KR101245582B1

KR101245582B1 - 독활 추출물을 함유하는 벼 도열병 방제 조성물 및 이 조성물을 이용한 벼 도열병 방제 방법

Info

Publication number: KR101245582B1
Application number: KR1020120105559A
Authority: KR
Inventors: 오태석; 김창호
Original assignee: 김창호; 오태석
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2013-03-20

Abstract

본 발명은 독활 (Aralia continentalis) 추출물을 유효성분으로 함유하는 벼 도열병(rice blast) 방제 조성물 및 이 조성물을 이용한 벼 도열병의 방제 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명에 따른 독활 추출물을 함유하는 벼 도열병 방제 조성물의 사용 시, 벼 도열병 균에 대해 70% 이상의 우수한 방제가를 수득할 수 있어, 독활 추출물은 벼 도열병의 화학 방제법을 대체할 천연 살균제 및 나아가 친환경 농약으로서 농업적 활용 가능성이 매우 클 것으로 생각된다.

Description

독활 추출물을 함유하는 벼 도열병 방제 조성물 및 이 조성물을 이용한 벼 도열병 방제 방법{COMPOSITION FOR CONTROLLING OF RICE BLAST CONTAINING ARALIA CONTINENTALIS EXTRACT AND A METHOD OF CONTROLLING RICE BLAST USING THE COMPOSITION}

본 발명은 독활 (Aralia continentalis) 추출물을 유효성분으로 함유하는 벼 도열병(rice blast) 방제 조성물 및 이 조성물을 이용한 벼 도열병의 방제 방법에 관한 것이다.

도열병은 모 도열병, 잎 도열병 및 이삭 도열병으로 구분되고, 이 중 이삭 도열병에 의한 피해가 가장 크다(Ribot, C., Hirsch, J., Balzergue, S., Tharreau, D., Notteghem, J. L., Lebrun, M. H. and Morel, J. B. 2008. Susceptibility of rice to the blast fungus, Magnaporthe grisea. Journal of Plant Physiology. 165:114-124). 국내에서 재배되는 벼에 가장 심각한 피해를 주는 병해로 알려진 도열병에 의한 피해는 우리나라뿐만 아니라 벼를 재배하고 있는 세계의 모든 지역에서 발생하는데 수량 감소와 쌀 품질 저하 외에 약제 방제에 따른 경영비 증가로 인한 경제적 손실, 잔류 독성 등의 환경 오염 등을 감안하면 피해는 상당하다(Noh et al., 1998).

하지만, 이러한 벼 도열병의 방제는 작물 보호제를 이용한 화학적인 방제 방법에 의해 주로 이루어져 왔다(Kang, K. D., Choi, Y. C., Park, Y. W., Kim, K., Choi, U. G. and Park, H. C. 2008. Biological control of plant pathogens by Bacillus sp. AB02. 2008. Journal of Life Science. 18(6):858-864). 그러나 농약의 과다 사용으로 인한 난분해성 물질의 잔류에 의한 공기, 토양, 지하수의 오염으로 환경과 생태계에 악영향, 인축 독성 등 문제점들이 보고되어 왔다(Burpee, L. L. and Goulty, L. G. 1984. Evaluations of fungicides for control of pink and gray snow mold on creeping bentgrass. pp.6-7, In; Turfgrass Research Annual Report, R. W. Sheard(ed). Unic. of Guelph, Ontario. 38 및 Yoshie, Y., Katsushige, I., Yoshihisa, U., Atsuko, O., Kazutoh, T. and Hiroshin, N. 1993. Isolation, structures, and antifungal activities of new Aureobasidins. J. Antibiotics. 46:1347-1354). 이러한 문제점에 대한 대안으로, 천연물 살균제와 같은 생물 농약 등의 개발이 이루어지고 있다. 그 중 하나로, 대한민국 특허 688907호 (2007년 2월 23일 등록)는 울금 추출물 또는 커큐미노이드계 화합물을 유효성분으로 하는 벼 도열병 방제용 조성물을 개시하고 있다. 이 특허 공보에 따르면, 울금의 수 추출물이 아닌 메탄올 추출물이 벼 도열병에 매우 높은 방제 활성을 나타낸다는 것을 입증하고 있다.

한편, 독활(Aralia continentalis)은 인삼, 오갈피나무, 두릅나무 등과 함께 두릅나무과에 속하는 여러해살이 풀로서, 토당귀, 대활이라 하고 어린 새순이 땅 속에 있다 하여 땅두릅이라고 불리며, 식용은 물론 약용으로 유익하게 쓰이는 산나물 겸 약초로 한국, 중국, 일본 등에서 야생으로 발견되기도 하며, 현재 재배되고 있다. 땅두릅은 다년생 초본 식물로서 키는 1 내지 2m이며, 뿌리 줄기는 굵고 옆으로 뻗어있으며 뿌리줄기 아래에는 원추형의 뿌리가 많고 줄기는 세로 홈 무늬가 있으며 분지가 많다. 어린 가지에는 짧고 부드러운 털이 나 있으며 잎은 넓은 난형이나 타원형으로 밑이 둥글거나 심장형이고 끝은 날카롭다. 화관은 소형이고 백색이나 황색인 꽃잎은 7 내지 9월에 피며 열매는 9 내지 10월에 익는다. 한방에서는 뿌리를 많이 사용한다(신재용. 2009. TV동의보감. 학원사. pp 34-36; 송주택. 1974. 한국자원식물총람. 국책문화사. pp 168).

독활의 약용 효과에 대해서는 다수의 특허 문헌에 개시되어 있다. 예컨대, 2008년 4월 21일자로 특허등록된 대한민국 특허 825432호는 독활 추출물을 포함하는 염증 및 알러지 질환의 예방 또는 치료용 조성물을 개시한다. 이 특허에서는 독활의 물, 메탄올, 에탄올 또는 이들의 혼합 용매에 가용한 추출물이 기관지 천식, 알러지성 비염, 알러지성 천식 또는 알러지성 피부염의 예방 및 치료에 효과적임을 주장하고 있다. 이외에도, 뇌혈관 질환 예방 또는 치료제(대한민국 특허 830353호), 동맥경화 예방 및 치료용 조성물(대한민국 특허 801511호), 세포 독성 개선 및 간 손상 억제 활성(대한민국 특허 900343호), 관절 연골 손상 및 관절염의 예방 또는 치료용 조성물(대한민국 특허 760385호), 치주 질환의 예방 또는 치료용 조성물(대한민국 특허 829045호) 등이 등록되어 있다.

이와 같이 독활 추출물의 염증 치료 효과에 대해서는 많은 연구가 이루어졌으나, 항진균 효과에 대해서는 지금까지 어떤 문헌이나 특허에서도 개시하거나 암시한 바가 전혀 없었다. 본 발명자는 벼 도열병에 대한 천연 살균제를 개발하기 위한 연구의 일환으로 다수의 천연 약재의 추출물을 이용한 벼 도열병에 대한 방제 활성을 예의 연구한 결과, 독활 추출물이 벼 도열병에 대한 방제 활성이 있음을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서, 본 발명은 독활 추출물을 유효 성분으로 함유하는 벼 도열병 방제 조성물 및 이 조성물을 이용한 벼 도열병 방제 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 벼 도열병에 대해 방제 활성을 나타내는 독활 추출물을 유효 성분으로 함유하는 벼 도열병 방제 조성물을 제공한다.

다른 관점으로서, 본 발명은 상기 독활 추출물을 함유하는 벼 도열병 방제 조성물을 이용한 벼 도열병의 방제 방법을 제공한다.

이러한 본 발명에 따른 독활 추출물을 함유하는 벼 도열병 방제 조성물의 사용 시, 벼 도열병 균에 대해 70% 이상의 우수한 방제가를 수득할 수 있어, 독활 추출물은 벼 도열병의 화학 방제법을 대체할 천연 살균제 및 나아가 친환경 농약으로서 농업적 활용 가능성이 매우 클 것으로 생각된다.

도 1은 독활 추출물을 흡수시킨 페이퍼 디스크 주변의 클리어 존으로 평가한, PDA 평판 배양된 P. 그리세아의 항진균 활성(억제율%)을 나타낸 막대그래프이다. 가로 축은 독활 추출물의 농도(ppm)를 나타내고 세로 축은 억제율(%)을 나타낸다. 남색 막대는 독활 추출물 존재 하의 억제율이고 보라색 막대는 트리사이클라졸(tricyclazole) 수화제를 이용한 대조구의 억제율이다.
도 2는 독활을 15 ppm, 25 ppm, 50 ppm 및 100 ppm 농도로 함유하는 PDA에서 시간 경과에 따른 P. 그리세아의 증식율을 도시한 그래프이다. 대조구는 25 ppm의 트리사이클라졸 수화제(빔, 동부한농)를 사용했다. 각 농도별 증식율은 3반복으로 실험한 평균값이다.
도 3은 포트 검정에서 대조구 대비 독활 추출물로 처리한 벼를 촬영한 사진이다. 이 도면은 독활 추출물(AC) 50ppm 및 100 ppm 처리구에서 전체적으로 병반이 발병하지 않았음을 보여준다.

본 발명은 벼 도열병에 대해 방제 활성을 나타내는 독활 추출물을 유효 성분으로 함유하는 벼 도열병 방제 조성물을 제공한다.

이의 구체예로서, 본 발명에 따른 독활 추출물은 독활의 에탄올 추출물이다. 독활의 에탄올 추출물은 완전 건조한 독활을 분쇄기로 분쇄하고, 이 분말 시료와 에탄올을 적정 비율로 혼합하고 교반 추출하여 수득할 수 있다. 예컨대, 독활 시료와 에탄올의 배합 비율은 1:6(w/v)인 것이 바람직하다.

본 발명의 벼 도열병 방제 조성물은 유효 성분으로서 독활 추출물을 50ppm 내지 100ppm 정도의 함량으로 포함하는 것이 도열병 방제에 효과적인 것으로 확인된다. 하지만, 이는 벼의 생육 정도, 경작지 환경, 도열병의 발병 정도 등을 고려하여 적절하게 조절할 수 있다.

또한, 본 발명의 독활 추출물을 유효 성분으로 하는 벼 도열병 방제 조성물은 일반적으로 살충제 또는 살균제에 통상적으로 사용되는 부형제 또는 보조제, 예컨대 농약제형화에 필요한 담체, 희석제, 유화제, 분산제 또는 계면활성제 등을 추가로 포함할 수 있다. 또한, 당업계에 통상적인 제형화법에 따라 제형화하여, 다양한 방제 방법, 예컨대 작물에 직접 살포 등의 방제 방법에 적합한 형태, 예컨대 액제 또는 분말제로 제조할 수 있다.

이와 같이 제조한 독활 추출물을 함유하는 벼 도열병 방제 조성물은 벼 도열병 방제 활성을 통해 효능을 검정한다. 일반적으로, 벼 도열병의 공시 균주에 대한 항균 활성능 검정을 통해 평가한 후, 포트 시험을 통해 확인할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 벼 도열병의 공시 균주로서 피리큘라리아 그리세아(Pyricularia grisea)(KACC 40433)를 사용한다.

독활의 항균 활성능 검정은 일반적으로 디스크 페이퍼법(Disk Paper Method)과 주입평판법(Pour Plate Method) 모두를 사용하여 수행할 수 있다. 간략히 설명하면, 디스크 페이퍼법은 당업계에 공지된 바와 같이 미생물 전배양물을 고체 배지에 도말하고, 이 미생물 도말된 평판 배지 위에 시험하고자 하는 항균제 함유 디스크를 밀착시켜 올려놓은 후 배양하여 디스크 주변의 클리어 존을 측정하여 항균 활성을 검정할 수 있다. 주입평판법은 액체 배지에 시험하고자 하는 항균제 시료를 농도별로 일정량 주입하고, 고화시킨 후 항균 대상 균주를 접종하여 배양하고, 증식 균주 수를 계수하여 항균 효과를 비교함으로써 항균제 시료의 항균 효능을 분석할 수 있다.

이와 같은 분석으로 효능이 확인된 본 발명의 독활 추출물 함유 조성물은 상기 벼 도열병의 공시 균주인 피리큘라리아 그리세아(Pyricularia grisea)에 대한 항진균 활성을 나타내는 것을 특징으로 한다. 이하 실시예를 통해 입증된 바와 같이, 본 발명에 따른 독활 에탄올 추출물은 피리큘라리아 그리세아에 대한 활성 억제율이 디스크 페이퍼법(Disk Paper Method) 및 주입평판법(Pour Plate Method) 모두에서 50 ppm 농도 하에 70% 이상의 우수한 항진균 효과를 나타낸다. 또한, 포트 시험에서도 50 ppm 독활 추출물에서 70% 수준의 방제율을 보이며 피리큘라리아 그리세아에 대한 독활 에탄올 추출물의 우수한 방제 효과를 확인할 수 있다.

이러한 독활 추출물의 제법과 항균 활성 검정에 대해서는 이하 실시예에 더 상세하게 설명될 것이다.

이러한 방제 방법에서, 본 발명의 벼 도열병 방제 조성물은 통상적인 방제 작업에 사용되는 바와 같이, 작물의 엽면에 직접 살포, 공중 분사 등의 적용 방법으로 방제에 사용할 수 있다. 한 양태로, 방제 조성물은 0.005% 내지 0.01%의 농도로 작물에 분무 살포할 수 있지만, 작물의 병해, 발병률에 따라 방제 농도는 가감할 수 있을 것이다.

이와 같이 입증된 벼 도열병의 항진균 효과를 기반으로, 독활 추출물은 벼 도열병의 천연 살균제 및 나아가 농약의 유효 성분으로서 농업적 활용가능성이 높을 것으로 판단된다.

이하, 본 발명은 실시예로서 상세히 설명한다. 이러한 실시예는 본 발명을 예시하는 것으로, 특허청구범위에 의해 한정되는 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.

실시예

재료 및 방법

독활 추출물

본 실험에 사용한 독활은 경동시장 한약재 상가에서 국내산 특등품으로 구매하였다. 완전히 건조되어 있는 독활을 분쇄기(HMF-340, Hanil, Korea)로 분쇄하여 추출용 시료로 사용하였다. 추출 용매는 에탄올(HPLC급, Burdick & Jackson, USA)을 사용하였고, 독활 분말시료와 에탄올을 1:6(w/v)의 비율로 혼합하여 상온에서 12시간 동안 3회 반복하여 교반 추출하였다. 이 추출액을 여과지(Whatman, No. 2)로 여과한 후 회전 진공증발기(Rotary evaporator N-1000, Eyela, Japan)로 45℃ 수조 상에서 감압 농축하였다. 농축한 독활은 DMSO(디메틸설폭사이드)에 용해시켜 12.5, 5, 25, 50, 100 ppm으로 현탁하여 항균 실험에 사용하였다. 이때, DMSO의 최종 농도는 현탁액의 1%(v/v)를 넘지 않도록 하였다.

벼 도열병 공시 균주

본 실험에서 사용한 공시 균주는 KACC(Korea Agriculture Collection)에서 분양받은 피리큘라리아 그리세아(Pyricularia grisea(KACC 40433))이며, PDB(Potato Dextrose Broth, Difco) 배지에 배양하여 진탕 배양기에서 25℃ 조건 하에 3일간 배양하였고 0.85% 식염수로 희석하여 균주의 최종 농도를 10⁶-10⁷ CFU/ml로 조절하였다.

실시예 1: 독활의 항균활성능 검정

1.1 디스크 페이퍼법 ( Disk Paper Method )

전배양된 P. 그리세아를 도말 스틱을 이용하여 PDA(Difco) 평판 배지에 각 1ml씩 도말하여 준비하였고 독활 시료를 각 농도별로 디스크당 10mg이 되도록 멸균한 핀셋으로 8mm 디스크 페이퍼에 흡수시켜 완전히 건조시킨다. 건조된 디스크를 P.그리세아가 도말된 평판 배지 위에 완전히 밀착시킨 상태로 25℃ 항온배양기에서 24시간 배양 후 디스크 주변에 생성된 클리어 존을 측정하여 농도별 항균 활성을 비교하였다.

대조 살균제로는 트리사이클라졸(Tricyclazole) 수화제(빔, 동부한농)를 사용하였고, 각 시험은 3 반복으로 수행하였다.

그 결과, 디스크 클리어 존 확인을 통한 독활 추출물의 항균활성검정에서 높은 항균활성을 확인할 수 있었다. 대조구로 사용한 트리사이클라졸 수화제는 농도에 상관없이 꾸준한 균사 생장억제율을 나타내었으며 독활의 농도별 항균활성을 비교해보면, 25ppm에서는 비교적 낮은 항균활성을 나타내고 있는 반면 50ppm, 100ppm에서는 70% 이상의 높은 균사 생장 억제율을 나타냈다(도 1). 특히 50ppm 농도에서 급격한 균사억제율을 확인할 수 있었는데, 이는 독활 추출물의 피리큘라리아 그리세아에 대한 가장 효과적인 균사 생장 억제농도라고 사료된다.

1.2 주입평판법( Pour Plate Method )

멸균된 각 PDA 배지에 각 농도별(12.5, 25, 50, 100 ppm)로 독활 시료를 1ml씩 균일하게 혼합하였다. 배지가 완전히 굳으면 배지 위에 P. 그리세아를 도말 스틱을 이용하여 PDA 배지에 각 1ml씩 도말하여 25℃ 항온배양기에서 24시간 배양 후 균주의 군락수를 계수하였다. 대조 살균제로는 트리사이클라졸 수화제(빔, 동부한농)를 사용하였고, 각 시험은 3반복으로 수행하였다.

그 결과, 독활 추출물을 농도별로 PDA 배지와 혼합하여 P.그리세아의 군락수를 계수한 수를 비교해보면 25ppm에서는 1 X 7.2 CFU/ml인데 비해, 50 ppm에서는 1 X 2.3 CFU/ml로 군락수가 현저히 줄었고, 농도에 비례한 독활 추출물의 항균활성을 확인할 수 있었다(도 2). 디스크 클리어 존과 평판주입을 통한 항균활성을 비교해보면 50 ppm 이상의 농도에서 70% 이상의 항균 활성을 확인할 수 있었다.

실시예 2: 벼 도열병 방제를 위한 포트시험

각 포트(가로 24㎝ X 세로 15㎝)에 상토(바로커)와 흙을 2:1(w/w)로 혼합하여 벼 종자(익산435호)를 파종하였고, 15일간 온실에서 생육 후 시험에 사용하였다.

P. 그리세아 균주의 농도를 10⁶ CFU/ml로 조절하여 분무기를 이용해 엽면 살포하였으며, 독활 추출물의 사용 농도는 항균활성능 검정에서 효과가 좋았던 50ppm, 100ppm으로 하였다. 대조구를 제외한 각 포트에 독활 추출물을 분무처리하였고, 도열병 발병률을 1주일 후에 조사하여 병 방제가(%)로 환산하였다. 각 시험은 3반복으로 수행하였다.

그 결과, P. 그리세아 처리 3일 후 조사하였을 때 무처리구 하위엽에서 3 내지 4개의 병반이 관찰되었다. 1주일 후 다시 조사하였는데, 무처리구에서의 도열병의 발생은 급격히 증가하였고 전체적으로 병반이 관찰되었다. 또한, 하위엽부터 고사 현상이 발생하였다.

독활 추출물을 50ppm, 100ppm 농도에서 처리한 처리구에서는 하위엽에서 일부 병반을 관찰할 수 있었지만, 전체적으로 병반이 발병하지는 않았다(도 3).

무처리구에서 발병률을 살펴보면 88.6%로 높은 수준으로 도열병이 발병하였고 대조구는 11.6%였다. 독활 추출물 50ppm에서는 28.5%, 100ppm에서는 25.4%로 실내 검정 때와 비슷한 수준의 발병률을 보여주었다. 독활 추출물의 방제가는 50 ppm일 때 69.4%, 100ppm일 때 72.1%로 대조구 대비 도열병에 대한 방제 효과가 우수하였다(표 1).

비닐 하우스에서 벼(오리자 사티바)의 도열병에 미치는 독활 추출물의 방제 효과

일반명	발병률(%)	방제가(%)	약해
AC^a 50ppm	28.5	69.4b^c	-^d
AC 100ppm	25.4	72.1a	-
트리사이클라졸 WP^b (대조군)	11.6	84.5b	-
무처리	88.6	0	-
^aAC, 독활 추출물, ^bWP, 습윤화가능한 분말, ^c 5% 농도에서 던컨 복수 범위 시험에 의한 컬럼에서의 평균 분리, ^d 약해가 나타나지 않음 벼 품종 : Iksan 435

Claims

독활의 에탄올 추출물을 유효 성분으로 함유하는 벼 도열병 방제 조성물.
제1항에 있어서, 독활의 에탄올 추출물이, 독활의 건조 시료를 분쇄기로 분쇄하고 이 분쇄 시료를 에탄올과 1:6(w/v)의 비율로 배합하여 상온에서 교반 추출하여 수득한 것인, 벼 도열병 방제 조성물.
제1항에 있어서, 독활의 에탄올 추출물이 50 ppm 내지 100 ppm의 함량으로 함유된 벼 도열병 방제 조성물.
제1항에 있어서, 독활의 에탄올 추출물이 벼 도열병 공시 균주인 피리큘라리아 그리세아(Pyricularia grisea(KACC 40433))에 대한 항진균 활성을 나타내는 벼 도열병 방제 조성물.
제1항에 기재된 방제 조성물을 이용한 벼 도열병 방제 방법.