KR101565231B1 - 항균력과 진딧물 기피력을 갖는 페니바실러스 폴리믹사 ａｐｅｃ154 균주 및 이를 이용한 식물의 병방제제 - Google Patents

Abstract

항균력과 진딧물 기피력 효과를 갖는 페니바실러스 폴리믹사 (Paenibacillus polymyxa) 균주가 개시된다. 본발명은 상기 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 항균성과 진딧물 기피력, 또는 식물의 병 방제용 미생물 제제, 상기 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 진딧물 기피제, 상기 균주를 식물에 처리하여 식물에 처리하여 식물의 병방제 및 진딧물 기피하는 방법에 관한 것이다.

Description

항균력과 진딧물 기피력을 갖는 페니바실러스 폴리믹사 ＡＰＥＣ154 균주 및 이를 이용한 식물의 병방제제{Paenibacillus polymyxa APEC154 having antimicrobial activity and aphid evasion power and biological control agents using the same}

본 발명은 항균력과 진딧물 기피력을 갖는 페니바실러스 폴리믹사 균주 및 이를 이용한 식물의 병방제 및 진딧물 기피제에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 항균력과 진딧물 기피력 효과를 갖는 페니바실러스 폴리믹사 (Paenibacillus polymyxa) 균주, 상기 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 항균성 및 진딧물 방제용 미생물 제제, 상기 균주를 식물에 처리하여 식물의 병해충을 방제하는 방법에 관한 것이다.

진딧물은 생육전반에 걸쳐 다양한 해충에 의해 공격당한다. 특히, 작물이 흡즙성 해충에 의해 공격당하면 해충에게 양분을 빼앗겨 생육 초기부터 수확기까지 건강하게 성장하지 못한 결과 생산성이 급격히 감소한다. 흡즙성 해충의 대표적인 예로서 복숭아혹진딧물을 들 수 있다. 복숭아혹진딧물은 우리나라 시설재배에서 사계절에 걸쳐 방생하는 대표적인 해충의 하나로서, 단시간에 성충이 되어 급격히 개체수가 증가하므로 작물에 막대한 피해를 주고 있다.

이 진딧물에 의한 작물의 피해는 진딧물 자체에 의해 발생하지만, 진딧물이 배설하는 감로(甘露)에 의해 식물병원균이 발생하여 복합적으로 발생하기도 한다. 복숭아혹진딧물에 의해 발생되는 식물병의 대표적인 예는 모자이크바이러스이다. 복숭아혹진딧물이 매개하는 바이러스에 의해 작물이 피해를 받으면, 약제로도 방제가 되지 않아 작물의 수량이 급격하게 감소할 뿐만 아니라, 농산품의 품질 또한 떨어져 농가에 이중적인 피해를 주게 된다. 이와 같이, 복숭아혹진딧물의 방제는 이 진딧물에 의한 피해뿐만 아니라 식물병에 의한 작물 피해를 줄일 수 있으므로, 이 해충을 방제하기 위한 다양한 합성농약이 사용되고 있다.

그러나, 합성농약은 독성이 있으며 농업환경을 오염시키고 환경 생태계에 악영향을 가져올 수 있을 뿐만 아니라, 지속적으로 살포하면 약제에 대한 진딧물의 저항성을 일으킬 수 있으므로, 진딧물 방제에 위한 대안에 대한 연구가 요구되고 있다. 이에, 근래에는 범국가적인 친환경농업 정책에 힘입어 화학합성 농약이 아닌 천연물이나 미생물을 이용한 진딧물 방제법이 그 대안의 하나로 제시되고 있다.

지난 수십 년 동안, 식물 질병 방제는 주로 화학물질의 이용에 기초하였다. 그러나 대부분의 화학적 방제는 인간 건강, 식물독성, 지하수 오염에 대한 부작용으로 인해 금지된다. 상기 제한을 고려할 때, 최근에 생물효능이 있으며, 경제적이며, 생분해성이며, 환경적으로 안전한 생태 친화적인 방법의 이용에 대한 요구가 있다.

페니바실러스 (Paenibacillus) 속은 그람양성, 호기성, 막대형, 내생포자 형성 세균이다. 상기 그룹의 주요 특성은 중성 및 알칼리 생장 조건에서 세포의 효소의 분비이다. 일부 종은 또한 다당류, 아미노산 및 이차 대사산물, 예를 들면, 항생물질, 색소, 독소, 효소 저해제, 페로몬 및 식물 및 동물 생장 촉진제를 생산할 수 있다(Dasman et al. (2003) Int J Syst Evol Microbiol 52:1669-1674). 페니바실러스 속은 현재로 많은 연구의 주제이며, 이의 항생 활성은 다양한 스펙트럼의 미생물에 대해 확인되었다(Rosado AS, Seldin L. 1993. World J Microbiol Biotechnol 9:521-528). 일부 페니바실러스 균주는 식물 질병의 생물방제에 이용되었으며 (Kim YK. 1995. Biological control of phytophtora blight of red pepper by antagonistic Bacillus polymyxa 'AC-1'. Seoul National University. Ph D Thesis. 78pp), 곰팡이 세포벽에 존재하는 주요 화합물인 키틴을 분해하는 이의 능력 때문에 항균 생물방제제로서 중요하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 안출된 것으로, 썩은 인삼 뿌리에서 분리한 페니바실러스 균주의 항균 및 진딧물 기피 활성을 평가하고, 담배 식물에서 복숭아혹진딧물(Myzus persicae)의 기피에 대한 선발된 균주의 진딧물 기피력을 평가하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 항균력과 진딧물 기피력의 효과를 갖는 페니바실러스 폴리믹사 (Paenibacillus polymyxa) 균주를 제공한다.

또한, 본 발명의 상기 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 항균성 미생물 제제를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 균주 도는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 진딧물 기피제를 제공한다.

본 발명에 따르면, 본 발명에서 선발한 APEC154 균주는 항균력과 진딧물 기피력이 우수하다. 이 균주들이 실제 농업에 이용된다면 문제가 많이 되고 있는 고추의 병해 곰팡이의 방제에 효과적으로 이용될 수 있다.

도 1은 썩은 인삼 뿌리에서 분리한 페니바실러스 균주의 Phytophthora capsici 에 대한 항균 활성을 스크리닝 한 것이다.
도 2는 Colletotrichum acutatum , Phytophthora capsici 에 대한 페니바실러스 균주 APEC154의 항균 시험을 보여준다. (A: P. capsici에 대한 항균 활성, B: C. acutatum에 대한 항균 활성 대조구, C: C. acutatum에 대한 항균 활성)
도 3은 담배 잎에 페니바실러스 균주 APEC154 배양액을 접종 한 후 복숭아혹진딧물의 개체수를 측정하여 진딧물의 기피 활성을 시험을 보여준다.
도 4는 실제 담배 잎에 복숭아혹진딧물 기피력을 보여주는 도면으로 도면 왼쪽 담배묘는 페니바실러스 균주 APEC154 배양액을 처리한 것이고 오른쪽 담배묘는 멸균수를 처리한 것으로 빨간색 원을 보면 많은 복숭아혹 진딧물이 멸균수만 처리한 대조구로 이동한 것을 확인할 수 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 항균력을 갖는 페니바실러스 폴리믹사 (Paenibacillus polymyxa) APEC154 균주 (기탁번호 KACC91796P)를 제공한다.

과실의 탄저병을 일으키는 콜레토트리쿰 아쿠타툼 (Colletotrichum acutatum)은 세계 각지에서 사과, 배, 포도, 아카시, 복숭아, 고추 등 약 300여종의 식물에 피해를 주며 과실에 주로 발생하기 때문에 매년 많은 문제가 되는 병이다. 역병을 일으키는 파이토프토라 캅사이시 (Phytophthora capsici)는 고추 전체를 시들게 하여 말라죽게 한다. 위의 두 병은 매년 발생하는 병이고 수확에도 큰 피해를 주는 병해이다. 이에 따라, 본 발명은 고추 병해를 방제하기 위해 식물생장촉진권근세균 (Plant growth-promoting rhizobacteria;PGPR) 그룹에 속하는 세균들 중에서 항균력이 강한 균주를 선발하여 방제 효과를 확인하고 이들을 효과적으로 활용하는데 목적을 두었다.

복숭아혹진딧물 (Myzus persicae)은 잎, 줄기, 꽃이나 열매를 가해하여 많은 피해를 주고, 직접적인 가해로 인해 시들음과 생장저해를 유발할 뿐만 아니라 감로 배설로 인한 그을음병 유발 및 바이러스를 매개하는 매개자로서 간접적인 피해를 주고 있다. 이에 따라, 본 발명은 총 66과 300여종의 기주식물에 피해를 주는 복숭아혹진딧물이 기피하는 물질을 내는 기피력이 강한 균주를 선발하여 기피효과를 확인하고 이들을 효과적으로 활용하는데 목적을 두었다.

따라서, 본 발명자들은 상기 페니바실러스 폴리믹사 (Paenibacillus polymyxa) APEC154 균주를 한국농업미생물자원센터(KACC)에 2013년 6월 5일자로 기탁하였다 (기탁번호 KACC9176P).

본 발명은 또한, 본 발명의 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 항균성 미생물 제제를 제공한다. 본 발명의 미생물 제제에 의해 방제될 수 있는 곰팡이는 P. capsici를 예로 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명은 또한, 본 발명의 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 진딧물 기피제를 제공한다. 본 발명의 미생물 제제에 대해 방제될 수 있는 진딧물은 복숭아혹진딧물인 Myzus persicae를 예로 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발병의 방법에 적용될 수 있는 식물로는 특별히 제한되지 않는다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

곰팡이 병원균 접종원

Potato dextrose agar (PDA; 36g Difco potato dextrose broth, 16g 한천, 1 L 멸균수)에서 키운 Phytophthora capsici 균사체를 접종하여 28 ℃ 에서 배양하였다.

진딧물 접종원

진딧물인 복숭아혹진딧물(Myzus persicae)은 경북바이오 생물이용연구소에서 사육한 것을 분양 받아 사용하였다. 고추 밭에서 고추 잎 뒷면에 붙어있는 복숭아혹진딧물을 채집하여 사육하였다.

항균 활성

페니바실러스 폴리믹사 (Paenibacillus polymyxa) APEC154 균주를 25 ℃ PDA에서 키운 Colletotrichum acutatum, Phytophthora capsici 에 대한 항균 활성에 대해 스크리닝 하였다. 인큐베이션 후 7일째, C. acutatum , P. capsici (6mm)의 균사체 디스크를 PDK 플레이트의 중앙에 위치하고, 균사체 디스크로부터 3cm 떨어진 곳에 페니바실러스 폴리믹사균 현탁액을 10ul 떨어뜨린 페이퍼 디스크 (직경 6mm)가 위치하였다. 세균이 없는 멸균수를 적신 디스크를 대조군으로 이용하였다. 7일 동안 인큐베이션 한 후에, 억제영역의 존부를 확립하고, 억제 활성을 세균 콜로니 및 곰팡이 병원균 사이의 생육저지환의 크기로서(mm) 측정하였다. 각 처리를 3반복하고, 실험을 반복하였다.

진딧물 기피활성

기피력을 시험하기 위해, Colletotrichum acutatum , Phytophthora capsici 에 대해 항균 활성을 보여준 페니바실러스 폴리믹사 APEC154 균주에 대해 실험하였다. 플라스틱 사육 케이지에 건전한 담배묘를(3~4엽)를 양쪽으로 두고 균주 현탁액 (10⁷ cfu/ml) 처리구에 스프레이 처리 하였다. 나머지 담배묘에는 멸균수를 스프레이하여 대조구로 사용하였다. 사육케이지 안의 두 담배묘 사이에 복숭아혹진딧물 100마리를 접종시킨 고추잎을 두고 진딧물의 이동을 24시간 마다 10일동안 관찰하였다.

실시예1 . 항균 활성

도 2에서 보는 바와 같이 시험한 15가지 페니바실러스 속 균주 중에서, 3가지 균주가 P. capsici 에 대한 항균활성을 보여주었으며, 페니바실러스 APEC154 균주는 C. acutatum 에도 항균력을 보였다.

실시예2 . 진딧물 기피 활성

멸균 증류수 및 세균이 없는 대조군에서는 복숭아혹진딧물 (Myzus persicae)의 개체수가 페니바실러스 균주 처리구에 비해 많은 진딧물이 분포하였다. 특히, APEC157에 비해 APEC154의 배양액을 처리한 경우 더욱 강한 진딧물기피 활성이 확인되었다.

농업생명공학연구원 KACC91796 20130604

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 복숭아혹진딧물(Myzus persicae)에 대해 기피효과를 갖는 페니바실러스 폴리믹사 APEC154 균주(기탁번호: KACC91796P).
5. 삭제
6. 제4항의 페니바실러스 폴리믹사 APEC154 균주(기탁번호: KACC91796P) 또는 이의 배양액을 포함하는 진딧물 방제용 조성물.
7. 제6항에 있어서, 상기 조성물은 식물 또는 그 주위의 토양에 적용되는 것을 특징으로 하는 진딧물 방제용 조성물.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 조성물은 고추의 진딧물을 방제하기 위한 것임을 특징으로 하는 고추의 진딧물 방제용 조성물.
   

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