KR101442661B1 - 라이조푸스 올리고스포러스 ｃｓ109 및 이를 포함한 식물병 방제용 조성물 - Google Patents

라이조푸스 올리고스포러스 ｃｓ109 및 이를 포함한 식물병 방제용 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 라이조푸스 올리고스포러스 ＣＳ109 (기탁번호 KCCM 11232P) 및 이를 포함한 식물병 방제용 조성물에 관한 것으로, 종래의 라이조푸스 올리고스포러스 야생형 보다 식물병 방제 효과 및 식물 생장 촉진 효과가 개선되고, 특히 고추의 탄저병에 효과가 있고, 고추의 성장 촉진 효과가 우수한 라이조푸스 올리고스포러스 돌연변이 균주이다. 본 발명은 또는 상기 균주를 이용한 식물병 방제 및 식물 생장 촉진 방법을 제공한다.

Description

라이조푸스 올리고스포러스 ＣＳ109 및 이를 포함한 식물병 방제용 조성물{Rhizopus oligosporus CS109 and composition comprising thereof for preventing plant diseases}
본 발명은 고추 탄저병에 대한 항균성을 가지는 균주 라이조푸스 올리고스퍼러스 CS109 돌연변이주 KCCM 11232P 및 이를 유효성분으로 함유하는 미생물제제에 관한 것으로, 야생형에 비해 고추탄저병에 대해 약 10%의 길항력를 더 보였으며, 고추 모종에 대하여서 야생형 보다 약 10% 뛰어난 생장 촉진 효과를 보이는 돌연변이주에 관한 것이다.
최근 들어서, 많은 연구자들은 식물 생장 및 인간의 건강에 유리하게 이용하기 위하여 토양 내 미생물상을 변화시키는 노력을 하였다. 박터라이제이션(Bacterization)이란 미생물 배양물을 작물 종장에 또는 생육부위에 접종하는 것을 뜻하며 이러한 접종은 가끔 대단한 작물 수량 증대를 가져오기도 하지만, 실제로 그 접종된 미생물이 근권에서 어떠한 역할을 하는지에 대해서는 아직 분명하지 않다. 미생물은 종류에 따라 작물 생장기간 내에 근권에서 안정적으로 생존 생육함으로써 그 밀도를 유지시키는 종류가 있는 하면, 원래의 기존 근권 미생물에 의해 배척당함으로써 근권에 정착하지 못하는 것도 있다. 이 때 뿌리 주면에서 안정적으로 정착 및 증식하는 미생물을 '근권 미생물'이라 부른다.
미생물의 근권 정착이란 대단히 적극적인 과정으로서, 미생물이 종자표면 또는 토양 내에서 생존하면서 탄수화물과 아미노산이 풍부한 종자 분비물을 이용하여 증식하고, 뿌리 표면에서 부착하여 생장하는 뿌리를 따라 계속 이동 증식하는 전체적인 과정이다. 또한 이 근권 미생물은 관수에 의해서 수동적으로 뿌리 아랫부분까지 이동하기도 한다.
대표적인 근권미생물로서는 슈도모나스, 아조토박터, 바실러스 등이 있으면 근권 미생물 들은 그 증식속도가 빠르고, 운동성이 있으며, 뿌리 분비물을 선호하는 경향이 있는데, 식물에 유익한 영향을 주는 종류를 '식물 생장촉진 근권 미생물'이라 한다. 예전에는 식물 생장 촉진 근권 미생물의 유익 효과가 무, 감자, 사탕수수 등 뿌리 작물에 대해서만 인식되었으나 최근에는 귀리, 콩, 목화, 땅콩, 봉숭아, 벼 및 채소류 등 다양한 작물에서 그 긍정적 효과가 인정되고 있다.
현재 우리는 인구증가에 따른 먹거리를 충분히 제공하기 위해 농작물의 절대 생산량을 제고시켜야 하기 때문에 화학비료나 농약의 사용이 불가피해져 있는 상황에 있다. 또 이러한 화학약품들이 사용으로 인한 생태계 전반을 위협하고 있는 환경오염의 문제에도 직면해 있다. 이러한 딜레마 속에서 우리의 농업을 지키고 환경도 보존시킬 수 있는 방향은 환경 친화형 생물적 농약과 비료의 사용에 있다고 할 수 있다.
따라서, 환경 친화형 생물학적 농약 및 비료의 개발이 필요하다.
미생물 접종처리에 의한 생장 촉진 효과와 병해방제효과는 동전의 양면으로 인식되어야 한다. 즉, 생장촉진효과를 가진 미생물이 병해억제효과를 가지기도 하며, 역시 병해 억제 기능 미생물이 식물 생장을 촉진한다는 사실이 많은 연구자들에 의하여 밝혀지고 있다. 일례로서 식물생장촉진 효과가 인정된 어떤 미생물(슈도모나스 세균)은 근권의 유해세균 및 곰팡이의 밀도를 저하시켜 병해를 줄여줌으로써 상대적으로 작물 생육을 촉진시킨다고 하는 연구결과가 있다.
즉 지금까지 그 작용 기작이 알려진 대부분의 식물생장촉진 근권 미생물은 유해 근권 미생물을 제어함으로써 간접적으로 작물 생육을 촉진하는 것으로 알려져 있다.
한편 근권 미생물이 식물 생장을 촉진시키는 물질(생리활성물질)을 생산함으로써, 식물 생장을 직접적으로 촉진시키는 경우도 있다. 즉, 이들 생리활성물질은 뿌리에 의한 양분 흡수를 촉진시킴으로써 뿌리털 발육증진, 뿌리 및 줄기 생장 촉진등의 효과를 발휘한다고 알려져 있다. 결국 식물생장촉진 근권 미생물은, 병해방제에 의한 생육촉진 효과 외, 특수 생리활성 물질을 생산하여 작물 생리를 변화시킴으로써 병균 침입에 대한 식물체 자기 방어능력을 배가시켜 병해방지 및 생장촉진효과를 거두게 되는 것이다.
종래에 라이조푸스 올리고스포러스가 식물병 방제 및 식물 생장 촉진에 대한 효과가 알려져 있으나(한국 특허등록 0713059 호 및 한국특허 등록 0616408호, 및 한국특허 출원 2011-0123628호) 이들은 모두 야생형의 라이조푸스 올리고스포러스를 이용한 것이다. 이에 본 발명자는 돌연변이를 통하여 활성이 증가된 라이조푸스 올리고스포러스를 찾고자 노력하였고, 이에 따라 활성이 증가된 라이조푸스 올리고스퍼러스 CS109를 개발하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 종래의 라이조푸스 올리고스포러스 보다 식물 병원균에 길항력이 뛰어나고 식물 생장 촉진 능력이 뛰어난 돌연변이주를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 식물 병원균에 길항력이 뛰어나고, 식물 생장 촉진 능력이 뛰어난 돌연변이주를 포함하는 식물병 방제용 미생물 농약 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 식물병원균에 길항력이 뛰어나고, 식물 생장 촉진 능력이 뛰어난 돌연변이주를 포함하는 식물 생장 촉진용 미생물 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 라이조푸스 올리고스포러스 야생형 균주를 돌연변이화 시켜 식물생장 촉진 능력이 있으면서, 식물병에 대해 길항능을 가지는 라이조푸스 올리고스포러스 CS109 (기탁번호 KCCM 11232P)를 제공한다.
본 발명은 상기 돌연변이화된 라이조푸스 올리고스포러스 CS109 (기탁번호 KCCM 11232P)을 포함하는 식물병 방제용 농약 조성물을 제공한다. 처리 방법에 있어서, 본 발명에 따른 돌연변이화된 라이조푸스 올리고스포러스 CS109 자체를 뿌려 식물병원균의 생장을 억제할 수도 있지만, 라이조푸스 올리고스포러스 CS109의 배양여액을 식물에 살포하여도 식물병의 방제를 할 수 있다. 상기 식물병은 종래 라이조푸스 올리고스포러스에 의해 식물병 방제 효과가 알려진 모든 식물병을 포함한다. 한국특허등록 0616408호에서는 잔디병에 효과적인 라이조푸스 올리고스포러스가 개시되어 있다. 또한 특허출원 2011-0123628호에서는 사과 탄저병의 치료에 라이조푸스 올리고스포러스 효과적이라는 것이 알려져 있다. 따라서 본 발명에 따른 돌연변이화된 라이조푸스 올리고스포러스 CS109는 사과 잔디 등의 식물병 치료에 효과가 있고, 특히 고추의 탄저병의 치료에 효과가 있다.
본 발명은 상기 돌연변이화된 라이조푸스 올리고스포러스 CS109 (기탁번호 KCCM 11232P)을 포함하는 식물 생장 촉진용 미생물 제제를 제공한다. 상기 식물은 은 종래 라이조푸스 올리고스포러스에 의해 식물 생장 촉진 방제 효과가 알려진 모든 식물을 포함한다. 한국특허등록 0713059호에서는 라이조푸스 올리고스포러스가 상치 및 오이의 생장에 효과적이라는 것이 개시되어 있으며, 한국특허등록 0616408호에서는 잔디의 생장 촉진에 효과적인 라이조푸스 올리고스프러스가 개시되어 있다. 미생물 제제를 처리하는 방법에 있어서, 본 발명에 따른 돌연변이화된 라이조푸스 올리고스포러스 CS109 자체를 뿌려 식물 생장을 촉진할 수도 있지만, 라이조푸스 올리고스포러스 CS109의 배양여액을 식물에 살포하여도 식물의 생장을 촉진할 수도 있다. 본 발명에 따른 돌연변이화된 라이조푸스 올리고스포러스 CS109는 잔디, 상치, 오이 등의 식물의 생장 촉진에 효과적이고, 특히 고추의 생장에 효과적이다.
본 발명자에 의해 돌연변이화된 라이조푸스 올리고스포러스 CS109는 종래의 라이조푸스 올리고스포러스 야생형 보다 식물병에 대한 길항 능력이 약 10% 향상되었고, 식물의 생장 촉진 능력에 있어서도 종래의 야생형 보다 약 10% 향상되었다. 특히 상기 라이조푸스 올리고스포러스 CS109가 고추 탄저병의 치료에 효과적이고, 고추의 생장을 촉진할 수 있다는 것은 본 발명자에 의해 최초로 밝혀진 사실이다. 이에 따라 본 발명에 따른 라이조푸스 올리고스포러스 CS109는 친환경적으로 고추를 생산하고, 고추병을 방제하는데 매우 효과적이어서, 농가의 수익 창출에 큰 역할을 할 것으로 예상된다.
도 1은 접종후 3일이 경과한 라이조푸스 올리고스포러스 CS107(야생형) 및 변형 균주 CS109의 균사모양이다.
도 2는 고추 탄저병균에 대한 라이조푸스 올리고스포러스 CS107(야생형)과 돌연변이주 CS109의 항진균활성을 보인다.
도3은 돌연변이 균주 CS109와 고추 탄저병균의 대치 배양시 경계면에서의 균사형태를 보인다.
도4는 홍고추에 대한 돌연변이 균주 CS109의 고추 탄저병에 대한 치료효과를 보인다.
도 5는 포장에서 고추 탄저병에 감염된 풋고추에 대한 돌연변이 균주 CS109의 고추탄저병 치료효과를 보인다
도 6은 고추모종에 있어서 라이조푸스 올리고스포러스 야생형과 돌연변이균주 CS109의 고추 생장 촉진 효과를 보인다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다
실시예 1: 라이조푸스 올리고스포러스 변형균주 ( CS109 ) 유도 및 선별
1. 라이조푸스 올리고스포러스의 γ-ray 저항성 실험
라이조푸스 올리고스포러스 CS107에 대한 돌연변이 유도를 위하여 방사선과학연구소에 의뢰하여 γ-ray조사를 실시하였다. γ-ray는 PDB 배지에서 진탕 배양된 시료 5ml을 총선량 5 ～ 17.5KGy/hr, 2.5Kgy/hr의 간격으로 20시간 동안 조사하였다.
2. 돌연변이 균주 CS109 분리
조사 처리된 시료는 PDA 배지에 스프레딩하여 30℃ 3일간 배양하였다. 이후 배양된 콜로니의 형태적 특성을 검토하여 라이조푸스 올리고스포러스 야생형과는 다른 형태적, 배양적 특성을 나타낸 콜로니를 선별하여 분리배양하였다.
각 선량으로 γ-ray 조사된 시료 중 일반적인 성상 특성을 나타내지 않는 균주를 선별하여 식물병원균을 대상으로 항진균 활성을 분석하였다. PDA배지에서 배양한 선발된 균주와 식물병원균을 6mm 아가 블록으로 만들어 PDA배지에서 대치배양 하였다. 3반복으로 일주일간 배양한 후 식물병원균의 배양된 직경을 측정하였다(표1).
3. 균주의 특징
(1) 배양적 특징
상기 균주는 PDA(Difco)에서 배양이 가능하며, 25℃ - 35℃에서 잘 배양된다.
(2) 형태적 특징
고체배지에서 배양하면 색이 하얗게 되었다가 점차 회색빛이 도는 갈색으로 변한다.(도 1B).
(3) 균사 및 포자의 특징
포자가 매우 작고 포자의 모습이 터지는 듯한 형태를 하고 있으며, 접합 포자낭을 가지고 있다.
(4) 야생형 라이조푸스 올리고스포러스와의 차이
그러나 돌연변이 균주 CS109와 야생형을 비교하였을 때 표2와 같이 형태학적으로 포자낭포자(Sporangiospore) 마킹(Marking) 형태나 크기, 가근(Rhizoid)의 존재여부에서는 야생형과 비슷한 형태를 나타내었으나, 포자낭(Sporangium) 크기가 야생형보다 더 크고 콜로니의 색깔이 약간 다르며, 배양시 포자의 형성속도가 야생형 보다 1일 정도 빠르며, 적정 배양온도와 산도에서 차이를 보여 야생형에서 변형이 된 라이조푸스 올리고스포러스 변형 균주(CS109)로 동정되었다(표2).상기 균주는 2011년 12월 13일 한국미생물 보존센터에 기탁하였다(기탁번호: KCCM 11232P).
형태적특성
Rhizopus oligosporus 121 (Cho.1997) Rhizopus oligosporus (Domsch.1980) Rhizopus oligosporus CS107
(야생형)		 Rhizopus oligosporus CS109
포자낭포자(Sporangiospore) 마킹(Marking) 형태 선형의 부정형의 타원형(Strial Irregular ellipsoidal) 매우 부정형의 형태 선형의 부정형의 타원(Strial Irregular ellipsoidal) 선형의 부정형의 타원(Strial Irregular ellipsoidal)
크기(um) 7-10 (4-)9-10(-15)×(4-)7-10(-11) 4.16-3.12×13.53-11.16 4.2-3.58×9.36-8.42
포자낭(sporangium) 크기(um) 100-135 80-120 109.54-136.24 113.73-154.64
콜로니 색깔 회색빛 갈색 - 짙은 회색빛 갈색 회색빛 갈색
가근(Rhizoid) 존재 존재 존재 존재
실시예 2: 고추탄저병균에 대한 항진균 효과
PDA배지에서 돌연변이 균주 CS109와 고추탄저병균(Coletotricum acutatum)을 아가 블록으로 만들어 PDA배지에서 대치배양 하였다. 3반복으로 일주일간 배양한 후 식물병원균의 배양된 직경을 측정하였다. 그 결과 돌연변이 균주 CS109가 R. oligosporus CS107(wild type)보다 고추탄저병균(Coletotricum acutatum)에 대한 항진균 활성이 더 높게 나타났으며(표3,도2), 돌연변이 균주 CS109와 고추탄저병균의 대치배양 경계면을 전자현미경으로 관찰 결과 고추 탄저병균의 균사모양이 정상적인 형태가 아니라 비정상적으로 구부러지고, 찌그러지는 등의 균사이상이 관찰되었다(도3).
항진균제 C. acutatum(%)
R. oligosporus CS107 62.5
R. oligosporus CS109 71.3
또한 돌연변이 균주 CS109의 고추 탄저병에 대한 예방 및 치료효과를 확인하기 위하여, 돌연변이 균주 CS109를 PDB 배지에 2일간 진탕배양 후, 배양액을 3000rpm으로 30분간 원심분리 하여, 균사체와 배양여액으로 분리하였다.
고추 탄저병에 대한 항진균효과를 알아보기 위하여, 홍고추의 표면에 상처를 낸 후, 그 자리에 고추탄저병균을 접종 하였다. 고추 탄저병의 병반이 확인된 후 홍고추의 표면에 멸균수, 라이조푸스 올리고스포러스 CS107(야생형)의 배양여액, 돌연변이 균주 CS109의 배양여액을 각각 살포하여 고추탄저병의 진행여부를 확인하였다. 그 결과 고추 탄저병균을 접종한 홍고추 표면에 돌연변이 균주 CS109의 배양여액을 살포한 처리구에서 R. oliosporus CS107(야생형)보다 고추탄저병의 진행이 현저히 낮았으며, 고추 탄저병 병반 중 일부는 접종 시의 상처만 보이며 발병된 고추탄저병의 흔적은 찾아볼 수 없었다(도4 참고).
나아가, 본 발명의 조성물의 고추 탄저병 치료 효과를 포장상태에서 감염된 고추에서 알아보기 위하여, 포장에서 고추탄저병이 발병된 풋고추를 수집하여, 탄저병이 육안으로 식별되는 시기의 풋고추 표면에 살균수와 돌연변이 균주 CS109의 배양여액을 살포하여 고추탄저병의 치료 및 확산 여부를 확인하였다. 그 결과, 살균수를 살포한 풋고추에서는 살포 5일 후 고추탄저병균의 균사가 풋고추의 표면에서 조직 안쪽으로 파고들어 하얀 균사를 형성하고 있었으나, 돌연변이 균주 CS109의 배양여액을 살포한 풋고추에서는 고추탄저병의 병반이 더 이상 커지지 않았고 주변의 조직은 건전한 상태를 유지하였으며, 포장에서 감염되었던 병반에서 고추탄저병균도 확인할 수 없었다(도5 참고).
실시예 3: 생육 촉진 및 근권정착력 효과
돌연변이 균주 CS109를 PDB 배지에 2일간 진탕배양 후, 원예용 상토를 121℃에서 20분간 고압살균하고 배양여액과 균사체를 1000ppm으로 희석하여 토양에 섞어준 후 고추종자를 각각 40립씩 파종하고 생육을 조사하였다. 그 결과, 고추모종의 생육이 라이조푸스 올리고스포러스 CS107(야생형보다 돌연변이 균주 CS109에서 빠른 생육촉진효과를 나타냈다(표 4 및 도 6 참조).
대조구 야생형 CS109
198.2(100%) 340.9(171.5%) 383.3(193.4%)

Claims (10)

  1. 라이조푸스 올리고스포러스 CS109 (기탁번호 KCCM 11232P).
  2. 제 1 항의 미생물을 포함하는 잔디병 또는 고추탄저병 방제용 농약 조성물.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 식물병은 고추탄저병인 것을 특징으로 하는 식물병 방제용 농약 조성물.
  5. 제 1 항의 미생물 또는 이의 배양 여액을 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잔디병 또는 고추탄저병 방제 방법.
  6. 삭제
  7. 제 5 항에 있어서 상기 식물병은 고추탄저병인 것을 특징으로 하는 식물병 방제 방법.
  8. 제 1 항의 미생물 또는 이의 배양 여액을 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 생장 촉진 방법.
  9. 제 8 항에 있어서 상기 식물은 상치, 오이 및 고추로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나의 식물인 것을 특징으로 하는 식물 생장 촉진 방법.
  10. 제 8 항에 있어서 상기 식물은 고추인 것을 특징으로 하는 식물 생장 촉진 방법.
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