KR101212047B1 - 작물생육을 촉진하는 신규 락토바실러스 파라케피리 ｎａａｓ-1균주 - Google Patents

작물생육을 촉진하는 신규 락토바실러스 파라케피리 ｎａａｓ-1균주 Download PDF

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Abstract

본 발명은 작물생육을 촉진하는 신규 락토바실러스 파라케피리 NAAS-1 균주에 관한 것이다. 락토바실러스 파라케피리NAAS-1 균주의 처리 결과, 작물생육이 현저하게 촉진되는 것으로 나타났다. 아울러, 상기 균주의 사용은 친환경 유기농 작물생산비용 감소, 농산물의 안정성 보장, 수입 미생물 비료의 대체효과 및 비료비용의 절감 효과가 있다.
작물생육촉진, 락토바실러스 파라케피리, 미생물비료, 유기농, 미생물제제

Description

작물생육을 촉진하는 신규 락토바실러스 파라케피리 ＮＡＡＳ-1균주 {Bacterial strain Lactobacillus parakefiri NAAS-1 promoting plant growth}
본 발명은 신규 락토바실러스 파라케피리 (Lactobacillus parakefiri) NAAS-1균주에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 작물생육을 촉진하는 신규 락토바실러스 파라케피리 NAAS-1 균주에 관한 것이다.
최근 화학비료나 유기질비료의 과다사용에 의해 토양용액의 염류 농도 상승, 토양양분의 불균형, 작물생육불량, 병해충발생, 연작장해, 토양오염의 많은 문제가 발생되어 농가의 소득이 저하되고, 생산물의 품질저하 등의 부작용이 현저히 나타나고 있는 실정이다. 중요한 식물 영양분인 질소(N)는 이러한 화학 비료의 사용에 의해 공급되어 왔으나, 더 높은 수확량을 유지하기 위한 화학 비료의 과잉 이용은 낮은 투입으로 높은 생산성을 요하는 지속 가능한 농업의 원리에 반하는 문제점이 있고, 또한 환경적인 문제를 초래하고 있는 것이다 (Shantharam, S. and A.K. Mattoo. 1997. Plant Soil 194, 205-216).
이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 화학비료를 대체할 수 있는 수단으로, 농업환경 및 생태계 부담을 최소화하면서 안전한 먹거리를 해결하는 생물학적 방법이 활발히 연구되고 있으며, 그 대체방안으로 작물생육을 촉진할 수 있는 미생물비료에 대한 관심과 그 필요성이 한층 더 고조되고 있다.
이러한 미생물비료는 염류 집적, 토양오염의 환경오염 문제를 일으키지 않는다는 장점이 있으며, 생태계 안전성유지에 탁월하며 작물생산성을 지속적으로 향상시키는 이점이 있다. 이러한 점 때문에 많은 연구자들이 미생물비료개발에 많은 관심을 가지고 있다.
국외에서는 미생물을 이용한 생물비료 개발은 미국, 일본, 인도, 중국 등에
서 질소 고정균인 Vesicular-Arbuscular Mycorrhizae(VAM) 및 Rhizobium이 주로 연구되어 세계 약 30개 업체에서 생산되고 있는 실정이다. 미국 대학의 경우 VAM 및 인산가용화 균의 혼용에 대한 연구를 수행해 오고 있으며, Plant Growth Promoting Regulator 균인 균근균의 경우 VAM80, Myco-Paks등의 접종제재 등이 시판되고 있다. 또한, 캐나다의 경우 PRO-MIX 'BX'라는 상표명으로 Glomus intraradices라는 내생균근을 육묘용 상토에 배합한 제품을 개발하여 시판하고 있다.
국내에서는 일부 업체에서 일본 등에서 수입한 미생물을 그대로 증식하여 유통하고 있으나, 이 경우 미생물이 제제화되어 있지 않기 때문에 미생물의 생존력이 매우 저하되어 실효를 거두지 못하고 있으며, 작물시비효과의 검증이 어려운 실정이다. 한편, 국내에서는 최근 십여 년간 주로 근권 미생물의 이용 연구와 토양전염 성 병해의 생물학적 방제에 관하여 연구를 수행해 오고 있다. 그러나, 대부분의 연구는 Plant Growth Promoting Regulator의 기능을 지닌 미생물 혹은 Antifungal 효과를 지닌 미생물을 토양으로부터 분리 동정하고 이를 배양하여 유묘에 접종, 식물의 초기 생장을 조사하는 형태에 국한되었다.
한편, 미생물을 이용한 작물의 생장 촉진 등의 효과에 대해서, 한국특허등록 제10-530885호에는 슈도모나스 플로레슨스 B16 균주 및 이를 이용한 작물의 생장촉진 방법 및 세균성 시들음병 방제 방법이 개시되어 있으며, 한국특허등록 제10-755509호에는 질소고정력 및 작물 생장 촉진 효과가 있는 신균주 아조스피릴룸 브라실렌스 CW301, 이를 이용한 생물 비료 및 그 제조 방법이 개시되어 있으며, 한국특허등록 제10-686596호에는 식물의 생장을 촉진하는 신균주 KLP1 및 이를 이용한 식물생장 촉진 방법이 개시되어 있다. 또한, 현재까지 일반적으로 락토바실러스 파라케피리(Lactobacillus parakefiri) 및 기존 유산균은 주로 정장효과용으로 사용되고 있었으며, 외부배양(공장규모)하여 미생물 배양체를 공급하고 있을 뿐 현장에서 간편하게 배양할 수 없는 한계를 가지고 있었다.
이와 같이 환경적 문제를 해결하기 위한 화학비료의 사용량 감축을 위해 작물생육을 촉진할 수 있는 친환경 미생물 비료의 개발이 요구되고 있고, 기존 대량배양시스템과는 달리 농가현장 등에서 간편하게 미생물 비료를 배양할 수 있게 하는 방법이 요구되고 있는 실정이다.
이에 본 발명자들은 화학비료의 대체적 방안으로 작물생육을 촉진하는 효과를 가지는 신규의 균주를 개발하기 위하여 예의 노력한 결과 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
결국, 본 발명의 목적은 작물생육을 촉진하는 신규 락토바실러스 파라케피리 NAAS-1 균주를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 작물생육을 촉진하는 효과를 가지는 락토바실러스 파라케피리(Lactobacillus parakefiri) NAAS-1 균주(수탁번호: KACC 91519P)가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 신규 락토바실러스 파라케피리 NAAS-1 균주 또는 그 배양여액을 함유하는 작물의 생육 촉진용 미생물 제제가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 미생물 제제를 포함하는 작물의 생육 촉진용 미생물 비료가 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 미생물 제제 또는 미생물 비료를 작물에 관주(물주기) 또는 살포하는 것을 특징으로 하는 작물의 재배방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 균주를 배양한 후, 배양된 균주에 대두박 0.5중량% 및 무수포도당 1.2중량%를 첨가한 뒤, 40℃에서 48시간 건조시켜 분말을 얻는 종균 분말의 제조방법이 제공될 수 있다.
락토바실러스 파라케피리NAAS-1 균주의 처리 결과, 작물생육이 촉진되는 것으로 나타났다. 아울러, 상기 균주의 사용은 친환경 유기농 작물생산비용 감소, 농산물의 안정성 보장, 수입 미생물 비료의 대체효과 및 비료비용의 절감 효과가 있다.
또한, 락토바실러스 파라케피리 NAAS-1 균주의 종균 분말의 제조방법은, 농가현지에서의 비료 배양을 간편하게 함으로써 미생물 비료를 생산하는데 드는 노력과 시간을 획기적으로 단축시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
토양에서 균주를 분리하고, 분리한 균주들 중에서 생육촉진효과가 가장 좋은 균주를 선별하여 동정한 결과 락토바실러스 파라케피리와 유사하지만 GCL 1731 16S rRNA 부분 시퀀스와 분리 균주의 16S rRNA 부분 시퀀스에서 차이를 보여 신규 미생물임을 확인하였다. 도1은 분리된 균주의 계통도를 나타낸다. 이것을 '락토바실러스 파라케피리(Lactobacillus parakefiri) NAAS-1'이라 명명하고, 이 균주를 2009년 12월 22일자로 한국농용미생물센타(KACC)에 기탁하여 수탁번호 KACC91519P를 부여 받았다.
락토바실러스 파라케피리 NAAS-1 균주 또는 그 배양여액이 포함된 미생물 제제 또는 미생물 비료를 토마토 생육에 사용하면 우수한 생육 촉진효과를 보였다. 도 4a 및 도4b는 락토바실러스 파라케피리 NAAS-1 균주의 배양여액을 토마토 유묘에 처리하였을 때의 생육촉진 효과를 나타낸 사진이다. 이렇듯 본 발명은 친환경 유기농 작물생산비용 감소, 농산물의 안정성 보장, 수입 미생물 비료의 대체효과 및 비료비용의 절감 효과를 가질 수 있다.
또한, 락토바실러스 파라케피리 NAAS-1 은 분말형태의 종균으로 만들어 질 수 있다. 도 5는 락토바실러스 파라케피리 NAAS-1 종균 분말을 나타낸 사진이다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 다만, 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다 할 것이다.
실시예 1 : 락토바실러스 파라케피리 NAAS -1 균주의 분리 및 동정
경기도 수원의 자가제조액비처리 채소 재배지에서 채취한 토양을 증류수에 현탁 시킨 후 NB 평판배지(육즙 0.3%, 펩톤 0.5%, 한천 1.2%)에 도말하고 30℃에서 1-2일 배양하여 균주를 분리하였다. 영양 액체 배지(NB배지) 10ml에 분리한 균주를 백금이로 1회 접종하여 30℃에서 76시간 동안 진탕배양 하였다. 그 배양액을 12,000×g에서 20분간 원심분리하고 토마토 종자에 관주(물주기) 또는 살포하여 2일 동안 30℃ 항온기에서 방치하여 발아율을 조사하고 줄기, 뿌리의 생육도를 조사하였다.
분리 균주들 중에서 생육촉진효과가 가장 좋은 균주를 선별하여 동정한 결과 락토바실러스 파라케피리(Lactobacillus parakefiri)와 유사하지만 차이를 보여 신규 미생물임을 확인하였다. 도1은 분리된 균주의 계통도를 나타내고, 도 2에서 나타나는 Lactobacillus parakefiri GCL 1731 16s rRNA 부분 시퀀스와 도 3에서 나타나는 NAAS-1의 16s rRNA 부분 시퀀스에서 밑줄 친 부분으로 락토바실러스 파라케피리와 상기에서 동정한 균주와의 차이를 나타내었다.
이것을 '락토바실러스 파라케피리(Lactobacillus parakefiri) NAAS-1' 이라명명하고, 이 균주를 2009년 12월 22일자로 한국농용미생물 센타(KACC)에 기탁하여 수탁번호 KACC 91519P를 부여받았다.
상기 균주의 형태학적 특징은 다음의 표 1에 나타내었고, 염기서열은 첨부된 서열목록에 나타내었다.
락토바실러스 파라케피리 NAAS -1 균주의 형태학적 특성
형태 단간균
세포크기 1.3 x 2.7 ㎛
운동성 -
그람염색 　 +
(+는 양성, -는 음성)
실시예 2 : 락토바실러스 파라케피리 NAAS -1 균주의 생육촉진효과 검정
상기 실시예 1에서 동정된 락토바실러스 파라케피리NAAS-1 균주를 100ml 삼각 플라스크에 20ml 분주한 영양 액체배지(Nutrient broth)에 백금이로 1회 접종한 후 30℃에서 48시간 진탕배양하고, 정지기에 도달한 균주를 종균으로 사용하였다.
락토바실러스 파라케피리 NAAS-1 균주의 토마토 생육촉진효과의 측정은 1차적으로 실험실내에서 종자발아법으로 수행하였다. 1차 검증결과 분리한 유익 미생물을 배양하여 다음과 같은 방법으로 수행하였다. 토마토 유묘에 락토바실러스 파라케피리 NAAS-1 종균 배양여액을 관주(물주기) 또는 살포하여, 28~30℃에서 14일 동안 방치한 후 줄기, 뿌리의 생육 정도를 측정하였다. 하기의 표 2에 나타난 바와 같이 미생물의 관주(물주기) 또는 살포에 의한 토마토의 지상부 변화는 락토바실러스 파라케피리 배양여액 처리시 대조군보다 유의성이 높게 나타나는 것을 알 수 있었다. 배양여액 농도에 따른 지상부 변화는 원액보다 배양여액을 희석하여 처리하였을 때 유의성이 높게 나타났다.
지상부 길이에 대한 미생물 배양여액의 효과
처리 균주
대조군 1 대조군 2 락토바실러스 파라케피리 NAAS-1
배양여액 배양여액(세포) 20.1 c 23.2 ab 25.0 a
상징액(세포 없음) 21.1 c 20.4 c 25.4 ab
세포 22.1 c 21.6 c 24.1 a
1/200 희석 배양여액 배양여액(세포) 22.1 c 22.3 c 23.8 a
상징액(세포 없음) 24.1 b 23.1 c 29.2 b
세포 23.1 c 22.1 c 27.5 b
1/400 희석 배양여액 배양여액(세포) 32.1 c 31.1 c 34.5 ab
상징액(세포 없음) 30.1 c 32.1 c 34.5 ab
세포 24.1 c 23.1 c 27.5 ab
(단위: cm)
(a, b, c, 및 ab는 통계처리에 의한 유의값을 나타낸다.)
하기의 표 3에 나타난 바와 같이 미생물의 관주(물주기) 또는 살포에 의한 토마토의 지하부 변화는 락토바실러스 파라케피리 배양여액 관주(물주기) 또는 살포시에는 유의성이 높게 나타났지만 지상부와는 다르게 배양여액 농도에 따른 지하부 변화는 원액보다 배양여액을 희석하여 관주(물주기) 또는 살포하였을 때 유의성이 낮게 나타났다.
지하부 길이에 대한 미생물 배양여액의 효과
처리 균주
대조군 1 대조군 2 락토바실러스 파라케피리 NAAS-1
배양여액
 배양여액(세포) 16.5 a 16.2 a 16.7 a
상청액(세포 없음) 12.0 a 12.1 a 12.0 b
세포 16.1 a 16.2 a 16.3 ab
1/200 희석 배양여액 배양여액(세포) 17.0 c 17.5 c 25.3 a
상청액(세포 없음) 18.0 c 18.1 c 28.6 a
세포 15.5 c 15.6 c 17.5 ab
1/400 희석 배양여액 배양여액(세포) 16.3 a 16.2 a 16.7 a
상청액(세포 없음) 16.0 a 16.2 a 16.7 a
세포 16.3 a 16.2 a 16.8 a
(단위: cm)
(대조군 1 : H2O, 　대조군 2 : 배지)
(a, b, c, 및 ab는 통계처리에 의한 유의값을 나타낸다.)
　* 다른 레터 칼럼(letters column)은 던컨의 다중검정(Duncan's Multiple range Test)에 의해 0.05 레벨에 중요한 차이를 의미한다.
실시예 3 : 락토바실러스 파라케피리 NAAS -1 균주를 대량생산하기 위한 대량배양조건
실시예 1에서 동정한 락토바실러스 파라케피리 NAAS-1 균주에 대해 생산단가가 저렴하고 비료생산성이 뛰어난 탄소원, 질소원, 무기염류를 선발하여 대량생산용배지로 사용하였다. 기존방법에 대한 비용감소효과를 표 4에 나타내었다.
기존방법 개발방법
성분 비용 성분 비용 효과
유산균 배양용배지(상업용제품, 시약용) 2.9% 90000원/500g 무수포도당1.2% 1000원/500g 80%이상
비용감소효과
이스트추출물(식용) 0.8% 3000원/500g
천일염 0.02% 500원/500g
합계 4500원/500g
실시예 4 : 락토바실러스 파라케피리 NAAS -1 균주를 배양한 후 농가배양용 종균을 제조하는 방법
실시예 1에서 동정된 락토바실러스 파라케피리 NAAS-1 균주를 실험실용 배양기에서 배양한 후 대두박 0.5중량%, 무수포도당 1.2중량%를 넣고 40℃에서 48시간 건조하여 분말화하여 농가자가 배양용 종균으로 사용하였다. 종균으로 사용한 입제의 형태는 도 5 에 나타내었다.
실시예 5 : 락토바실러스 파라케피리 NAAS -1 균주를 이용하여 일반농가에서 자가배양할 수 있는 배양장치 및 조건
실시예 1에서 동정된 락토바실러스 파라케피리 NAAS-1 균주를 이용하여 일반농가에서 200L용량 FRP용기에 120℃까지 온도를 높일 수 있는 히터장치, 어항에 사용하는 공기발생기를 이용하여 식용 가능한 탄소원, 질소원, 무기염류를 이용하여 30℃?35℃에서 6일 동안 배양하였다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
도 1은 분리된 균주의 계통도를 나타낸다.
도 2는 Lactobacillus parakefiri strain GCL 1731 16s rRNA 부분 시퀀스를 나타낸다.
도 3은 분리 균주 Lactobacillus parakefiri strain NAAS-1의 16s rRNA 부분 시퀀스를 나타낸다.
도 4a 및 도4b는 락토바실러스 파라케피리 NAAS-1 균주의 배양여액을 토마토 유묘에 처리하였을 때의 생육촉진 효과를 나타낸 사진이다. 도 5a는 토마토유모를 정면에서 바라본 모습이고, 도 5b는 토마토유모를 상단에서 바라본 모습을 나타낸다.
도 5는 락토바실러스 파라케피리 NAAS-1 종균 분말을 나타낸 사진이다.
<110> Rural Development Administration <120> Bacterial strain Lactobacillus parakefiri NAAS-1 promoting plant growth <160> 1 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 623 <212> DNA <213> Lactobacillus parakefiri <400> 1 cagtcgaacg cgtcttggcc aatgatttca ggtgcttgca cttgaaagat ttgacattga 60 gacgagtggc gaactggtga gtaacacgtg ggtaacctgc ccttgaagta ggggataaca 120 cttggaaaca ggtgctaata ccgtataaca accaaaacca cctggttttg gtttaaaaga 180 cggcttcggc tgtcacttta ggatggaccc gcggcgtatt agcttgttgg taaggtaacg 240 gcctaccaag gcaatgatac gtagccgacc tgagagggta atcggccaca ttgggactga 300 gacacggccc aaactcctac gggaggcagc agtagggaat cttccacaat ggacgaaagt 360 ctgatggagc aacgccgcgt gagtgatgaa gggtttcggc tcgtaaaact ctgttgttgg 420 agaagaaccg ttgtcagagc aactgttgac agcttgacgg tatccaacca gaaagccacg 480 gctaactacg tgccagcagc cgcggtaata cgtaggtggc aagcgttgtc cggatttatt 540 gggcgtaaag cgagcgcagg cggtttttta ggtctgatgt gaaagccttc ggcttaaccg 600 gagaagtgca tcggaaaccg gga 623

Claims (5)

  1. 작물의 생육을 촉진하는 효과를 가지는 락토바실러스 파라케피리 (Lactobacillus parakefiri) NAAS-1 균주(수탁번호: KACC 91519P).
  2. 락토바실러스 파라케피리 NAAS-1 균주(수탁번호: KACC 91519P) 또는 그 배양여액을 함유하는 작물의 생육 촉진용 미생물 제제.
  3. 제2항의 미생물 제제를 포함하는 작물의 생육 촉진용 미생물 비료.
  4. 제2항 또는 제3항의 미생물 제제 또는 미생물 비료를 작물에 관주(물주기) 또는 살포하는 것을 특징으로 하는 작물의 재배방법.
  5. 락토바실러스 파라케피리 NAAS-1 균주(수탁번호: KACC 91519P)를 배양한 후, 배양된 균주에 대두박 0.5중량% 및 무수포도당 1.2중량%를 첨가한 뒤, 40℃에서 48시간 건조시켜 분말을 얻는 락토바실러스 파라케피리 NAAS-1 종균 분말의 제조방법.
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