KR101426895B1 - 사구식물 생장을 촉진시키는 바실러스테퀄엔시스 shrp8 미생물 및 이를 이용한 해안사구 토양 안정화방법 - Google Patents

사구식물 생장을 촉진시키는 바실러스테퀄엔시스 shrp8 미생물 및 이를 이용한 해안사구 토양 안정화방법 Download PDF

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홍선화
이미향
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수원대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 식물성 호르몬인 인돌아세트산(IAA)의 생산능력과 아미노사이클로프로판카복실레이트(1-aminocyclopropane-1-carboxylate(ACC)) 디아미나제(deaminase) 생성능, 사이드로포어(siderophore) 합성능을 갖으면서, 강한 내염능력이 있는 신규 미생물 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8(KCTC 12346BP) 균주를 제공하고, 이를 이용하여 해안 사구식물인 갯기름 나물과 줄무늬갈대의 성장촉진시켜 해안사구의 안정화시키고, 생활 하,폐수로 오염된 해안사구의 생물학적 정화할 수 있는 해안사구 토양 안정정화 방법을 제공하는 것이다.

Description

사구식물 생장을 촉진시키는 바실러스테퀄엔시스 SHRP8 미생물 및 이를 이용한 해안사구 토양 안정화방법{Bacillus tequilensis SHRP8 promoting coastal sand dune plant growth and method for stabilizing coastal dune soil using the same}
본 발명은 신규한 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8 미생물 및 이를 이용한 해안사구 토양안정화 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 식물성 호르몬인 인돌아세트산(IAA)의 생산능력과 아미노사이클로프로판카복실레이트(1-aminocyclopropane-1-carboxylate(ACC)) 디아미나제(deaminase) 생성능, 사이드로포어(siderophore) 합성능을 갖으면서, 강한 내염능력이 있는 신규 미생물 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8 균주를 제공하고, 이를 이용하여 해안 사구식물인 갯기름 나물과 줄무늬갈대의 성장촉진시켜 해안사구의 안정화시키고, 생활 하,폐수로 오염된 해안사구의 생물학적 정화할 수 있는 해안사구 토양 안정정화 방법을 제공하는 것이다.
사구란 모래의 이동에 의하여 형성된 모래언덕으로서 형성 장소에 따라 내륙사구(사막)와 해안사구로 구분되나 우리나라에는 내륙사구가 없으므로 일반적으로 해안사구를 이른다. 해안사구(Coastal dune)는 해류와 연안류에 의해 운반된 해변의 모래가 바람에 의해 내륙으로 다시 운반되어 해안선을 따라 평행하게 쌓인 모래언덕으로 일차적으로 해안선을 따라 형성되는 전(前)사구와 퇴적된 모래가 다시 침식, 운반, 퇴적되면서 형성되는 이차사구로 구분된다.
해안사구는 해안경관으로서의 아름다움뿐만 아니라 해안을 바다폭풍과 파도로부터 보호하고 육지쪽으로는 후안(Backshore) 또는 조상대를 보호하는 기능을 가지는 일종의 완충장벽이다. 또한, 많은 야생동물 특히 바다철새들과 주요 수산자원의 성육 또는 섭이장소로서도 중요한 기능을 가진다. 최근에는 수변환경(Water-Front Environment)에서의 거주, 휴양, 관광 등 인간생활에서의 중요성이 크게 증가하고 있다.
해안사구의 가치는 첫째, 해안모래의 저장고로 사빈(Sand Beach)으로부터 공급되는 모래를 저장하고 있다가 태풍, 해일 등에 의해 사빈의 모래가 유실되면 저장하고 있던 모래를 다시 사빈으로 공급함으로써 해안선과 배후지역을 보호하며, 둘째, 지하수 저장고로 다공질 모래에 많은 지하수를 함유하고 있으며, 빗물에 의한 습지가 형성되어 농업용수나 식수로 사용되며, 사구지대의 담수는 바닷물과의 밀도차에 의해 바닷물이 육지로 침입하는 것을 방지하므로 육상의 담수 생태계를 보호할 뿐만 아니라 모래의 공극이 많아 물의 정화능력도 우수하다. 셋째, 희귀 동식물의 서식지로 빠른 지형변화, 강한 일조량, 강한 바람, 염분, 물 부족 등 서식환경이 매우 열악하여 일반 육상식물들은 살기 힘들지만 다른 곳에서는 볼 수 없는 갯잔디, 갯방풍, 갯메꽃, 모래지치, 통보리사초, 갯완두, 갯질경, 좀보리사초 등 희귀한 것이 많이 분포하고 있다. 이러한 생태계 전이지역에는 바다나 육지 생태계와는 또다른 독특한 식생대가 발달하고, 고유종들이 서식하는 경우가 많다. 넷째, 사막이 아니고는 볼 수 없는 겨울철의 비사(飛砂)현상, 모래 언덕의 바람자국, 굴곡이 심한 해안초지 등 독특한 자연경관을 형성하고 있다.
그러나, 현재 여러 요인에 의해 해안사구가 심각하게 오염되고 있다. 해안사구를 오염시키는 자연적 요인으로는 지구 온난화에 따른 해수면 상승, 지진 해일 및 폭풍 해일에 의해 사구의 자연정화능력이 감소되는 것 이며, 인위적인 요인으로는 방파제 및 방조제 축조, 도로건설을 위한 해안 석축 축조, 인근해역의 간척 매립, 바다모래 채취로 인한 사구식생의 훼손과 생활하수의 유입 등을 꼽을 수 있다. 특히, 근래 들어 관광지 개발, 거주지 확보 등의 명목으로 사람의 유입이 많아지고 있어 많은 양의 생활하수가 해안사구로 유입되고 있는 실정이다.
현재 해안사구의 생태학적 중요성 때문에 사구의 복원은 세계적인 추세이지만, 해안사구가 가지고 있는 독특한 환경요인(강한 일조량, 강한 바람, 염분, 물 부족 등) 때문에 해안사구의 생물학적 복원은 매우 어려운 실정이다.
염류장애를 해결하기 위해 농업적으로 시설재배지에서 제안된 기술로는 관수제염, 심토반전, 심토파쇄, 객토, 포토 제거, 미생물 제재처리, 흡비 작물재배, 유공암거 배수관 설치, 이분해성 탄수화물의 공급을 통한 탄질율의 조절 및 염류농도에 맞는 작물재배와 합리적인 시비조절 등이 있다. 그러나, 위의 방법은 단기적인 효과에 불과하며, 지하수 오염 및 적용성에서 문제가 있다.
사구에서 식생을 안정화시키기 위해서는 우선 염분이라는 스트레스성 물질에 강한 염생식물을 선별하고, 염생식물이 사구에서 적절하게 성장할 수 있도록 도와줄 수 있는 토착 근권 미생물을 선별하여 튼튼하지 않은 지반에 빠른 시간식물의 뿌리가 성장할 수 있게 도와주어야 한다. 지금까지는 갯메꽃, 통보리 사초, 칠면초 그리고 갯질경이 등과 같은 습지식물을 대상으로 염생식물의 가능성을 평가하여 실용한 사례가 있다. 하지만, 염생식물을 사용하더라도, 염분에 대한 스트레스와 튼튼하지 않은 지반으로 인해 식생화가 잘 이루어지지 않고 있다.
따라서, 식생을 이용한 사구토양의 안전화를 도모하기 위해서는 사구가 가지고 있는 독특한 환경요인에 적응이 가능하며, 단기간에 식생의 안정화를 향상시킬 수 있는 방법을 도모해야 한다. 지금까지 알려진 유효성분을 포함한 미생물제제를 이용한 해안사구 식생 안정화에 대한 특허는 없다. 다만 해안사구가 아닌 일반토양에서 미생물을 포함한 식생안정화 기법에 대해서는 몇 건의 특허가 출현되어 있는 상태이며, 미생물이 아닌 호안블럭을 이용한 해안식생 안정화에 관련된 특허 역시 몇 건 출현되었고 그 내용은, 공개특허 제2005-83144호 "토양과 토양미생물에 의한 음식물쓰레기 처리방법 및 장치", 특허등록 제1179461호 "식생매트와 식생매트 유닛", 특허등록 제945257호 "간척지 식생용 염분차단매트" 등이다.
또한, 해안사구 주변의 주거지역과 관광지역에서 유입되는 생활 하·폐수는 해안의 사구지역을 오염시키고 있지만, 이에 대한 정화기술에 대한 연구는 매우 미흡한 실정이다. 특히, 생화폐수의 주요성분인 계면활성제를 생분해하는 단일균주에 대한 연구는 매우 미흡한 실정이다. 따라서 염분에 강한 내성을 가지고 사구토양에서 성장이 가능하며, 생활하수에서 유입되는 오염물질을 분해할 수 있는 동시에 사구식물의 성장을 촉진하여 식물을 이용한 사구 식생 안정화를 할 수 있는 효율적인 단일미생물의 개발이 매우 시급하다.
이에 본 발명가는 이러한 문제점을 해결하기 위해 연구한 결과, 해안사구에서 서식하는 토착식물인 백합과 나리류(Lilium sp.)의 뿌리와 벼과식물(gramineous)의 근권토양으로부터 염분에 강한 내성을 가지며, 식물성 호르몬인 인돌아세트산(IAA)의 생산능력과 식물의 스트레스성 물질인 에틸렌의 전구체인 아미노사이클로프로판카복실레이트(1-aminocyclopropane-1-carboxylate(ACC))의 분해효소인를 ACC deaminase를 생성하고, 토양에 존재하는 난용성 Fe(OH)3을 포획하여 식물에 공급할 수 있는 사이드로포어 합성능(siderophore)을 가지고 있는 신규 미생물 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8을 분리하고, 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8의 계면활성제의 분해능을 평가하였다. 또한, 이미 생물에 해안사구 식물인 갯기름 나물과 줄무늬 갈대을 이용한 mesocosm실험을 통해 사구토양에서의 식물성장 촉진능력을 확인함으로써 발명을 완성하였다. 따라서, 본 발명의 목적은 사구식물 생장을 촉진시키는 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8 미생물을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 백합과 나리류(Lilium sp.)의 뿌리와 벼과식물(gramineous)의 근권토양으로부터 염분에 강한 내성을 가지며 식물성 호르몬인 인돌아세트산(IAA)의 생산능력과 식물의 스트레스성 물질인 에틸렌의 전구체인 아미노사이클로프로판카복실레이트(1-aminocyclopropane-1-carboxylate(ACC))를 분해하는 ACC deaminase를 생성하고 사이드로포어(siderophore) 합성능을 가지는 분리한 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8 미생물을 분리하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 위의 미생물을 이용하여 사구식물의 성장을 향상시켜 사구토양의 안정화하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 백합과 나리류(Lilium sp.)의 뿌리와 벼과식물(gramineous)의 근권토양으로부터 신규 미생물 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8(KCTC 12346BP)을 분리하여 달성할 수 있다.
본 발명에 따른 신규 미생물 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8(KCTC 12346BP)는 염분에 강한 내성을 갖으며, 식물성 호르몬인 인돌아세트산(IAA)의 생산능력과 식물의 스트레스성 물질인 에틸렌의 전구체인 아미노사이클로프로판카복실레이트(ACC)를 분해하는 ACC deaminase를 생성하고 사이드로포어(siderophore) 합성능을 갖는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 신규 미생물은 사질로 이루어진 유해환경에서 갯기름 나물과 줄무늬갈대의 성장을 촉진시켜 사구토양을 안정화시킬 수 있고, 계면활성제의 분해를 통해 생활하수로 오염된 사구토양의 정화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8의 내염성을 나타낸 그래프.
도 2는 본 발명에 따른 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8의 IAA 생산능을 나타낸 그패르.
도 3은 본 발명의 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8의 ACC 디아민에이즈 활성을 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8의 사이드로포어 합성능력을 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8을 접속한 갯기름 나물에 대한 줄기 및 뿌리의 무게를 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8을 접속한 갈무늬 갈대에 대한 줄기 및 뿌리의 무게를 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명의 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8의 계면활성제 분해능력을 나타낸 그래프.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 염분에 강한 내성을 가지며 식물성 호르몬인 인돌아세트산(IAA)의 생산능력과 식물의 스트레스성 물질인 에틸렌의 전구체인 아미노사이클로프로판카복실레이트(1-aminocyclopropane-1-carboxylate(ACC))를 분해하는 ACC deaminase를 생성하고 사이드로포어(siderophore) 합성능을 가지는 신규 미생물 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8(수탁번호 :KCTC 12346BP)을 사구 토착식물의 뿌리와 근권토양으로부터 분리함으로써 사질로 이루어진 유해환경에서 갯기름 나물과 줄무늬갈대의 성장을 촉진하고 계면활성제의 분해를 통해 생활하수로 오염된 사구토양의 정화할 수 있으며, 신규 미생물을 동정하거나 미생물과 식물을 함께 이용하는 사구토양의 안정화와 생활하수 오염토양의 rhizoremediation방법에 관한 것이다.
본 발명의 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8의 분리 동정방법을 설명하면, 먼저 사구지역에 서식하고 있는 6종의 토착식물과 그들의 근권에서 시료를 채취하였다. 근권토양은 토양시료 1g와 멸균수 9g를 혼탁하고, 뿌리는 막자사발을 이용하여 곱게 간 후 토양시료와 마찬가지로 1:9 비율로 혼탁한후 30분간 정치한 후 3일 동안 배양한다. 배양된 균주는 색과 모양에 따라 분리되어 새 배지에 도말한다. 선별된 각 colony들은 2, 4, 6, 8%의 NaCl이 첨가된 20% LB 액상배지에 접종되어 염분 내성능력을 평가하고 4% 이상의 염분에 내성을 보인 균주들은 식물성장 촉진능력을 조사하기 위해 인돌아세트산 생산능력, 아미노사이클로프로판카복실레이트(1-aminocyclopropane-1-carboxylate(ACC)) 분해효소(ACC deaminase) 생성, 그리고 사이드로포어 합성능력을 평가한다. 위의 활성을 보이는 미생물을 선별하여 16S rDNA의 부분 염기서열을 분석하고, 진뱅크에 있는 균주의 데이터베이스를 비교하여 분리한 균주를 동정한다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하겠는바, 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예 1 : 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8의 분리
(1) 해안사구 토착식물의 뿌리와 근권토양에서의 균주 분리
바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8은 화성시에 위치한 궁평항 사구지역에 서식하고 있는 6종의 토착식물과 그들의 근권에서 시료를 채취하였다. 근권토양은 토양시료 1g과 멸균수 9g를 혼탁하고, 뿌리는 막자사발을 이용하여 곱게 간 후 토양시료와 마찬가지로 1:9 비율로 혼탁한 후 30분간 정치하였다. 정치 후 상등액을 100 L 취하여 LB-agar 배지에 도말하여 3일 동안 배양하였다. 배양된 균주는 색과 모양에 따라 분리되어 새 배지에 도말하였다. 선별된 각 colony들은 2, 4, 6, 8%의 NaCl이 첨가된 20% LB 액상배지에 접종되어 염분내성 능력을 평가하였다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 SHRP8(수탁번호 :KCTC 12346BP)은 2%, 4%의 NcCl에서 높은 염분내성을 갖는 것을 확인할 수 있다, 이후, 4% 이상의 염분에 내성을 보인 균주들은 식물성장 촉진능력을 조사하기 위해 인돌아세트산 생산능력, ACC deaminase 생성, 그리고 사이드로포어 합성능력을 평가하였다. 미생물을 선별하여 16S rDNA를 분석하여 16S rDNA 부분 염기서열을 분석하고, 진뱅크에 있는 균주의 데이터베이스를 비교하여 분리한 균주를 동정하였다.
(2) 분리한 균주의 식물 성장촉진 능력평가
① 분리균주의 IAA(indole-3-acetic acid) 생산능 평가
분리한 균주 중 염분에 강한 내성을 가지는 균주를 대상으로 식물성 호르몬인 IAA(indole-3-acetic acid) 생산능을 다음과 같은 방법으로 평가하였고, 모든 실험은 3회 반복하였다. 분리한 균주를 각각 0.5 mg/mL의 tryptophane을 첨가한 DF배지 5 mL에 접종하여 30℃에서 180 rpm으로 5일간 배양하였다. DF 배지의 조성은 다음과 같다: (NH4)2SO4, 2 g;KH2PO4, 4 g; Na2HPO4 12H20, 15 g; MgSO4 7H2O, 0.2g; FeSO4 7H2O, 1.0 mg; B(as H3BO3), 10 g; Mn(asMnSO4H2O), 11 g; Zn(as ZnSO4 7H2O), 125 g; Cu(as CuSO45H2O), 78 g; Mo(as Na2MoO42H2O), 17 g;증류수, 1 L). 균주를 배양 후, 배양액과 Salkowski's reagent(진한 H2SO4, 150 mL; 증류수, 250 mL; 0.5 M FeCl36H2O,7.5 mL)를 1:2(v/v)의 비율로 섞은 후, 분홍색으로 발색되는 동안 상온에서 20분간 정치하였다. 발색되는 정도는 흡광광도계(DR5000 UV-Visible Spectrophotometer, HACH,USA)를 이용하여 530 nm에서 흡광도로 측정하였다.
도 2에 도시된 바와 같이 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8의 IAA 생산능은 10.30±0.15 mg/L로 매우 높은 것을 확인할 수 있다.
② ACC(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid) deaminase 활성
ACC(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid) deaminase 활성은 다음과 같은 방법으로 평가하였다(실험에 사용된 배지는 (NH4)2SO4 대신 3 mM의 ACC를 넣은 DF medium이다). 분리한 각각의 colony들을 배지에 접종하여 30℃에서 180 rpm으로 48시간 동안 배양하였다. 배양기간 동안 흡광 광도계를 이용하여 4시간마다 600 nm에서 흡광도를 측정하였다. SPSS(12.0K)를 이용하여 균주를 접종하지 않은 대조군과 two sample t-test 유의차 분석을 수행하여 균주의 ACC 이용능력을 평가하였다.
도 3에 도시된 바와 같이, 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8의 ACC 디아민에이즈 활성은 0.44±0.01로 높은 활성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
③ 사이드로포어(siderophores) 합성능
철은 식물의 성장에 필수 필요요소로써 결핍되면 ethylene을 생성하게 하여 식물이 스트레스를 받는 환경을 만들게 된다. 이러한 철은 중성 및 혐기적인 조건의 토양에서는 난용성인 Fe(OH)3로 존재하는데 저농도의 철을 대사에 이용하기 위해서 생물은 '사이드로포어(siderophores)' 라는 물질을 세포 밖으로 분비한다. 사이드로포어는 철과의 친화도가 높은 저분자의 철분 포획체이자 수송체로서, 토양에서 철과 결합한 후, 다시 체내로 흡수되며 생물에게 철을 공급하는 중요한 역할을 수행하는 물질이다.
Siderophores 합성능은 chromazurol S(CAS) blue agar plate assay 방법을 이용하였다. 1 L의 CAS agar를 만드는 방법은 다음과 같다: (1) siderophore 지시자인 dark-blue dye solution (60.5 mg CAS를 50 mL의 증류수에 녹인 다음 iron(III) solution 10 mL(1 mM FeCl3 6H2O, 10mM HCl)과 40 mL 증류수에 72.9 mg HDTMA을 녹인 solution을 함께 첨가한 후, 멸균한다)과 (2) medium solution(750 mL 증류수에 100 mL 10 MM9 salts(60 g/L, Na2HPO4 0.9 g/L KH2PO4 5 g/L NaCl; 10 g/L NH4Cl), 15 g agar, 30.24 g PIPES 그리고 12.0 g의 50%(w/w) NaOH를 넣고 멸균하여 50℃로 식힌 후, 30 mL casamino acids(10%, w/v), 10 mL glucose(20%, w/v), 1 mL thiamine HCl(0.2%, w/v), 그리고 3 mL L-tryptophane(1%, w/v)를 첨가한다)을 잘 섞은 후, petri dish에 30 mL씩 굳혀 blue agar plate를 만들었다. 각각의 미생물을 CAS agar plate에 접종하여 30℃에서 24시간 동안 배양하였으며, colony 주변에 orange halo가 형성되는 경우를 siderophores 합성 양성으로 평가하였다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8은 사이드로포어 합성능력을 가지고 있는 것을 확인할 수 있었다.
(3) 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8의 동정
위에서 분리한 근권세균 중 식물성장 촉진능력이 우수하며, 강한 내염성을 가진 미생물을 선별하여 동정하였다. 동정방법은 16S rDNA 분석방법을 이용하였다. 클로니는 BIO101 kit(Fast DANSPIN Kit for Soil, Q-BIO gene, USA)를 사용하여 genomic DNA를 추출한 후, 이 genomic DNA 시료를 template로 하여, RCR(polymerase chain reaction)을 수행하였다. PCR에 사용한 primer는 27f(5'-AGA GTT TGA TCM TGG CTC AC-3')과 1492r(5`-TAC GGY TAC CTT GTT ACG ACT-3')이었다. PCR 조건은 95도에서 5분 동안 pre-denaturation, 95도에서 30초 동안 denaturation, 60도에서 30초 동안 annealing, 72도 30초 동안 extension을 28 cycling한 후에 72도에서 5분 동안 final extension을 하였다.
위의 방법으로 분석한 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) 균주의 16S rDNA 염기서열 분석 결과는 서열목록 1에 나타내었으며, 진뱅크에 있는 균주의 데이터베이스를 비교한 결과, SHRP8은 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis)로, 동정되었다. 따라서, 본 발명자들은 '바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8' 균주로 명명하고, 한국생명공학연구원에 기탁하여 수탁번호 KCTC 12346BP를 부여받았다.
이와 같은 본 발명의 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8(수탁번호 :KCTC 12346BP)은 내염성이 우수하면서도 식물성장 촉진능 평가에서 IAA 생산능력과 ACC 디아민에이즈 합성능 및 Siderophores 합성능을 가지고 있음을 알 수 있다.
그러므로 본 균주는 식물뿌리의 성장을 향상시킬 수 있는 식물성 호르몬인 IAA 생산능력이 있으며, 식물의 근권에 염분과 같은 식물 스트레스성 물질이 존재할 때 에틸렌을 분비하게 되는데 에틸렌의 전구체인 ACC를 분해하는 효소를 합성하여 식물을 스트레스로부터 보호해 줄 수 있다. 또한, 염분이 다량 함유된 토양에는 식물성장의 필수영양소인 가용화가 가능한 철이 미량 존재하게 되는데 Siderophores 합성능을 가지는 미생물이 뿌리와 근권토양에 존재할 경우 식물로의 영양소 공급이 용이하다. 그러므로 본 발명은 사구토양의 안정화에 있어 식물을 이용할 때 빠른 기간에 식물의 뿌리를 해안사구에 안정화할 수 있을 것으로 기대된다.
실시예2 : 신규한 미생물 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8의 사구식물의 해안사구에서의 식물성장 촉진방법
모래토에 갯기름 나물과 줄무늬 갈대를 식재하여 분리한 근권 미생물의 식물성장 촉진능력을 평가하였다. 근권 미생물을 20 % LB broth 배지(Difco, USA) 1 L에 3일간 30℃의 incubator에서 배양한 후 원심분리하여 100 mL의 멸균수에 희석하였다. 59 cm x 18 cm x 13 cm크기의 화분에 사구해안에서 채취한 모래토를 각각 3kg씩 채워 넣었다.
실험조건은 근권 미생물을 접종한 조건과 미생물을 접종하지 않은 조건으로 나누어 각각의 조건에 갯기름 나물과 갈무늬 갈대를 심고 40일간 재배하였다. 40일이 지나고 식물들을 뿌리째 채취하여 토양을 제거한 뒤 증류수로 세척하여 2일간 40 ℃에 건조시켜 줄기부분과 뿌리부분을 나누어 무게를 측정하였다. 각각의 무게를 식물의 균주별로 평균을 내어 균주를 접종하지 않은 대조군과 비교하여 도 5 및 도 6에 나타내었다.
그 결과, 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이 갯기름 나물의 경우는 SHRP8에 의해 줄기의 무게가 각각 0.8±0.1을 나타내어 대조균보다 향상되었음을 알 수 있다. 또한, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 줄무늬 갈대의 경우 줄기무게는 SHRP8에 의해 줄기의 무게는 각각 0.5±0.1 g로 대조군에 대비하여 향상되었으며, 뿌리의 무게도는 SHRP8은 1.3±0.2 g으로 대조군에 비하여 크게 향상되었다.
이처럼 본 발명의 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) 균주는 사구토양에서도 식물의 뿌리 또는 줄기의 성장을 촉진하여 빠른 기간에 해안사구를 안정화할 것으로 기대된다.
실시예3 : 분리된 근권 미생물 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) 균주의 계면활성제 분해능력
분리된 미생물의 하·폐수처리 능력을 평가하기 위해 하·폐수에 많이 함유되어 있는 계면활성제 분해능을 tween80을 이용해 평가하였다. 평가하기 위해 15 mL튜브에 20% LB broth medium 5 mL과 탄소원으로 tween80을 10000 mg/L주입하고 순수 균주의 tween80 저감활성을 평가하였다. Tween 80이 주입된 배지에 전 배양된 균주를 10%(v/v) 접종한 후, 180 rpm, 30℃으로 진탕 배양하였으며, 여러 세트를 한번에 준비하여 24시간마다 3개의 튜브로부터 미생물성장과 잔류 tween 80의 농도를 측정하였으며, 균주를 접종하지 않은 대조군과 비교하였다.
미생물의 성장 여부는 흡광광도계에서 600 nm 파장에서 흡광도를 측정하여 도 7a의 그래프로 나타내었다. 또한, 잔류 tween80의 농도는 수질오염공정시험법 제37항에 명시된 음이온 계면활성제 측정법인 흡광광도법( 메틸렌블루우법 )을 이용하여 측정하여 도 7b의 그래프로 나타내었다.
시험결과 도 7a에 도시된 바와 같이 본 발명의 균주를 접속한 경우에는 30시간 동안 지속적으로 미생물이 성장하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 계명활성제는 도 7b에 도시된 바와 같이 본 발명의 균주가 포함하지 않은 경우에는 30시간이 경과하더라도 계면활성제가 약 3000mg/L 정도밖에 분해되지 않았지만, 본 발명의 균주가 접속하면 10시간부터 급속하게 감소하면서 30시간 안에 계면활성제의 분해가 완료되는 것을 확인할 수 있었다.
이처럼 본 발명의 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) 균주는 하·폐수에 다량의 계면활성제가 포함되어 있더라도 많이 함유되어 있는 계면활성제 계면활성제의 분해능력이 우수함을 알 수 있다.
한국생명공학연구원 KCTC12346BP 20130102
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Claims (4)

  1. 사구토양에서 분리한 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8(KCTC 12346BP) 균주.
  2. 청구항 1에 의한 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis) SHRP8 균주를 유효성분으로 함유한 해안사구의 식생 안정화를 위한 미생물 제제.
  3. 청구항 1에 의한 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis)SHRP8 균주를 이용하여 사구식물의 해안사구에서의 식물성장 촉진방법.
  4. 청구항 1에 의한 바실러스테퀄엔시스(Bacillus tequilensis)SHRP8 균주를 이용하여 계면활성제를 분해하는 방법.
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