KR101899320B1 - 배추 처리용 복합 미생물 및 이를 포함하는 미생물 제제 - Google Patents
배추 처리용 복합 미생물 및 이를 포함하는 미생물 제제 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 바실러스균(Bacillus sp), 락토바실러스균(Lactobacillus sp) 및 아세토박터균(Acetobacter sp) 또는 그 배양액을 포함을 포함함으로써, 배추의 성장 속도 및 병충해 내성을 현저히 개선하고, 그 사용이 간편한 복합 미생물 및 이를 포함하는 미생물 제제에 관한 것이다.
Description
본 발명은 배추의 성장을 촉진시키고, 배추 병충해를 방지할 수 있는 배추 처리용 복합 미생물 및 이를 포함하는 미생물 제제에 관한 것이다.
현재 농업분야에서 관심이 되는 사항은 작물의 품종개량과 생산량의 증대, 병충해에 대한 내성 강화 등일 것이다. 지금까지 생산량 증대와 병충해에 대응하기 위하여 화학비료를 사용하고 농약을 살포하여 왔다. 이러한 물질의 사용은 일시적인 생산량 증대에는 효과가 있었으나 환경오염을 유발하고 생물농축으로 인하여 인간에게까지 적지 않은 피해를 주었다.
이러한 피해를 줄이기 위해 화학비료와 농약을 사용하지 않고 현재까지 알려진 모든 이론과 기술을 동원하여 농업과 환경의 조화를 위해 생산에 투입되는 자재사용을 가급적 억제하여 환경부하를 경감시켜 농업생태계 보호 및 농업으로 인한 환경오염의 피해를 저감하려는 유기농업이 시행되었다. 이러한 방법으로 생산된 유기농산물의 경우 일반 농산물에 비해 그 생산비가 높게 나타나고 있는데 이는 일반 농산물에 비해 제초작업, 병충해 방제, 수확 등에 많은 노동력이 소요되기 때문이다. 그래서 최근에는 소비자가 선호하는 고품질 농산물의 생산성을 증가시키기 위하여 환경오염과 잔류독성에 대한 대처방안으로 새로운 농약 및 비료의 연구개발과 함께 분해가 잘되고 독성이 약한 복합 미생물에 대한 연구가 주목을 받고 있다.
이러한 복합 미생물이 생물비료로서 주목받고 있는 이유는 다양한 식물생장 촉진 기작을 갖고 있기 때문이다. 식물생장촉진 미생물 중 근권세균(rhizobacteria)은 식물 뿌리 주변의 2~3mm 범위에 서식하는 세균으로 이러한 세균이 식물의 생장을 촉진하는 요인은 식물생장호르몬의 생성, 불용성 인의 용해, 질소 고정능력, 항생물질의 분비에 의한 식물병원성 진균 제어 등 여러 가지가 있다. 특히 대표적인 식물생장호르몬인 auxin 종류인 indole-3-acetic acid (IAA)와 indole-3-butyric acid (IBA)뿐만 아니라 gibberellin, cytokinin, benzyl adenine (BA), zeatin, trans-zeatin과 같은 다양한 식물호르몬들이 근권세균에 의해 생성되어 직간접적으로 식물생장 촉진에 큰 역할을 한다. 또한 인은 토양 내에 많은 양이 존재하지만 대부분 불용성 인산염의 형태로 존재하기 때문에 식물에 유용하게 이용되지 못하고 있다. 이러한 불용성 인산을 가용화하여 유리인산의 형태로 만들 수 있는 특징을 가진 토양 미생물의 능력은 식물에게 중요한 영양분을 공급하여 식물의 생장을 촉진할 수 있다.
이러한 복합 미생물에 대한 연구는 인간의 안전한 삶과 부가가치가 높은 무공해 농산물을 생산하는 농업기반의 구축에 도움을 주었다. 그러나 지금까지의 연구 결과들을 종합해 보면, 대부분의 연구들이 생물농약으로서의 활성과 생물비료로서의 활성을 서로 연계시키지 않고 각각 독립적으로 검토되어져 왔다. 즉, 생물농약 활성과 생물 비료 활성을 동시에 가지는 다기능성 미생물 제제에 대한 연구는 많이 이루어지지 않고 있는 실정이다.
한국등록특허 제0362929호에는 복합 호기미생물제제가 개시되어 있으나, 상기 문제점에 대한 대안을 제시하지 못하였다.
본 발명은 생물 농약으로서의 활성과 생물 비료로서의 활성을 서로 연계시켜, 생물농약 활성과 생물비료 활성을 동시에 가지는 배추 처리용 복합 미생물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 복합 미생물을 포함하는 미생물 제제를 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 바실러스균(Bacillus sp), 락토바실러스균(Lactobacillus sp) 및 아세토박터균(Acetobacter sp) 또는 그 배양액을 포함하는 배추 처리용 복합 미생물.
2. 위 1에 있어서, 바실러스 서브틸리스, 락토바실러스 브레비스, 아세토박터 트로피칼리스 및 아세토박터 시지기 균주 또는 그 배양액을 포함하는 배추 처리용 복합 미생물.
3. 위 1에 있어서, 상기 균주는 각각 106~107cfu/mL의 농도로 포함되는 배추 처리용 복합 미생물.
4. 위 1에 있어서, 상기 바실러스균은 바실러스 서브틸리스 BE01(Bacillus Subtilis BE01) KACC 81034BP, 락토바실러스균은 락토바실러스 브레비스 CH03(Lactobacillus Brevis CH03) KACC 81035BP, 아세토박터균은 아세토박터 시지기 IF04(Acetobacter Syzygii IF04) KACC 81036BP 및 아세토박터 트로피칼리스 EB04(Acetobacter Tropicalis EB04) KACC 81037BP인 배추 처리용 복합 미생물.
5. 위 1 내지 4 중 어느 한 항의 복합 미생물을 포함하는 배추 처리용 복합 미생물 제제.
6. 위 5의 복합 미생물 제제를 배추에 살포하는 단계를 포함하는 배추의 성장 촉진 방법.
본 발명의 복합 미생물은 배추의 성장 속도를 현저히 개선할 수 있다.
본 발명의 미생물 제제가 처리된 배추는 병충해에 대한 내성이 우수하다.
본 발명의 미생물 제제는 별도의 배양 과정 없이 희석 후 바로 사용할 수 있어 사용이 매우 간편하다.
도 1은 2011년 가을 배추에 복합미생물 제제를 살포하여 재배한 실험군과 복합미생물을 살포하지 않고 재배한 대조군의 비교사진이다.
도 2는 2011년 봄 배추에 복합미생물 제제를 살포하여 재배한 실험군과 복합미생물을 살포하지 않고 재배한 대조군의 비교사진이다.
도 3은 2007년 가을 배추에 복합미생물 제제를 살포하여 재배한 실험군과 복합미생물을 살포하지 않고 재배한 대조군의 비교사진이다.
도 2는 2011년 봄 배추에 복합미생물 제제를 살포하여 재배한 실험군과 복합미생물을 살포하지 않고 재배한 대조군의 비교사진이다.
도 3은 2007년 가을 배추에 복합미생물 제제를 살포하여 재배한 실험군과 복합미생물을 살포하지 않고 재배한 대조군의 비교사진이다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 배추 처리용 복합 미생물은 바실러스균(Bacillus sp), 락토바실러스균(Lactobacillus sp) 및 아세토박터균(Acetobacter sp) 또는 그 배양액을 포함한다.
본 발명자들은 상기 균주들을 배추에 처리시에 배추의 성장이 현저히 촉진되고, 병충해 발생이 감소하는 것에 착안하여 본 발명을 고안하였다.
상기 복합 미생물에서 바실러스균은 단백질 분해 효소 생산, 락토바실러스균 및 아세토박터균은 유기산을 생성하여 상기 효과가 구현되는 것으로 판단된다.
바실러스균은 단백질 분해 효소를 생산할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 바실러스 서브틸리스(B. subtilis), 바실러스 투링기엔시스(B. thuringiensis), 바실러스 세레우스(B. cereus), 바실러스 브레비스(B. brevis), 바실러스 렌터스(B. lentus), 바실러스 알베이(B. alvei), 바실러스 바디우스(B. badius) 등일 수 있으며, 바람직하게는 바실러스 서브틸리스일 수 있고, 구체적으로 바실러스 서브틸리스 BE01(KACC 81034BP) 일 수 있다.
락토바실러스균은 유기산 생성이 가능한 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 락토바실러스 퍼맨텀(Lactobacillus fermentum), 락토바실러스 브레비스(Lactobacillus brevis), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum), 락토바실러스 루테리(Lactobacillus reuteri), 락토바실러스 카제이(Lactobcillus casei), 락토바실러스 사케이(Lactobcillus sakei), 락토바실러스 락티스(Lactobcillus lactis), 락토바실러스 람노스(Lactobcillus rhamnose), 락토바실러스 엑시도필러스(Lactobcillus acidophilus), 락토바실러스 써모필러스(Lactobcillus thermophilus) 등일 수 있으며, 바람직하게는 락토바실러스 브레비스일 수 있고, 구체적으로 락토바실러스 브레비스 CH03(KACC 81035BP)일 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 함께 사용할 수 있다.
아세토박터균은 유기산 생성이 가능한 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 아세토박터 아세티(A. aceti), 아세토박터 세레비지애(A. cerevisiae), 아세토박터 시비노젠시스(A. cibinongensis), 아세토박터 에스투넨시스(A. estunensis), 아세토박터 인도네시엔시스(A. indonesiensis), 아세토박터 로바니엔시스(A. lovaniensis), 아세토박터 말로럼(A. malorum), 아세토박터 니트로게니피겐스(A. nitrogenifigens), 아세토박터 오에니(A. oeni), 아세토박터 오리엔탈리스(A. orientalis), 아세토박터 파스퇴리아너스(A. pasteurianus), 아세토박터 트로피칼리스(A. tropicalis), 아세토박터 시지기(A. syzygii) 등일 수 있으며, 바람직하게는 아세토박터 트로피칼리스(A. tropicalis), 아세토박터 시지기(A. syzygii) 등일 수 있으며, 보다 바람직하게는 아세토박터 시지기 IF04(KACC 81036BP), 아세토박터 트로피칼리스 EB04(KACC 81037BP) 등일 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 함께 사용할 수 있다.
각 균주는 예를들면 각각 105~108cfu/mL, 구체적으로 106~107cfu/mL의 농도로 포함할 수 있다.
각 균주의 혼합비는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 바실러스균(Bacillus sp), 락토바실러스균(Lactobacillus sp) 및 아세토박터균(Acetobacter sp)이 1: 0.1 내지 10 : 0.1 내지 10: 0.1 내지 10의 농도비, 구체적으로 1: 0.5 내지 1.5 : 0.5 내지 1.5 : 0.5 내지 1.5의 농도비로 포함될 수 있다.
상기 복합 미생물은 미생물 제제로서 배추에 처리될 수 있다.
그 처리 방법은 예를 들면 미생물 제제를 배추에 살포하여 처리할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
미생물 제제는 예를 들면 물로 희석하여 배추에 처리될 수 있다. 희석 비율은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 50 내지 200배 부피의 물로 희석할 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다.
실시예
1. 단백질
분해균주의
분리 및 배양
단백질 분해효소 생산균주의 분리를 위해서 100ml 삼각플라스크에 작물 재배 실험지 인근에서 채취한 토양을 50ml넣은 후 초음파 처리를 30초간 하여 교반한 후 실온에서 30분간 침전시킨다. 침전 후 상등액을 필요한 양만큼 취해 Beef extract 3g, Peptone 5g, Agar 15g, Autoclaved skim milk 500mL, Distilled water 1,000mL로 제작된 분리용 배지에 도말하여 30℃에서 3일간 배양한 후 colony 주변에 skim milk 가수분해로 인해 투명한 환이 생기면 크기가 큰 투명환을 골라서 20% HCl에 10% HgCl2를 넣어 만든 용액을 떨어뜨려서 투명환이 그대로이면 nutrient broth를 이용하여 30℃에서 48시간 배양하면서 성장도와 protease의 활성도를 실험하여 그 중 성장도와 활성이 우수한 균주 1종을 최종 선별하였다.
2. 유기산 생성 미생물
김치를 멸균 생리수로 희석한 후 상등액을 취해 Peptone 10g, KH2PO4 2g, K2HPO4 5g, NaCl 5g, Sucrose 3g, Yeast extract 3g, Sodium azide 0.25g, Bromocresol purple ethanolic sol. (1.6%) 2g, Distilled water 1,000mL를 혼합하여 제조한 배지에 평판도말한 후 30℃에서 3일 동안 배양하여 생성된 단일 집락(colony)들을 동일한 배지에 계대 배양하여 순수 분리한 뒤, 고체배지에 점적하고 30℃에서 7일간 배양한 후 생성된 투명환의 크기를 비교하여 우수한 균주 4종을 선별하였다.
4. 균주의 동정
상기 미생물 균주들의 동정은 16S rRNA gene을 sequencing함으로써 이루어졌다. 16S rRNA는 genomic extraction과 이에 상응하는 PCR에 따르는 한 쌍의 20F(5 M)(5'- AGAGTTTGATCCTGGCTC)와 1510R(5 M) (5'-ACGGCTACCTT GTTAGA) primer를 사용하여 증폭하였다.
PCR(polymerase chain reaction) 혼합은 2㎕ dNTP, 2㎕ buffer, 0.2㎕의 5, 35 M primer, 10㎕ DNA template, 5㎕ rTaq이 포함되었음. PCR 샘플은 먼저 94℃에서 5분 동안 denature, 60℃에서 30초간 annealing, 72℃에서 90초간 extension하여 30회 cycle을 반복한 다음 72℃에서 5분 동안 extension하였다.
16S rRNA를 포함하는 plasmid vector는 선택된 cell의 nucleotide 서열 분석을 위해 pGEM-T Easy vector(Promega, Madison, WI, USA)와 E.coli cell을 변형시켜 사용하였다. 16S rRNA는 automated sequencer(Model 4200; DNA Analyzer Gene READIR, Li-COR, Inc., USA)를 사용하여 염기서열이 분석되었다.
16S rRNA 서열분석 결과를 이용하여 염기서열상 가장 가까운 위치에 있는 균들과 비교하기 위해 National Center for Biotechnology Information (NCBI, 미국) Blast search program을 사용하여 database로부터 비교분석하였다. 그 결과는 하기 표 1과 같다.
| 균주 | 대응 균주 | 16s rRNA 서열 상동성 |
| 바실러스균 | Bacillus subtilis strain BS16045 | 100%(1488/1488) |
| 락토바실러스균 | Lactobacillus brevis ATCC 367 | 100%(912/912) |
| 아세토박터균 | Acetobacter tropicalis strain NBRC 16470 | 99%(941/943) |
| Acetobacter tropicalis strain Ni-6b | 99%(941/943) | |
| 아세토박터균 | Acetobacter syzygii strain NBRC 16604 | 99%(972/976) |
| Acetobacter syzygii strain 9H-2 | 99%(972/976) | |
| Acetobacter syzygii strain JCM 11197 | 99%(972/976) |
상기 바실러스균은 바실러스 서브틸리스 BE01로 명명하고, 2016.11.10.자로 한국농업미생물자원센터에 기탁하였고 기탁번호는 KACC 81034BP이다.
상기 락토바실러스균은 락토바실러스 브레비스 CH03으로 명명하고, 2016.11.10.자로 한국농업미생물자원센터에 기탁하였고 기탁번호는 KACC 81035BP이다.
상기 아세토박터균은 각각 아세토박터 시지기 IF04, 아세토박터 트로피칼리스 EB04로 명명하고, 2016.11.10.자로 한국농업미생물자원센터에 기탁하였고, 기탁번호는 KACC 81036BP, KACC 81037BP이다.
5. 배추의 성장 촉진 및 병충해 제어 실험
본 발명을 위한 배추 재배 실험은 전남 담양군 담양읍 천변리 390-13번지 일원의 노지에서 2007년부터 2011년 까지 5회의 배추 재배 실험을 실시하였다.
실험에 소요된 기간, 실험 기간 중 강우량, 복합미생물을 하천수로 희석한 배수 및 시비량은 아래와 같다.
| 구분 | 실험기간 | 강우량 (mm) |
희석 배수 |
시비량 | 비고 |
| 2007. 가을 | 9. 26 ~ 11. 22 (55일) |
99.3 | 100 | 0 | |
| 2008. 봄 | 3. 23 ~ 5. 24 (63일) |
150.9 | 100 | 대조군 : 50kg 실험군 : 50kg |
|
| 2009. 봄 | 3. 15 ~ 6. 21 (99일) |
183.7 | 50 | 대조군 : 50kg 실험군 : 50kg |
|
| 2011. 봄 | 4. 2 ~ 6. 30 (86일) |
365.9 | 40 | 대조군 : 50kg 실험군 : 50kg |
|
| 2011. 가을 | 9. 4 ~ 11. 27 (85일) |
145.8 | 65 | 대조군 : 50kg 실험군 : 50kg |
실험 시작 전 경작지를 경운하여 17.86㎡의 면적에 우분을 발효하여 만든 퇴비를 밑거름으로 하여 대조군과 실험군에 시비(施肥)하였을뿐 농약과 화학비료는 하지 않았으며 실험 장소는 인근 농경지로부터의 영향이 거의 없는 장소에 위치하고 있고 농약을 하는 농경지로 부터는 1.5km 떨어져 있다. 대조군과 실험군의 면적은 동일하게 나누어 실험을 진행하였다.
작물 식재후 1주일 간격으로 대조군에는 하천수 40L를 주었고 실험군에는 복합미생물 원액(균주별 농도는 106~107cfu/mL, 1:1:1:1의 비율)에 하천수를 표 1에서와 같은 100배수로 희석하여 40L를 접종하였다.
또한, 복합미생물이 배추의 성장에 미친 영향을 조사하기 위해 작물의 잎, 뿌리의 길이 및 넓이 등을 1주일 간격으로 측정하였다. 재배실험의 종결시에도 동일한 측정을 하였다.
측정대상 작물은 무작위로 선택해서 그중 생육이 좋은 10개를 측정하여 산술평균해서 비교 분석했다.
도 1 내지 3을 참조하면, 미생물 제제를 처리한 실험군의 배추가 대조군에 비해 생육 정도가 현저히 개선되고, 병충해 피해가 적은 것을 확인할 수 있다.
기탁기관명 : 농업생명공학연구원
수탁번호 : KACC81034
수탁일자 : 20161110
기탁기관명 : 농업생명공학연구원
수탁번호 : KACC81035
수탁일자 : 20161110
기탁기관명 : 농업생명공학연구원
수탁번호 : KACC81036
수탁일자 : 20161110
기탁기관명 : 농업생명공학연구원
수탁번호 : KACC81037
수탁일자 : 20161110
Claims (6)
- 바실러스 서브틸리스 BE01(Bacillus Subtilis BE01) KACC 81034BP, 락토바실러스 브레비스 CH03(Lactobacillus Brevis CH03) KACC 81035BP, 아세토박터 시지기 IF04(Acetobacter Syzygii IF04) KACC 81036BP 및 아세토박터 트로피칼리스 EB04(Acetobacter Tropicalis EB04) KACC 81037BP를 포함하고,
배추 성장 촉진 및 병충해 내성 개선능을 갖는 복합 미생물.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1의 복합 미생물을 포함하는 배추 처리용 복합 미생물 제제.
- 청구항 5의 복합 미생물 제제를 배추에 살포하는 단계를 포함하는 배추의 성장 촉진 방법.
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