물에 대한 보다 세부적인 사항 및 관련문헌을 <표 1>에 정리하였다.
유용 미생물
1. 식물의 병원균 억제용 미생물
(1) 패니바실루스 엘지아이
0 학명(코드): Paenibacillus elgii (SD17)
0 제품명: 엘그리너
0 제조회사: (주)LG생명과학
0 관련문헌
가. Kim, D. S., Bae, C. Y., Jeon, J. J., Chun, S. J., Oh, H. W., Hong, S. G., Baek, K. S., Moon, E. Y., and Bae, K. S. 2004. Paenibacillus elgii sp. nov., a novel species with broad antimicrobial activity. International Journal of Systemic and Evolutionary Microbiology 54:2031-2035.
나. Kim, D. S., Bae, C. Y., Kim, D. H, Chun, S. J., Choi, S. W., and Choi, K. H. 2005. Paenibacillus elgii SD17 as a biocontrol agent against soil-borne turf diseases. Plant Pathology Journal 21:328-333.
다. 특허 등록 번호: 제0457025호

(2) 바실루스 수브틸리스
0 학명(코드명): Bacillus subtilis (QST713)
0 제품명: 에코제트
0 판매회사: (주)동부한농
0 관련문헌
가. 특허 등록 번호: US 6060051

(3) 바실루스 수브틸리스
0 학명(코드명): Bacillus subtilis (GB-0365)
0 제품명: 씰러스
0 제조회사: (주)그린바이오텍
0 관련문헌
가. 특허 등록 번호: 제294023호

(4) 스트렙토마이세스
0 학명(코드명): Streptomyces sp. (A020645)
0 관련문헌
가. Lee, H. B., Cho, J. W., Park, D. J., Li, C. T., Ko, Y. H., Song, J. H., Koh, J. S., Kim, B. J. Kim, C. J. 2004. In vivo screening for biocontrol agents (BCAs) against Streptomyces scabiei causing potato common scab. Plant Pathology Journal 20: 110-114.
나. 특허 등록 번호: 제0563298호

(5) 트리코데르마 하르지아눔
0 학명(코드명): Trichoderma harzianum (YC459)
0 제품명: 토리
0 제조회사: (주)제일그린산업
0 관련문헌
가. Lee, S. K., Sohn, H. B., Kim, G. G. and Chung, Y. R. 2006. Enhancement of biological control of Botrytis cinerea on cucumber by foliar sprays and bed potting mixes of Trichoderma harzianum YC459 and its application on tomato in the greenhouse. Plant Pathology Journal 22:283-288.
나. 특허 등록 번호: 제0417632호

(6) 암펠로마이세스 퀴스쿠알리스
0 학명(코드명): Ampelomyces quisqualis (AQ94013)
0 제품명: 큐팩트
0 제조회사: (주)그린바이오텍
0 관련문헌
가. 특허 등록 번호: 제0332480호

(7) 아크레모니움 스트릭툼
0 학명(코드명): Acremonium strictum (BCP)
0 관련문헌
가. Kim, J. C., Choi, G. J., Kim, H. J., Kim, H. T., Ahn, J. W. and Cho, K. Y. 2002. Verlamelin, an antifungal compound produced by a mycoparasite, Acremonium strictum. Plant Pathology Journal 18:102-105.
나. 특허 등록 번호: 제0299768호

2. 식물의 해충 억제용 미생물
(8) 바실루스 투린지엔시스
0 학명: Bacillus thuringiensis subsp. aizawai (NT0423)
0 제품명: 토박이
0 제조회사: (주)동부한농
0 관련문헌
가. 특허 등록 번호: 제0280380호

3. 식물병에 대한 저항성 유도 및 식물의 생육촉진 미생물
(9) 바실루스 발리스모르티스
0 학명(코드): Bacillus vallismortis (EXTN-1)
0 제품명: 엑스텐 액상수화제
0 제조회사: (주)동부한농
0 관련문헌:
가. Park, K. S., Paul, D. and Yeh, W. H. 2006a. Bacillus vallismortis EXTN-1- mediated growth promotion and disease suppression in rice (Oryza sativa L.). Plant Pathology Journal 22:278-282.
나. Park, K. S., Paul, D., Ryu, K. R., Kim, E. Y, and Kim, Y. K. 2006b. Bacillus vallismortis strain EXTN-1 mediated systemic resistance against Potato Virus X and Y (PVX & PVY) in the field. Plant Pathology Journal 22:360-363.
다. Park, K. S., Paul, D., Kim, Y. K., Nam, K. W., Lee, Y. K., Choi, H. W. and Sang Y. L. 2007. Induced systemic resistance by Bacillus vallismortis EXTN-1 suppressed bacterial wilt in tomato caused by Ralstonia solanacearum. Plant Pathology Journal 23:22-25.
라. 특허 등록 번호: 제0379022호
본 발명의 실시예에서 자연미생물로는 실험의 편의상 오이 잎 100g을 채취하여 1 리터의 멸균수에 넣고 섞은 후 세차게 손으로 흔든 후 30분 동안 정치한 후 다시 세차게 흔든 다음 두 겹의 치즈클로스를 통과한 물(이하 "엽면수"라 한다)에 존재하는 미생물을 사용하였다. 본 발명의 실시예에서 식물병원균은 주로 인공배양이 가능한 식물병원성 미생물을 사용하였고, 인공배양이 되지 않는 미생물은 자연적으로 발병한 식물을 채취하여 전염원(inoculum)으로 사용하였다. 또한 본 발명에서 실시한 해충으로는 배추 좀나방의 유충을 사용하였다. 그러나 본 발명에서 유용미생물은 이론적으로는 영국 비시피씨(BCPC)가 2004년 발행한 생물적 방제제의 안내서(The manual of biocontrol agent)에 보고된 유용미생물 중 분류학적으로 세균(bacteria)이나 진균(fungi)의 경우 대부분 적용될 수 있다. 위 안내서의 식물보호 미생물이나 생육촉진 미생물을 포함하는 유용미생물은 식물표면이나 지표면에서 미리 정착하고 있다가 식물병원균과 경쟁하거나, 식물의 해충의 섭식을 통해 해충을 억제하거나 잡초의 표면에서 발병하게 된다. 따라서 본 발명에서 사용한 유용미생물은 본 발명의 부분적인 실시예일 뿐이고, 본 발명을 적용할 수 있는 유용미생물의 종류나 대상 유해생물을 한정하지는 않는다.
4. 조성물의 구성 및 제조 방법
본 발명의 조성물은 각 구성 성분의 평균 직경이 0.1 mm 이하의 분말이 되도록 분쇄한 후 혼합하여 조제하였다. 본 발명의 조성물 중 고흡수성 수지는 전분성 고흡수성 수지의 분말을 사용하였다. 미생물영양분은 본 발명의 피엘엔티 배지를 사용하였다. 유용미생물은 시판 중인 제품을 구입하거나 연구개발 중인 미생물을 확보하여, 자체적으로 실험실에서 순수분리한 후 다시 배양하고 동결건조한 분말을 사용하였다. 또한 식물의 잎 표면에 대한 전착성을 개선하기 위해서 계면활성제 분말을 중량기준으로 5% 수준을 조성물에 포함시켰다. 계면활성제는 영국의 이네오스 옥시드사(INEOS OXIDE Ltd.)가 공급하는 소프타놀(softanol){(시에이에스 등록번호(CAS Registry No.) 68131-40-8}을 (주)정우화학이 공급하는 화이트 카본에 중량기준으로 1:1 비율로 흡착하여 조제하였다. 좀 더 상세하게는, 소프타놀은 알킬 탄소 12~14개를 갖는 선형 이차 알콜(linear secondary alcohol)에 에킬린 옥시드(ethylene oxide)를 도입하여 얻어지는 비이온 계면활성제이다. 수화제는 본 발명의 조성물이 물에서 빠르게 희석되는 효과를 얻기 위하여 수용성이 높은 복합 무기염류를 사용하였다. 본 발명의 조성물에서는 한국의 (주)대유가 판매하는 미리근 수용제 분말 30%(중량 중 중량 기준)를 조성물에 포함시켰다. 미리근은 식물이 필요로 하는 미량요소를 제공하는 비료로서 비중도 높고 수용성이 높아 증량뿐만 아니라 본 발명의 조성물이 물에서 빠르게 퍼지게 하는 효과를 가지고 있다. 본 발명에서 사용한 무기염류는 복합성분 뿐만 아니라 염화칼슘과 같이 수용성이 높은 단일성분의 적용도 가능하다. 그리고 본 발명의 조성물 중 유용미생물이 포함되지 않은 조성물의 경우에는 증량제를 중량 중 중량 기준으로 40%를 사용하였다. 본 발명의 각 조성물 100g당 각 성분의 중량을 <표 2>와 같이 정리하였다.
조성물의 구성
조성물 고흡수성
수지(g)		 미생물
영양분(g)		 유용미생물 계면활성제
(g)		 증량제(g)
코드명 g 미생물 밀도
(log cfu/g)
조성물 1
조성물 2

조성물 3
조성물 4
조성물 5
조성물 6
조성물 7
조성물 8
조성물 9
조성물 10
조성물 11

유용미생물 1
유용미생물 2
유용미생물 3
유용미생물 4
유용미생물 5
유용미생물 6
유용미생물 7
유용미생물 8
유용미생물 9 		50
50

50
50
50
50
50
50
50
50
50

0
0
0
0
0
0
0
0
0		 0
5

5
5
5
5
5
5
5
5
5

0
0
0
0
0
0
0
0
0		 -
-

SD17
QST713
GB-0365
A020645
YC459
AQ94013
BCP
NT0423
EXTN-1

SD17
QST713
GB-0365
A020645
YC459
AQ94013
BCP
NT0423
EXTN-1		 0
0

10
10
10
10
10
10
10
10
10

10
10
10
10
10
10
10
10
10		 0
0

8.0
9.7
7.5
8.3
8.0
7.0
7.0
7.0
7.7

8.0
9.7
7.5
8.3
8.0
7.0
7.0
7.0
7.7		 5
5

5
5
5
5
5
5
5
5
5

5
5
5
5
5
5
5
5
5		 45
40

30
30
30
30
30
30
30
30
30

30
30
30
30
30
30
30
30
30
가) 미생물 밀도(log cfu): 각 유용미생물 분말의 1g에 포함되어 있는 미생물 균총수(colony forming unit)의 상용로그 변환 값
나) 계면활성제: 소프타놀과 화이트카본을 중량기준으로 1:1로 흡착하여 제조한 분말
다) 증량제: 미리근 수용제 분말
그러나 본 발명의 조성물 중 고흡수성 수지, 유용미생물, 미생물영양분, 계면활성제 또는 증량제는 본 발명의 일부로 실시한 부분적인 예일 뿐이지 본 발명을 한정하지는 않는다.
5. 실시예
(실시예 1) 미생물의 경시적인 밀도 변화
본 발명의 각 조성물이 식물표면에서 서식하는 자연미생물과 각 조성물에 포함된 유용미생물의 밀도에 경시적으로 미치는 영향을 조사하였다. 자연미생물로는 실험의 편의 상 오이 잎 100g을 채취하여 1 리터의 멸균수가 들어있는 삼각플라스크에 넣고 세차게 손으로 흔든 후 30분 동안 정치하였다가 다시 세차게 흔든 다음 두 겹의 치즈클로스를 통과한 물(이하 "엽면수"라 한다)에 존재하는 미생물을 이용하였다. 위 엽면수에는 엘비한천배지(LB agar medium) 위에서 약 2x105 cfu/ml(=5.3 log cfu/ml)의 배양 가능한 자연미생물이 있었고, 숫자적으로는 세균이 약 90% 이상으로 우점하고 있었다. 이 엽면수에 본 발명의 각 조성물을 0.5% 수준(부피 중 중량 기준)으로 첨가한 후 골고루 섞은 희석액을 각각 10 ml씩 준비하였다. 이 희석액에 직경 3 cm의 원형 오이 엽편(leaf disc)을 7개씩 담근 후 30분 후에 꺼낸 다음 페트리 디쉬에 옮기고 상온에 정치하였다. 또한 비교 목적으로 각 조성물에 사용된 유용미생물과 동일한 중량의 유용미생물 분말을 10 ml의 물에 희석한 후 동일한 방법으로 오이 엽편에 처리하였다. 본 발명의 조성물이나 유용미생물을 포함하지 않는 엽면수 10 ml에도 위와 동일하게 오이 엽편을 담갔다가 30분 후에 꺼내 동일하게 처리하였다. 정치 시점을 기준으로 0, 1, 2, 3, 5와 7일 후에 오이 잎에서 생존하고 있는 미생물 수를 엘비한천배지 위에서 희석평판방법(dilution plating method)을 수행하고, 각 희석평판방법의 수행 이후 3~7일을 인공 배양한 다음 미생물의 균총을 관찰하면서 적절히 계수하였다. 유용미생물은 각 배지별로 자라면서 형성되는 균총(colony)의 외관상 특징을 기준으로 계수하였고, 유용미생물 이외의 모든 균총을 자연미생물로 계수하였다. 그 결과를 <표 3>과 같이 정리하였다.
오이 엽편에서 생존하고 있는 유용 미생물과 자연 미생물의 경시적인 밀도 변화
처리 미생물 밀도 (log cfu/leaf disc)가)
0 일 1 일 2 일 3 일 5 일 7 일
자연나 ) 유용다 ) 자연 유용 자연 유용 자연 유용 자연 유용 자연 유용
조성물 1
조성물 2

조성물 3
조성물 4
조성물 5
조성물 6
조성물 7
조성물 8
조성물 9
조성물 10
조성물 11

유용미생물 1
유용미생물 2
유용미생물 3
유용미생물 4
유용미생물 5
유용미생물 6
유용미생물 7
유용미생물 8
유용미생물 9
대조(엽면수)		 4.1
4.3

4.1
4.0
4.1
4.0
4.2
4.1
4.2
4.0
3.9

4.0
3.8
4.2
4.3
4.0
3.8
4.1
4.0
3.7
4.0		 0.0
0.0

5.1
7.0
4.3
5.1
4.8
4.1
4.0
7.2
4.5

5.2
6.8
4.5
5.0
5.0
4.3
4.1
7.0
4.2
0.0		 4.5
5.3

5.1
4.5
5.3
5.1
5.0
5.3
5.4
5.5
4.5

5.0
4.8
5.1
5.2
5.0
4.8
5.0
5.0
4.5
4.2		 0.0
0.0

5.7
7.3
5.0
5.0
5.5
4.6
4.3
7.7
5.0

5.5
7.0
5.0
5.0
5.1
4.6
4.5
7.5
4.8
0.0		 5.6
6.5

4.1
4.0
5.5
4.7
5.5
4.9
5.9
6.1
5.6

5.1
5.0
5.2
5.3
5.1
4.5
5.1
5.0
4.7
3.9		 0.0
0.0

6.5
7.8
5.8
5.7
5.8
5.2
5.1
7.8
6.0

5.5
6.8
5.5
5.1
5.1
4.8
4.8
7.1
4.5
0.0		 5.3
6.3

3.8
3.5
5.3
4.5
6.0
5.1
5.4
6.5
6.1

5.0
4.5
4.8
4.6
4.5
3.8
4.8
4.5
4.5
4.0		 0.0
0.0

6.1
8.0
6.3
6.0
5.5
5.5
5.5
7.3
5.5

5.1
6.5
5.1
5.1
5.3
4.8
4.0
6.5
4.1
0.0		 5.1
6.0

3.5
3.5
4.8
4.1
6.0
4.9
5.4
6.3
6.0

4.5
4.0
4.0
4.1
3.8
3.5
4.0
3.8
3.5
3.9		 0.0
0.0

6.0
7.5
6.0
5.5
5.3
6.0
5.2
7.1
5.1

5.0
6.0
4.8
4.5
4.8
4.0
3.8
6.0
3.8
0.0		 5.1
5.7

3.1
3.5
5.0
3.7
6.0
4.9
5.0
6.2
6.2

4.2
3.8
3.8
4.0
3.5
3.5
3.8
3.5
3.1
3.7		 0.0
0.0

5.9
7.0
6.0
6.0
5.1
5.5
5.0
6.9
5.0

4.8
5.5
4.5
4.0
4.5
3.8
4.0
6.1
4.0
0.0
가) 미생물 밀도: 오이 엽편 당 미생물 균총수(colony forming unit)의 상용로그 변환 값
나) 자연: 오이 엽편으로 분리하여 배양가능한 자연미생물의 밀도
다) 유용: 본 발명의 각 조성물을 처리한 후 재분리하여 배양한 각 유용미생물의 밀도
<표 3>에서 보는 바와 같이 본 발명의 조성물을 적절히 이용하면, 대부분의 유용미생물 또는 자연미생물의 단위 밀도가 증진되는 것을 관찰할 수 있었다. 자연미생물의 경우 조성물 및 조사 시점에 따라 100 배 이상까지 증가하였다. 그러나 유용미생물 1이 포함되어 있는 조성물 3과 유용미생물 2가 포함되어 있는 조성물 4의 경우, 각 유용미생물만 처리된 경우보다 자연미생물의 밀도가 감소되거나 아니면 밀도 증가가 억제되는 현상을 관찰할 수 있었다. 이러한 현상은 유용미생물의 항균활성에 의해 자연미생물의 밀도가 감소되었기 때문인 것으로 보인다. 가령 SD17의 광범위한 항균활성에 대해서는 이미 보고된 바 있다 (Kim, D. S., Bae, C. Y., Kim, D. H, Chun, S. J., Choi, S. W., and Choi, K. H. 2005. Paenibacillus elgii SD17 as a biocontrol agent against soil-borne turf diseases. Plant Pathology Journal 21:328-333). 위 결과는 본 발명의 조성물에 의해 공급된 수분 또는 미생물영양분에 의해 미생물의 활성이 높아지고 결국 자연미생물 또는 유용미생물의 밀도가 높아질 수 있음을 보여주고 있다. 또한 유용미생물이 자연미생물에 대한 항균효과가 있을 경우에는 자연미생물의 밀도를 감소시키거나 밀도의 증가를 억제하면서 유용미생물의 효율적인 정착을 도와주는 효과가 있음을 보여주고 있다.
(실시예 2) 어린 식물을 이용한 각 식물의 병원균에 대한 약효
본 발명의 조성물을 이용하여 벼 도열병(병원균 Magnaporthe grisea), 벼 잎집무늬마름병(병원균 Thanatephorus cucumeris), 토마토 역병(병원균 Phytophthora capsici), 토마토 잿빛곰팡이병(병원균 Botrytis cinerea), 밀 녹병(병원균 Puccinia graminis) 및 보리 흰가루병(병원균 Blumeria graminis = Erysiphe graminis)에 대한 약효를 어린 식물을 이용하여 실내에서 평가하였다. 실내 약효 평가는 화학 살균제의 초기 선발을 위한 스크리닝 방법을 참고하여 실시하였다 (최경자, 김진철, 장경수, 이선우, 김진석, 조광연. 2002. 몇 가지 식물 추출물의 밀 녹병 방제 특성. 농약과학회지 6(2): 87-95). 위 방법 중에서 자연미생물 또는 유용미생물의 밀도증진을 위한 생물학적 활성을 높이기 위하여 각 식물병원균을 접종하는 시점을 조성물을 1일전 대신 3일전에 분무 살포한 부분을 제외하고는 비슷한 방법을 이용하였다. 각 어린 식물을 키우고, 각 식물병원균을 적절히 배양하여 접종한 후 각 조성물을 200배 희석하여 식물에 살포하였다. 살포 이후에는 유사한 방법으로 식물을 관리하고, 약효는 방제가(%)로 평가하였다.
조성물 및 각 조성물에 포함된 미생물 분말의 식물병에 대한 예방 효과
처리 방제가(%)
벼 도열병 벼 잎집무늬
마름병		 토마토 잿빛
곰팡이병		 토마토 역병 밀 줄녹병 보리 흰가루병
조성물 1
조성물 2

조성물 3
조성물 4
조성물 5
조성물 6
조성물 7
조성물 8
조성물 9
조성물 10
조성물 11

유용미생물 1
유용미생물 2
유용미생물 3
유용미생물 4
유용미생물 5
유용미생물 6
유용미생물 7
유용미생물 8
유용미생물 9		 24
27

30
11
45
30
25
35
25
30
45

28
0
25
10
0
0
5
5
25		 20
25

25
15
55
45
65
30
35
20
30

0
5
35
0
45
5
10
0
0		 17
30

50
45
65
55
75
30
40
25
30

35
37
37
5
50
0
20
0
5		 27
37

84
79
47
45
55
40
25
25
35

58
73
27
0
35
15
0
0
5		 4
7

20
80
15
40
25
45
25
20
65

0
83
0
35
0
25
5
5
25		 30
45

25
28
34
75
25
70
30
25
70

0
8
7
55
0
55
5
0
35
<표 4>에서 보는 바와 같이, 본 발명의 조성물을 사용했을 경우 전반적으로 식물병을 예방하는 효과인 방제가가 높아져 약효가 증진되는 것을 확인할 수 있다. 좀 더 상세하게는, 본 발명에서 고흡수성 수지를 주요 성분으로 하는 조성물 1의 경우에는 전반적으로 모든 병에 대해서 약효가 증진되는 것을 관찰할 수 있었다. 또한 본 발명에서 고흡수성 수지와 피엘엔티 미생물영양분을 주요 성분으로 하는 조성물 2의 경우에도 전반적으로 모든 식물병에 대해서 약효가 증진되는 것을 관찰할 수 있었다. 조성물 2의 경우 조성물 1과 비교하여 개선된 약효를 확인할 수 있었다. 본 발명에서 각 유용미생물을 포함한 조성물 3 내지 11의 경우에도 전반적으로 약효의 개선을 확인할 수 있었다. 특히, 각 유용미생물만으로도 효과가 있는 식물병의 경우 약효가 개선됨을 확인할 수 있었다. 유용미생물 1은 자체로도 주로 토마토 역병, 토마토 잿빛곰팡이병에 대해 약효가 있었고, 동일한 유용미생물을 포함하는 조성물 3의 경우 토마토 역병, 토마토 잿빛곰팡이병에 대해서는 약효가 증진되면서, 벼 도열병, 벼 잎집무늬마름병, 밀 줄녹병 및 보리 흰가루병에 대한 약효도 어느 정도 있음을 확인하였다. 유용미생물 2는 자체로도 주로 토마토 잿빛곰팡이병 및 보리 흰가루병에서 약효가 있었고, 동일한 유용미생물을 포함하는 조성물 4는 자체로도 주로 토마토 잿빛곰팡이병과 보리 흰가루병에 대해서는 약효가 증진되면서 다른 병에도 약효를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 유용미생물 3은 자체로도 주로 벼 도열병, 벼 잎집무늬마름병, 토마토 잿빛곰팡이병 및 토마토 역병에서 약효가 있었고, 동일한 유용미생물을 포함하는 조성물 5는 벼 도열병, 벼 잎집무늬마름병, 토마토 잿빛곰팡이병 및 토마토역병에 대해서는 약효가 증진되면서 다른 병에도 약효를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 유용미생물 4는 자체로도 주로 밀 줄녹병 및 보리 흰가루병에 대한 약효가 있었고, 동일한 유용미생물을 포함하는 조성물 6의 경우 밀 줄녹병 및 보리 흰가루병에 대해서는 약효가 증진되면서 다른 병에도 약효를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 유용미생물 5는 자체로도 주로 토마토 잿빛곰팡이병과 벼 잎집무늬마름병에 대한 약효가 있었고, 동일한 유용미생물을 포함하는 조성물 7의 경우 토마토 잿빛곰팡이병과 벼 잎집무늬마름병에 대해서는 약효가 증진되면서 다른 병에도 약효를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 유용미생물 6은 자체로도 주로 보리 흰가루병과 밀 녹병에 약효가 있었고, 동일한 유용미생물을 포함하는 조성물 8의 경우 보리 흰가루병과 밀 줄녹병에 대해서는 약효가 증진되면서 다른 병에도 약효를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 유용미생물 7은 자체로도 주로 토마토 잿빛곰팡이병과 벼 잎집무늬마름병에 약효가 있었고, 동일한 유용미생물을 포함하는 조성물 9의 경우 토마토 잿빛곰팡이병과 벼 잎집무늬마름병에 대해서는 약효가 증진되면서 다른 병에도 약효를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 유용미생물 8은 식물의 해충 특히 배추 좀나방에 대하여 살충효과가 있기 때문에 식물의 병에 대한 약효는 없었지만, 동일한 유용미생물을 포함하는 조성물 10의 경우 조성물 2와 비슷한 수준의 약효가 있음을 확인하였다. 유용미생물 9는 유도저항성에 의해 식물의 병원균에 대한 면역력을 강화하는 것으로 알려져 있는데, 본 실시예에서는 유용미생물 9 자체로도 주로 보리 흰가루병과 밀 줄녹병에 대한 약효가 있었으며, 동일한 유용미생물을 포함하는 조성물 11의 경우 보리 흰가루병과 벼 잎집무늬마름병에 대한 약효가 증진되면서 다른 병에도 약효를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같이 본 발명의 조성물은 전반적으로 다양한 식물병에 대하여 유용미생물 자체에 의한 약효보다 증진되는 효과를 보여주었다. 또한 조성물 1 또는 조성물 2의 경우 그 자체로는 식물표면에 우점하고 있는 자연미생물의 활성을 이용해 어느 정도 식물병을 예방하는 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
그러나 위 실시예의 경우 실내에서 화학 농약의 약효를 평가할 때 사용하는 시스템 안에서 상대적으로 짧은 기간 동안 식물병원균에 의한 발병이 쉽게 일어나거나 해충의 생육에 유리한 조건 그리고 안정화된 온도, 습도, 광 등 환경조건에서 실시했기 때문에, 본 발명의 조성물에 의한 약효를 확인하는 데는 어느 정도 기술적인 한계가 있었다. 즉, 본 발명의 조성물의 효과는 자연의 환경조건과 같이 식물표면의 수분이 밤낮으로 변화하거나 강우와 같이 자연적인 수분공급이 이루어지는 조건에서 여러 주에 걸쳐 수행하는 것이 좀 더 바람직하다고 볼 수 있다. 따라서 본 발명의 효과를 보다 뚜렷하게 확인할 수 있도록, 일반적인 식물의 재배조건 또는 그와 유사한 조건에서 성체식물을 이용하여 반복적으로 본 발명의 조성물을 처리한 후 약효를 확인하는 실험을 추가적으로 실시하였다.
(실시예 3) 오이 흰가루병에 대한 약효 및 미생물의 경시 변화
본 발명의 조성물 중 흰가루병에 대한 약효가 확인된 조성물과 유용미생물의 일부에 대하여 오이 흰가루병에 대한 약효시험을 성체 오이식물을 이용하여 유리 온실에서 재확인하였다. 파종 후 1개월이 지난 오이 유묘를 한국 (주)바이오메디아의 부농상토 5호로 채운 와그너 포트(직경 15 cm, 깊이 20 cm)에 옮겨 심은 후 온실에서 오이의 본 잎이 5~6엽 정도로 자랄 때까지 일반적인 방법으로 키웠다. 이 시점에서 본 발명의 조성물 1, 2, 3과 4, 그리고 유용미생물 1과 2, 그리고 화학살균제와 무처리구를 비교 목적으로 포함하여 경엽 살포를 실시하였다. 실험구는 난괴법으로 배치하였으며, 각 처리는 3 반복, 각 반복은 4개 식물로 구성하였다. 살포액은 본 발명의 각 조성물과 각 유용미생물을 물에 200배 희석한 후 1주일 간격으로 3회에 걸쳐 오이 잎에 골고루 충분히 묻도록 살포하였다. 오이 흰가루병은 자연적으로 병이 발생하도록 유도하였는데, 일부 식물에서는 오이의 본 잎이 5~6엽에서 이미 병반이 관찰되기 시작하였다. 오이 흰가루병에 대한 약효는 농촌진흥청의 고시방법에 따라 평가하였고, 약효 평가는 경시적인 약효의 변화를 조사하기 위하여 각 살포 당일부터 1주일 마다 실시하였으며, 제3회 살포 후에는 약효의 지속 기간을 평가하기 위하여 제3회 처리 후 14 일에도 실시하였다. 오이 흰가루병에 대한 약효를 <표 5>와 같이 정리하였다.
오이 흰가루병에 대한 약효의 경시적 변화
처리 방제가(%)
제1차 살포일 제2차 살포일 제3차 살포일 제3차 살포
후 7일		 제3차 살포
후 14일
조성물 1
조성물 2
조성물 3
조성물 4
유용미생물 1
유용미생물 2
대조살균제가 ) 		0
0
0
0
0
0
0		 25 b나)
32 b
58 a
55 a
25 b
43 ab
27 b		 32 c
43 bc
77 a
62 ab
38 c
30 c
32 c		 35 c
43 c
80 a
65 ab
40 c
37 c
15 d		 27 cd
35 c
76 a
65 ab
45 c
38 c
12 d
가) 대조살균제: 아미스타 수화제 (유효성분 azoxystrobin)
나) 각 열의 동일한 알파벳은 던칸의 다중검정법(Duncan's multiple range test)에 의해 5% 유의수준에서 방제가가 통계적으로 유의성이 없음을 의미함
<표 5>에서 보는 바와 같이, 본 발명의 조성물 1과 조성물 2는 자체로도 어느 정도의 약효를 보이고 있었고, 조성물 3과 조성물 4는 각각의 유용미생물만 포함한 살포액 보다 증진된 약효를 보였다. 대조구로 사용한 화학살균제의 경우 약효가 상대적으로 낮았는데, 이는 오이 흰가루병원균의 유효성분 아족시스트로빈에 대한 저항성이 출현하였기 때문인 것으로 사료되었다.
약효 평가와 동시에 오이 잎 표면에서의 미생물의 경시적인 변화를 조사하였다. 매번 살포 직전에 오이 본엽 중 제 3엽에서부터 임의적으로 천공기를 이용하여 지름 3cm의 오이 엽편을 3개씩 채취하였다. 각 처리에서 채취한 3개 오이 엽편을 10 ml의 살균수에 넣은 후 30분 동안 정치한 후 세차게 흔들어 엽면수를 준비하였다. 이 엽면수에 존재하는 미생물의 밀도를 희석평판방법(dilution plating method)을 이용하여 계수하였다. 자연미생물은 엘비한천배지를 이용하여 계수하였고, 유용미생물은 각 배지별로 자라면서 형성되는 균총(colony)의 외관상 특징을 기준으로 계수하였다. 그 결과를 <표 6>과 같이 정리하였다.
오이 잎 표면 중 미생물 밀도의 경시적 변화
처리 미생물 밀도 (log cfu/leaf disc)가)
제1차 살포일 제2차 살포일 제3차 살포일 제3차 살포
후 7일		 제3차 살포
후 14일
자연나 ) 유용다 ) 자연 유용 자연 유용 자연 유용 자연 유용
조성물 1
조성물 2
조성물 3
조성물 4
유용미생물 1
유용미생물 2
대조살균제
무처리구		 4.0
4.3
4.0
4.0
4.0
4.0
4.3
4.0		 0.0
0.0
5.0
7.0
5.0
7.0
0.0
0.0		 4.5
5.3
4.5
4.0
4.8
4.5
5.0
4.0		 0.0
0.0
6.5
7.3
5.5
6.5
0.0
0.0		 5.6
6.9
3.8
4.0
4.5
4.0
4.0
4.3		 0.0
0.0
7.0
7.8
6.0
6.7
0.0
0.0 		5.3
7.3
3.5
3.3
4.3
4.0
4.3
4.0		 0.0
0.0
7.0
8.0
5.3
6.0
0.0
0.0		 5.0
6.0
3.0
3.0
4.3
4.0
4.0
4.5 		0.0
0.0
6.3
7.5
5.0
5.7
0.0
0.0
가) 미생물 밀도: 오이 엽편 당 미생물 균총수(colony forming unit)의 상용로그 변환 값
나) 자연: 오이 엽편으로 분리하여 배양가능한 자연미생물의 밀도
다) 유용: 본 발명의 각 조성물을 처리한 후 재분리하여 배양한 각 유용미생물의 밀도
<표 6>에서 보는 바와 같이 유용미생물만의 경우보다 본 발명의 조성물을 사용하였을 때, 유용미생물 또는 자연미생물의 단위면적당 밀도가 크게 증진하는 것을 관찰할 수 있었다. 특히, 조성물 2를 처리한 경우에는 제3차 살포일에서 무처리구 보다 자연미생물의 밀도가 100 배 이상 증가하였다. 또한 조성물 1 보다 조성물 2의 자연미생물의 밀도가 전반적으로 높은 것을 확인할 수 있었다. 그리고 유용미생물 1이 포함되어 있는 조성물 3과 유용미생물 2가 포함되어 있는 조성물 4의 경우 자연미생물의 밀도가 어느 정도 감소하는 현상을 관찰할 수 있었다. 이는 <표 5>에 나타난 조성물 3과 4의 약효가 각 유용미생물의 밀도가 높아져 오이 흰가루병을 억제하는 생물학적 활성이 증진되었기 때문인 것으로 사료되었다. 또한 <표 6>의 결과는 실내에서 수행한 <표 3>의 효과가 온실 조건에서도 비슷하게 나타나는 것을 뒷받침해 주고 있다.
(실시예 4) 딸기 잿빛곰팡이병에 대한 약효
본 발명의 조성물 중 잿빛곰팡이병에 대한 약효가 확인된 조성물과 유용미생물에 대하여 딸기 잿빛곰팡이병에 대한 약효시험을 성체 딸기식물을 이용하여 온실에서 재확인하였다. 딸기 유묘를 구입하여 부농상토 5호로 채운 와그너 포트(직경 15 cm, 깊이 20 cm)에 옮겨 심은 후 온실에서 관리하였다. 딸기 잿빛곰팡이의 감염 시점으로 알려진 개화기부터 본 발명의 조성물 1, 2, 3과 4, 그리고 유용미생물 1과 2, 그리고 화학살균제와 무처리를 비교 목적으로 포함하여 경엽 살포를 실시하였다. 실험구는 난괴법으로 배치하였으며, 각 처리는 3 반복, 각 반복은 4개 식물로 구성하였다. 살포액은 본 발명의 각 조성물과 각 유용미생물을 물에 200배 희석한 후 7일 간격으로 3회에 걸쳐 딸기 열매 표면 및 잎에 골고루 충분히 묻도록 살포하였다. 딸기 잿빛곰팡이병은 병원균인 보트리티스 시네레아를 감자한천배지에서 배양하여 분생포자를 유도한 후 접종하여 발생하도록 유도하였다. 딸기 잿빛곰팡이병에 대한 약효는 농촌진흥청의 고시방법에 따라 실시하였고, 약효 평가는 경시적인 약효의 변화를 조사하기 위하여 각 살포 당일부터 1주일 마다 실시하였으며, 제3회 살포 후에는 약효의 지속 기간을 평가하기 위하여 제3회 처리 후 2주 시점에서도 실시하였다. 딸기 잿빛곰팡이병에 대한 약효를 <표 7>과 같이 정리하였다.
딸기 잿빛곰팡이병에 대한 약효의 경시적 변화
처리 방제가(%)
제1차 살포일 제2차 살포일 제3차 살포일 제3차 살포
후 7일		 제3차 살포
후 14일
조성물 1
조성물 2
조성물 3
조성물 4
유용미생물 1
유용미생물 2
대조살균제가 ) 		0
0
0
0
0
0
0		 5 e나)
30 cd
70 b
55 c
25 d
40 cd
100 a		 30 cd
45 c
77 b
65 b
40 c
50 c
100 a		 25 e
50 cd
85 b
65 c
50 cd
55 cd
100 a		 20 e
40 d
75 b
60 bc
50 c
60 bc
100 a
가) 대조살균제: 사파이어 수화제 (유효성분 fludioxonil)
나) 각 열의 동일한 알파벳은 던칸의 다중검정법(Duncan's multiple range test)에 의해 5% 유의수준에서 방제가가 통계적으로 유의성이 없음을 의미함
<표 7>에서 보는 바와 같이, 본 발명의 조성물 1과 조성물 2는 자체로도 어느 정도의 약효를 보이고 있었고, 조성물 3과 조성물 4는 각각의 유용미생물만 포함한 살포액보다 유의성 있게 증진된 약효를 보였다. 그러나 대조구로 사용한 화학살균제 보다는 약효가 유의성 있게 낮았다.
(실시예 5) 고추 탄저병에 대한 약효의 경시적 변화
본 발명의 조성물을 또한 고추 탄저병균의 생육을 억제효과가 있는 것으로 알려진 유용미생물을 포함하는 조성물과 유용미생물에 대하여 고추 탄저병에 대한 약효시험을 성체 고추식물을 이용하여 일반 농가가 재배하고 있는 밭에서 실시하였다. 제1차 살포일 시점에서 이미 고추 밭에는 자연적으로 고추 탄저병이 발생하여, 발병도가 약 10% 수준이었다. 본 발명의 조성물 1, 2와 3, 그리고 유용미생물 1, 화학살균제와 무처리를 비교 목적으로 포함하여 경엽 살포를 실시하였다. 실험구는 난괴법으로 배치하였으며, 각 처리는 3 반복으로 구성하였다. 살포액은 본 발명의 각 조성물과 각 유용미생물을 물에 200배 희석한 후 7일 간격으로 3회에 걸쳐 열매 표면 및 잎에 골고루 충분히 묻도록 살포하였다. 고추 탄저병에 대한 약효는 농촌진흥청의 고시방법에 따라 평가하였고, 약효 평가는 경시적인 약효의 변화를 조사하기 위하여 각 살포 당일부터 1주일 마다 실시하였으며, 제3회 살포 후에는 약효의 지속 기간을 평가하기 위하여 제3회 처리 후 2주 시점에서도 실시하였다. 고추 탄저병에 대한 약효를 <표 8>과 같이 정리하였다.
고추 탄저병에 대한 약효의 경시적 변화
처리 방제가(%)
제1차 살포일 제2차 살포일 제3차 살포일 제3차 살포
후 7일		 제3차 살포
후 14일
조성물 1
조성물 2
조성물 3
유용미생물 1
대조살균제가 ) 		0 a나)
5 a
0 a
5 a
0 a		 25 e
32 cd
58 b
40 c
75 a		 32 cd
43 c
77 ab
40 c
85 a		 35 bc
43 b
75 a
45 b
80 a		 27 bc
35 b
70 a
40 b
70 a
가) 대조살균제: 실바코 수화제 (유효성분 tebuconazole)
나) 각 열의 동일한 알파벳은 던칸의 다중검정법(Duncan's multiple range test)에 의해 5% 유의수준에서 방제가가 통계적으로 유의성이 없음을 의미함
<표 8>에서 보는 바와 같이, 제2차 살포일로부터 지속적으로 본 발명의 조성물 1과 조성물 2는 자체로도 어느 정도의 약효를 보이고 있었고, 조성물 3은 유용미생물 1 보다 유의성 있게 증진된 약효를 나타냈고, 비교예로 실시한 대조살균제와 유사한 약효를 보였다.
(실시예 6) 감자 역병에 대한 약효
본 발명의 조성물을 또한 감자 역병균에 대한 억제효과가 있는 것으로 알려진 조성물과 유용미생물에 대하여 감자 역병에 대한 약효시험을 성체 감자식물을 이용하여 일반 농가가 재배하고 있는 밭에서 실시하였다. 자연적으로 감자 역병이 발생하는 장마철부터 본 발명의 조성물 1, 2와 3, 그리고 유용미생물 1, 화학살균제와 무처리를 비교 목적으로 포함하여 경엽 살포를 실시하였다. 실험구는 난괴법으로 배치하였으며, 각 처리는 3 반복으로 구성하였다. 살포액은 본 발명의 각 조성물과 각 유용미생물을 물에 200배 희석한 후 7일 간격으로 3회에 걸쳐 열매 표면 및 잎에 골고루 충분히 묻도록 살포하였다. 감자 역병에 대한 약효는 농촌진흥청의 고시방법에 따라 평가하였고, 약효 평가는 경시적인 약효의 변화를 조사하기 위하여 각 살포 당일부터 1주일 마다 실시하였으며, 제3회 살포 후에는 약효의 지속 기간을 평가하기 위하여 제3회 처리 후 2주 시점에서도 실시하였다. 감자 역병에 대한 약효를 <표 9>과 같이 정리하였다.
감자 역병에 대한 약효
처리 방제가(%)
제1차 살포일 제2차 살포일 제3차 살포일 제3차 살포
후 7일		 제3차 살포
후 14일
조성물 1
조성물 2
조성물 3
유용미생물 1
대조살균제가 ) 		0
0
0
0
0		 5 bc나)
10 bc
20 b
5 bc
65 a		 10 c
30 bc
40 b
5 c
70 a		 15 cd
25 c
40 b
5 cd
70 a		 5 cd
15 c
35 b
5 cd
60 a
가) 대조살균제: 포룸 수화제 (유효성분 dimethomorph)
나) 각 열의 동일한 알파벳은 던칸의 다중검정법(Duncan's multiple range test)에 의해 5% 유의수준에서 방제가가 통계적으로 유의성이 없음을 의미함
<표 9>에서 보는 바와 같이, 본 발명의 조성물 1과 조성물 2는 자체로도 미약하지만 어느 정도의 약효가 있었고, 조성물 3은 각각의 유용미생물만 포함한 살포액보다 증진된 약효를 보였다. 그러나 비교예로 사용한 대조살균제 보다는 약효가 크게 낮았다. 이는 감자역병의 발생 및 진행속도가 다른 식물병 보다 일반적으로 매우 빠르기 진행되는데, 본 실시예에서도 감자역병의 발생 및 진행속도가 빨라 본 발명의 조성물에 의한 약효가 저하된 것으로 사료되었다. 이는 대조 살균제의 방제가 또한 낮게 나타난 것으로도 추정할 수 있다.
(실시예 7) 배나무 붉은별무늬병에 대한 약효의 경시적 변화
본 발명의 조성물을 또한 배나무 붉은별무늬병(병원균 Gymnosporangium asiaticum)에 대한 약효시험을 일반 농가가 재배하고 있는 과수원의 배나무를 이용하여 실시하였다. 배나무 붉은별무늬병이 발생하기 이전부터 본 발명의 조성물 1, 2와 3, 그리고 유용미생물 1, 화학살균제와 무처리를 비교 목적으로 포함하여 경엽 살포를 실시하였다. 실험구는 난괴법으로 배치하였으며, 각 처리는 3 반복으로 구성하였다. 살포액은 본 발명의 각 조성물과 각 유용미생물을 물에 200배 희석한 후 7일 간격으로 3회에 걸쳐 잎에 골고루 충분히 묻도록 살포하였다. 배나무 붉은별무늬병에 대한 약효는 농촌진흥청의 고시방법에 따라 평가하였고, 약효 평가는 경시적인 약효의 변화를 조사하기 위하여 각 살포 당일부터 1주일 마다 실시하였으며, 제3회 살포 후에는 약효의 지속 기간을 평가하기 위하여 제3회 처리 후 2주 시점에서도 실시하였다. 배나무 붉은별무늬병에 대한 약효를 <표 10>과 같이 정리하였다.
배나무 붉은별무늬병에 대한 약효
처리 방제가(%)
제1차 살포일 제2차 살포일 제3차 살포일 제3차 살포
후 7일		 제3차 살포
후 14일
조성물 1
조성물 2
조성물 3
조성물 4
조성물 11
유용미생물 1
유용미생물 2
유용미생물 9
대조살균제가 ) 		5 a나)
0 a
5 a
0 a
0 a
5 a
0 a
0 a
5 a		 15 b
15 b
15 b
20 b
15 b
5 bc
10 bc
10 bc
80 a		 13 c
27 bc
47 b
45 b
40 b
15 c
25 bc
13 c
90 a		 20 c
35 bc
47 b
50 b
50 b
20 c
25 c
20 c
90 a		 15 c
35 bc
50 b
45 b
55 b
20 c
20 c
15 c
80 a
가) 대조살균제: 보가드 입상수화제 (유효성분 difenoconazole)
나) 각 열의 동일한 알파벳은 던칸의 다중검정법(Duncan's multiple range test)에 의해 5% 유의수준에서 방제가가 통계적으로 유의성이 없음을 의미함
<표 10>에서 보는 바와 같이, 본 발명의 조성물 1과 조성물 2는 자체로도 어느 정도의 약효를 보이고 있었고, 제3차 살포일 이후조성물 3, 4와 11은 각각의 유용미생물만 포함한 살포액 보다 증진된 약효를 보였으나, 비교예로 사용한 대조살균제 보다는 낮은 수준의 약효를 보였다. 이는 배나무 붉은별무늬병을 일으키는 병원균의 특성인 절대기생성 때문에 병원균이 식물표면 보다는 식물의 내부에 존재하면서 발병하기 때문인 것으로 사료된다. 왜냐하면 식물체 내로의 침투이행성인 높은 대조살균제는 높은 방제가를 보였기 때문에, 이는 본 발명의 조성물을 적용할 때 고려해야 될 사항으로 판단된다.
(실시예 8) 장미 흰가루병에 대한 약효의 경시적 변화
본 발명의 조성물을 또한 장미 흰가루병(병원균 Sphaerotheca pannosa)에 대한 약효시험을 농가가 재배하고 장미를 이용해서 실시하였다. 자연적으로 장미 흰가루병이 발생하기 직전부터 본 발명의 조성물 1, 2, 3과 4 그리고 유용미생물 1과 2, 화학살균제와 무처리를 비교 목적으로 포함하여 경엽 살포를 실시하였다. 실험구는 난괴법으로 배치하였으며, 각 처리는 3 반복으로 구성하였다. 살포액은 본 발명의 각 조성물과 각 유용미생물을 물에 200배 희석한 후 7일 간격으로 3회에 걸쳐 잎에 골고루 충분히 묻도록 살포하였다. 장미 흰가루병에 대한 약효는 농촌진흥청의 고시방법에 따라 평가하였고, 약효 평가는 경시적인 약효의 변화를 조사하기 위하여 각 살포 당일부터 1주일 마다 실시하였으며, 제3회 살포 후에는 약효의 지속 기간을 평가하기 위하여 제3회 처리 후 2주 시점에서도 실시하였다. 장미 흰가루병에 대한 약효를 <표 11>과 같이 정리하였다.
장미 흰가루병에 대한 약효
처리 방제가(%)
제1차 살포일 제2차 살포일 제3차 살포일 제3차 살포
후 7일		 제3차 살포
후 14일
조성물 1
조성물 2
조성물 3
조성물 4
유용미생물 1
유용미생물 2
대조살균제가 ) 		0
0
0
0
0
0
0		 25 c나)
33 c
75 a
55 b
35 c
45 bc
75 a		 30 cd
45 c
80 a
65 ab
40 c
45 c
65 ab		 35 c
50 b
85 a
65 ab
45 b
50 b
70 ab		 35 c
55 bc
80 a
60 bc
40 c
40 c
70 ab
가) 대조살균제: 동부훼나리 유제 (유효성분 fenarimol)
나) 각 열의 동일한 알파벳은 던칸의 다중검정법(Duncan's multiple range test)에 의해 5% 유의수준에서 방제가가 통계적으로 유의성이 없음을 의미함
<표 11>에서 보는 바와 같이, 본 발명의 조성물 1과 조성물 2는 자체로도 어느 정도의 약효를 보이고 있었고, 조성물 3과 4는 제2차 살포일부터 각각의 유용미생물만 포함한 살포액보다 유의성 있게 증진된 약효를 보였고, 비교예로 사용한 대조살균제와 동등 이상의 약효를 보였다.
(실시예 9) 잔디 피티움블라이트병에 대한 약효의 경시적 변화
본 발명의 조성물을 또한 잔디 피티움블라이트병(병원균 Pythium aphanidermatum)에 대하여 약효시험을 실시하였다. 조성물 1의 유용미생물은 잔디 피티움블라이트병에 대한 억제효과 있는 것으로 알려져 있어 기존문헌을 참조하여 잔디에 대한 실내약효실험을 비슷하게 실시하였다(Kim, D. S., Bae, C. Y., Chun, S. J., Kim, D. H., Choi, S. W., and Choi, K. H. 2005. Paenibacillus elgii SD17 as a biocontrol agent against soil-borne turf diseases. Plant Pathology Journal). 잔디 피티움블라이트 병원균이 자라는 감자한천배지의 조각을 접종한 당일 제1차 처리 후 본 발명의 조성물을 7일 간격으로 3회 관주방법으로 처리하였다. 잔디의 경우 일반 식물과는 달리 지표면에 밀착해서 자라고 병원균 또한 지표면을 통해서도 이동하기 때문에, 식물의 잎, 줄기뿐만 아니라 잔디 사이의 지표면까지도 본 발명의 조성물이 살포되었다. 잔디 피티움블라이트병에 대한 약효를 <표 12>와 같이 정리하였다.
잔디 피티움블라이트병에 대한 약효
처리 방제가(%)
제1차 살포일 제2차 살포일 제3차 살포일 제3차 살포
후 7일		 제3차 살포
후 14일
조성물 3
유용미생물 1
대조살균제가 ) 		0
0
0		 80 a나)
65 ab
75 a		 75 a
55 b
80 a		 80 a
50 b
85 a		 85 a
45 b
80 a
가) 대조살균제: 리도밀골드 수화제 (유효성분 metalaxyl-M)
나) 각 열의 동일한 알파벳은 던칸의 다중검정법(Duncan's multiple range test)에 의해 5% 유의수준에서 방제가가 통계적으로 유의성이 없음을 의미함
<표 12>에서 보는 바와 같이, 본 발명의 조성물 3은 제2차 살포일부터 유용미생물1을 단독으로 사용한 경우 보다 유의성 있게 증진된 약효를 보여, 비교예로 사용한 대조살균제와 동등 이상의 약효를 보였다. 이와 같은 효과는 본 발명의 조성물에 사용된 고흡수성 수지가 잔디 잎과 잔디가 자라고 있는 지표면에서 박피를 형성하여 가용수분과 미생물영양분의 공급기회를 높임으로써 미생물의 생물학적 활성을 강화했기 때문일 것으로 사료되었다. 이는 잔디와 같이 지표면에서 자라는 식물의 경우 본 발명의 조성물이 식물표면에서도 가용수분과 미생물영양분을 공급하여, 유용미생물의 생물학적 활성을 발현하는 공간을 확대 제공했다고 볼 수 있다. 본 발명에서 상기 실시예는 잔디와 같이 지표면에서 가깝게 발병하는 경우에도 약효가 증진되는 것으로 확인해 주고 있다.
(실시예 10) 식물의 해충에 대한 살충 효과
본 발명의 조성물을 또한 십자화과 채소에 피해를 주는 배추 좀나방(해충명 Plutella xylostella)에 대한 살충효과에 대한 약효시험을 실험실에서 실시하였다. 양배추를 온실에서 키운 다음 지름이 5cm인 양배추 잎을 2000배 희석하여 준비한 약액에 약 30초간 담근 후 꺼내어 후드 내에서 음건시키고 배추 좀나방의 3령 유충을 10 마리씩 접종하여 24, 48, 72, 96과 120 시간 후 살충율을 조사하였다. 실험구는 완전임의배치법으로 배치하였으며, 각 처리는 3 반복으로 구성하였다. 배추 좀나방에 대한 살충효과는 농촌진흥청의 고시방법에 따라 평가하였다. 배추 좀나방에 대한 살충효과를 <표 13>과 같이 정리하였다.
조성물에 의한 배추 좀나방에 대한 살충 효과
처리 살충률(%)가 )
24 시간나 ) 48 시간 72 시간 96 시간 120 시간
조성물 10
유용미생물 8		 30 ab다)
40 a		 80 a
70 ab		 100 a
80 b		 100 a
90 ab		 100 a
100 a
가) 살충율(%): 각 처리의 전체 유충 10 마리 중 사망한 유충의 백분율
나) 시간: 약액 처리 후 시간
다) 각 열의 동일한 알파벳은 던칸의 다중검정법(Duncan's multiple range test)에 의해 5% 유의수준에서 방제가가 통계적으로 유의성이 없음을 의미함
<표 13>에서 보는 바와 같이, 본 발명의 조성물 10은 조성물 처리 후 72 시간 시점에서 100%의 살충률을 기록하여, 유용미생물 8만 포함한 경우보다 살충률이 유의성 있게 높았다. 또한 본 발명의 조성물 10은 100%의 살충률에 도달하는 시간이 짧았다.
본 발명에서 상기 실시예는 식물병원균의 억제뿐만 아니라 비슷한 원리를 통하여 해충으로부터 식물을 보호하는데 적용될 수 있음을 보여주고 있다. 또한 이는 본 발명의 조성물 중 유용미생물을 포함하는 조성물을 사용하면, 바퀴벌레, 개미, 달팽이 등과 같이 기어 다니는 임의적 유해생물의 표피에서도 유용미생물의 밀도가 증진됨으로써 이들을 억제할 수 있을 것으로 사료된다.
(실시예 11) 잡초에 대한 약효
식물병원균이 작물이 아닌 잡초에 선택적으로 발병하여 잡초의 생육을 억제하면 제초제의 효과를 얻을 수 있다. 본 실시예에서는 실험의 편의상 토마토를 하나의 잡초로 간주하고 실험실에서 실시하였다. 본 발명의 조성물1과 2의 200배 희석액에 토마토 잿빛곰팡이병(병원균 Botrytis cinerea)의 포자를 현탁하여, 그 밀도를 8.00 log cfu/ml 수준에서 조정하여 사용하였다. 위 현탁액 50 ml를 토마토 유묘에 흘러내릴 정도로 충분히 살포하고, (실시예 2)에서와 같이 토마토 잿빛곰팡이병의 발생 조건에서 관리한 후 약효를 평가하였다. 잡초의 억제효과는 처리 3일 및 7일 후 병반면적율(%)로 평가하였고, 잡초에 대한 약효를 <표 14>와 같이 정리하였다.
토마토를 이용한 잡초에 대한 약효
처리 병반면적율(%)
처리 3일 후 처리 7일 후
잿빛곰팡이균
조성물 1+잿빛곰팡이균
조성물 2+잿빛곰팡이균
조성물 1
조성물 2
무처리		 24 b
38 b
55 a
0 c
0 c
0 c		 35 c
58 b
90 a
0 c
0 c
0 c
<표 14>에서 보는 바와 같이, 본 발명의 조성물을 적절히 사용했을 경우 식물의 병원균을 이용해서 잡초를 억제할 수 있음을 확인할 수 있다. 좀 더 상세하게는, 토마토 잿빛곰팡이병원균을 단독으로 처리한 경우보다 본 발명의 조성물 1과 잿빛곰팡이병균을 처리한 경우에 토마토 잿빛곰팡이병이 더 많이 발생했고, 본 발명의 조성물 2와 잿빛곰팡이병균을 처리한 경우에는 토마토 잿빛곰팡이 병의 발생률이 더 높아졌다. 하지만, 이와 같이 식물병원균을 이용하여 잡초를 억제하는 경우에는 잡초에 대한 정의가 상황에 따라 구체적으로 정의되어야 하고, 구체적 상황에 따라 정해진 잡초에 대해 선택적으로 병원성을 보이는 식물병원균을 사용해야 한다. 그렇지 않고 식물의 병원균이 해당 잡초에 대한 선택성이 없거나 낮으면, 해당 상황에서 잡초로 정의되지 않은 주변의 다른 식물에 피해를 줄 수 있기 때문이다. 본 발명에서 상기 실시예는 본 발명의 조성물을 통해 잡초를 방제하는 데도 적용될 수 있음을 보여주고 있다.
본 발명은 화학 농약이나 화학 비료 사용의 문제점을 보완 또는 대체할 수 있는 조성물과 용도를 제공하는 산업적 이용가치가 있다.

Claims (11)

  1. 직경이 0.1mm 이하인 분말 형태의 생분해성 전분계 고흡수성 수지를 포함하면서 식물의 잎, 줄기, 가지, 꽃 또는 열매로 이루어지는 식물의 지상부 표면에 서식하는 미생물의 밀도를 증진시켜 식물을 보호하거나 식물의 생육을 촉진시킬 수 있는 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 미생물이 이용할 수 있는 미생물영양분을 추가로 포함하는 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 식물의 병원균, 해충 또는 잡초의 생육을 억제할 수 있거나 식물의 생육을 촉진할 수 있는 유용미생물을 추가로 포함하는 조성물.
  4. 삭제
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 물에 대한 수화성 또는 표면에 대한 전착성의 증진을 위한 보조제를 추가로 포함하는 조성물.
  6. 삭제
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고흡수성 수지의 함량은 상기 조성물의 중량 기준으로 20 내지 95% 범위인 것을 특징으로 하는 조성물.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고흡수성 수지의 함량은 상기 조성물을 물에 희석하였을 때, 물의 부피 중 고흡수성 수지의 중량 기준으로 0.02 내지 1.0% 범위인 것을 특징으로 하는 조성물.
  9. 제2항에 있어서, 상기 미생물영양분은 포테이토 덱스트로스 브로스(potato dextrose broth), 루리아 브로스 베이스(Luria broth base), 누트리언트 브로스(nutrient broth) 및 트립틱 소이 브로스(tryptic soy broth)의 각 배지 기준량을 중량기준으로 1/4씩 혼합 조성한 피엘엔티(PLNT) 배지인 것을 특징으로 하는 조성물.
  10. 제3항에 있어서, 상기 유용미생물은 바실루스(Bacillus)속, 패니바실루스(Paenibacillus)속 또는 스트렙토마이세스(Streptomyces)속으로 이루어진 세균이나 트리코데르마(Trichoderma)속, 암펠로마이세스(Ampelomyces)속 또는 아크레모니움(Acremonium)속으로 이루어진 진균 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  11. 제3항에 있어서, 상기 병원균은 스패로테카(Sphaerotheca)속에 속하는 흰가루병균 짐노스포란지움(Gymnosporangium)속, 콜레토트리쿰(Colletotrichum)속에 속하는 탄저병균, 피토프토라(Phytophthora)속에 속하는 역병균, 보트리티스(Botrytis)속에 속하는 잿빛곰팡이병균, 푹시니아(Puccinia)속에 속하는 녹병균, 짐노스포란지움(Gymnosporangium)속에 속하는 붉은별무늬병균, 피티움(Pythium)속에 속하는 피티움블라이트병균, 마그나포르테(Magnaporthe)속에 속하는 도열병균, 또는 타나테포루스(Thanatephorus)속에 속하는 잎집무늬마름병균으로 이루어진 병원균 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
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