KR101996529B1 - 크리세오박테리움 속 nbc122 균주 및 상기 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 식물생장 촉진용 조성물 - Google Patents

크리세오박테리움 속 nbc122 균주 및 상기 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 식물생장 촉진용 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 크리세오박테리움 속(Chryseobacterium sp.) NBC122 균주 및 상기 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 식물생장 촉진용 조성물에 관한 것이다.
보다 상세하게, 식물생장 촉진 활성을 갖는 크리세오박테리움 속 NBC122 균주, 상기 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 식물생장 촉진용 조성물 및 상기 조성물을 이용한 식물생장 촉진 방법에 관한 것이다.
보다 상세하게, 본 발명에 따른 크리세오박테리움 속 NBC122 균주는 염스트레스가 유발된 생육 조건 및 일반 생육 조건에서 식물의 발아율, 근장, 초장, 생체중 및 생육지수를 증가시키는 효과가 우수하다.

Description

크리세오박테리움 속 NBC122 균주 및 상기 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 식물생장 촉진용 조성물{A CHRYSEOBACTERIUM SP. NBC122 AND COMPOSITION FOR PLANT GROWTH PROMOTION CONTAINING CHRYSEOBACTERIUM SP. NBC122 OR ITS CULTURE FLUID AS AN ACTIVE INGREDIENT}
본 발명은 크리세오박테리움 속(Chryseobacterium sp.) NBC122 균주 및 상기 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 식물생장 촉진용 조성물에 관한 것이다.
보다 상세하게, 식물생장 촉진 활성을 갖는 크리세오박테리움 속 NBC122 균주, 상기 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 식물생장 촉진용 조성물 및 상기 조성물을 이용한 식물생장 촉진 방법에 관한 것이다.
보다 상세하게, 본 발명에 따른 크리세오박테리움 속 NBC122 균주는 염스트레스가 유발된 생육 조건 및 일반 생육 조건에서 식물의 발아율, 근장, 초장, 생체중 및 생육지수를 증가시키는 효과가 우수하다.
화학비료는 토양 또는 식물에 처리하였을 때 식물의 생장을 촉진할 수 있는 무기화합물이다.
화학비료는 주로 농업에서 사용되며 식물 생장에 필요한 질소, 인 및 칼륨과 같은 물질을 식물이 쉽게 흡수할 수 있는 형태로 만들어졌으며, 식물을 단기간에 크게 자라게 함으로써 생산량을 증대시키는데 이용되고 있다.
하지만, 화학비료를 과도하게 사용할 경우, 토양에 염류가 축적되어 나트륨이온(Na+)과 염소이온(Cl-)의 농도가 증가하게 되고, 식물 뿌리의 삼투압보다 주변 토양의 삼투압이 높아져 식물이 물을 흡수할 수 없게 되며, 이에 따라 생장이 감소하고 세포괴사가 진행되므로 식물의 생산력 및 수확량을 감소시킨다.
뿐만 아니라, 화학비료의 남용으로 인하여 토양양분 불균형, 지하수 수질오염 및 하천수의 부영양화와 같은 환경문제를 유발하므로 최근에는 화학비료 사용이 감소하고 있는 추세이다.
따라서, 환경을 오염시키지 않으면서 식물의 생장을 촉진할 수 있는 친환경적인 농자재 개발을 위한 관심이 높아지고 있으며, 최근에는 식물의 생장을 촉진하는 식물생장 촉진 미생물(plant growth-promoting bacteria, PGPB)이 발견되면서 이들의 능력을 이용한 재배방법에 대해 많은 연구가 진행되고 있다.
식물생장 촉진 미생물은 식물과 특정한 공생관계를 형성하고 있는 미생물로, 식물이 질소, 인 및 칼륨과 같은 토양에 존재하는 영양소를 용이하게 사용할 수 있도록 도와주어 직접 또는 간접적으로 식물의 생장이나 수확량에 유익한 영향을 준다고 보고되었다.
식물 생장 촉진 미생물로는 바실러스(Bacillus), 슈도모나스(Pseudomonas), 아그로박테리움(Agrobacterium), 리조비아(Rhizobia), 아조스피릴륨(Azospirillum)엔테로박터(Enterobacter) 및 페니바실러스(Paenibacillus) 등이 있다.
이에 본 발명자는 식물의 생장을 촉진하는 미생물을 조사하던 중, 크리세오박테리움 속 NBC122 균주가 염스트레스가 유발된 생육조건 및 일반 조건에서 배추 종자의 발아율과 배추의 근장, 초장, 생체중 및 생육지수를 증가시킴으로써 식물 생장을 촉진시키는 것을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
미생물을 이용하여 식물의 생장을 촉진하는 선행기술에 대해 살펴보면, 대한민국 등록특허공보 제10-1908729호 "식물 방제 및 생장 촉진 효과를 갖는 크라이세오박테리움 솔다넬리코라 균주 및 이의 용도"에는 토마토 육묘의 풋마름병과 역병을 방제하고 생체중을 증가시키는 크라이세오박테리움 솔다넬리코라(Chryseo bacterium soldanellicola) T16E-39 균주에 대해 기재되어 있다.
그러나 상기 선행기술과 달리 본 발명은 염스트레스가 유발된 생육 조건 및 일반 생육조건에서 배추 종자의 발아율과 배추의 근장, 초장, 생체중 및 생육지수를 증가시킨다는 점에서 효과가 상이하다.
대한민국 등록특허공보 제10-1908729호(2018.10.10).
본 발명은 크리세오박테리움 속(Chryseobac terium sp.) NBC122 균주 및 상기 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 식물생장 촉진용 조성물을 제공하는 것이다.
보다 상세하게, 식물생장 촉진 활성을 갖는 크리세오박테리움 속 NBC122 균주, 상기 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 식물생장 촉진용 조성물 및 상기 조성물을 이용한 식물생장 촉진 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 식물생장 촉진 활성을 갖는 크리세오박테리움 속(Chryseobacterium sp.) NBC122 균주(KCTC 13779BP)를 제공함으로써 기술적 과제를 해결하고자 한다.
상기 크리세오박테리움 NBC122 균주는 염스트레스가 유발된 생육 조건 및 일반 생육 조건에서 식물의 생장을 촉진하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 크리세오박테리움 속 NBC122 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 식물생장 촉진용 조성물을 제공함으로써 기술적 과제를 해결하고자 한다.
본 발명은, 크리세오박테리움 속 NBC122 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 식물생장 촉진용 조성물을 식물 또는 식물 종자에 침지하여 처리하는 단계를 포함하는 식물생장 촉진 방법을 제공함으로써 기술적 과제를 해결하고자 한다.
상기 식물 또는 식물 종자는 각각 배추 또는 배추 종자인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 크리세오박테리움 속 NBC122 균주는 염스트레스가 유발된 환경 및 일반 생육 조건에서 식물의 생장을 촉진하는 효과가 있으며, 특히 식물에 처리할 경우 발아율, 근장, 초장, 생체량 및 생육지수가 증가하는 효과가 있으므로 식물의 수확량을 증가시키기 위한 친환경적인 생물생장촉진용 조성물로 유용하게 사용할 수 있다.
도 1은 크라이세오박테리움 속 NBC122 균주의 16S rRNA 유전자 염기서열을 기반으로 작성한 계통수(phylogenetic tree)이다.
도 2는 염스트레스 조건에서 크리세오박테리움 속 NBC122 균주가 배추의 근장, 초장 및 생체중에 미치는 효과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 일반조건에서 크리세오박테리움 속 NBC122 균주가 배추의 근장, 초장 및 생체중에 미치는 효과를 나타낸 그래프이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실험예, 실시예 및 도면에 기술된 사항은 본 발명의 가장 바람직한 일 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
실험예 1. 미생물 분리 및 동정
경상북도 김천 하천 유역의 담수에서 채취한 시료를 사용하여 희석평판배양법(dilution plate method)으로 NBC122 균주를 순수분리 한 후, 20% 글리세롤(glycerol)에 현탁하여 -70℃에 보관하며 사용하였다.
분리된 NBC122 균주는 수산화칼륨(potassium hydroxide, KOH) 테스트를 통하여 그람음성 및 양성 여부를 판단하였고, 바이오로그(biolog) 및 API 키트(kit)를 이용하여 분리균주가 이용할 수 있는 탄소원을 조사하였다.
그런 다음, 유전체 DNA 추출 키트(genomic DNA prep kit, Solgent)를 이용하여 DNA를 추출하였으며, 27F(5-'GTT TGA TCC TGG CTC AG-3')와 1492R(5-'TAC CTT GTT ACG ACT T-3') 프라이머(primer)를 사용하여 NBC122 균주의 16S rRNA 유전자 염기서열을 분석하였고, BLAST 프로그램(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/)을 이용하여 미생물을 동정하였다.
주요 동정 결과 및 생육 특성은 아래 표 1 및 2와 같다.
NBC122 균주 동정 결과
KOH test 동정결과
biolog 16S rRNA 유전자 염기서열 분석
- Chryseobacterium sp. Chryseobacterium sp.
NBC122 균주의 생육 특성
특성 NBC122 균주
카탈라아제(catalase) +
옥시다아제(oxidase) +
생장 온도(℃) 4~37
생장 pH 5.0~8.0
생장 NaCl (%) 0~3.5
인돌(indole) 생성 +
질산염(nitrate) 생성 -
도 1은 크라이세오박테리움 속 NBC122 균주의 16S rRNA 유전자 염기서열을 기반으로 작성한 계통수(phylogenetic tree)이다.
그 결과, 분리된 NBC122 균주는 크리세오박테리움 속 (Genus Chryseobacterium)에 속하는 그람음성균(gram negative bacteria)이었고, 인돌(indol)을 생성하며 질산염(nitrate)은 생성하지 않았다.
생장 가능한 온도는 4~37℃이고, 생장 가능한 pH는 5.0~8.0이며, 생장 가능한 염화나트륨(sodium chloride, NaCl) 농도는 0~3.5%로 관찰되었다.
이에 본 발명자는 크리세오박테리움 속 NBC122 균주를 한국생명공학연구원 미생물자원센터(Korea Collection for Type Cultures, KCTC)에 특허기탁 하였으며 2018년 12월 17일에 KCTC 13779BP 수탁번호를 부여받았다.
실험예 2. NBC122 균주의 염스트레스 조건에서의 식물생장 촉진 효과 검증
NBC122 균주가 염스트레스 조건에서의 식물생장 촉진에 미치는 효과를 검증하기 위해 배추 종자를 이용하였다.
NBC122 균주를 루리아-베르타니 액체배지(Luria-Bertani broth, LB broth) 에서 25℃, 180 rpm에서 2일동안 배양한 후, 4000 rpm에서 10분동안 원심분리하여 상층액을 제거하고 가라앉은 펠렛(pellet)을 회수하였다.
펠렛을 0.02% 트윈(tween) 20이 함유된 멸균증류수에 최종농도가 5 x 105 cells/ml이 되도록 현탁하였다.
그런 다음, 현탁액에 배추 종자를 1시간동안 침지한 뒤, 멸균된 여과지(filter paper)를 사용하여 배추 종자의 물기를 제거하였다.
물기가 제거된 배추 종자를 200 mM NaCl 및 0.8% 한천(agar)이 포함된 무라시게-스쿠그(Murashige-Skoog, MS) 고체배지에 치상하여 생장촉진에 미치는 효과를 조사하였다.
실험은 고체배지당 10립씩 3반복으로 3회 이상 실시하였으며, 치상한 고체배지는 25℃, 16시간 광조건/8시간 암조건에서 14일간 배양하여 발아율(germination rate), 근장(root length), 초장(shoot length), 생체중(Fresh weight) 및 생육지수(vigor Index)를 측정하였다.
배추 종자에 아무것도 처리하지 않은 배추 종자를 무처리군, 크리세오박테리움 속 NBC122 균주를 처리한 배추 종자를 실험군으로 정하였다.
도 2는 염스트레스 조건에서 크리세오박테리움 속 NBC122 균주가 배추의 근장, 초장 및 생체중에 미치는 효과를 나타낸 그래프이다.
그 결과, 무처리군과 비교하여, 크리세오박테리움 속 NBC122 균주를 처리한 실험군의 발아율이 212.5%, 근장이 259.0%, 초장이 228.9% 및 생체중이 224.4% 증가한 것을 확인하였다.
또한, 생육지수(생육지수 = 발아율×(근장+초장))를 계산하여 무처리군과 비교한 결과, 크리세오박테리움 속 NBC122 균주를 처리한 실험군의 생육지수가 515.0% 증가하였다.
실험예 3. NBC122 균주의 일반 조건에서의 식물생장 촉진 효과 검증
NBC122 균주가 일반 조건에서의 식물생장 촉진에 미치는 효과를 검증하기 위해 배추 종자를 이용하였다.
실험방법은 실시예 2와 동일한 방법으로 진행하여 발아율(germination rate), 근장(root length), 초장(shoot length), 생체중(Fresh weight) 및 생육지수(vigor Index)를 측정하였다.
배추 종자에 아무것도 처리하지 않은 배추 종자를 무처리군, 크리세오박테리움 속 NBC122 균주를 처리한 배추 종자를 실험군으로 정하였다.
도 3은 일반조건에서 크리세오박테리움 속 NBC122 균주가 배추의 근장, 초장 및 생체중에 미치는 효과를 나타낸 그래프이다.
그 결과, 무처리군과 비교하여, 크리세오박테리움 속 NBC122 균주를 처리한 실험군의 발아율이 110.0%, 근장이 262.9%, 초장이 228.8% 및 생체중이 299.4% 증가한 것을 확인하였다.
또한, 생육지수(생육지수 = 발아율×(근장+초장))를 계산하여 무처리군과 비교한 결과, 크리세오박테리움 속 NBC122 균주를 처리한 실험군의 생육지수가 273.1% 증가하였다.
따라서, 실험예의 결과들을 종합해보면, 크리세오박테리움 속 NBC122 균주는 염스트레스가 유발된 생육 조건 및 일반 생육 조건에서 배추종자의 발아율과 배추의 근장, 초장, 생체중 및 생육지수를 증가시키는 효과가 우수한 것을 확인할 수 있었다.
실시예 1. 크리세오박테리움 속 NBC122 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 식물생장 촉진용 조성물
본 실시예에 따른 조성물은 상기 실험예의 결과에 근거하여, 크리세오박테리움 속 NBC122 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 식물생장 촉진용 조성물이다.
상기 균주의 배양은 통상의 크리세오박테리움 속 미생물의 배양 조건상에서 가능하며, 20℃ 내지 30℃에서 1일 내지 3일 정도 배양할 수 있으며, 25℃에서 2일 동안 배양하는 것이 바람직하다.
상기 배양액은 통상적인 크리세오박테리움 속 미생물의 배양방법에 의해 대량으로 배양하여 수득할 수 있으 탄소원, 질소원, 비타민 및 미네랄을 포함하는 배지를 사용할 수 있으며, 루리아-베르타니 배지를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 식물생장 촉진용 조성물은 균주의 파쇄된 세포벽 분획, 생균, 사균, 건조균 또는 배양물을 유효성분으로 포함할 수 있으며, 생균을 사용하는 것이 바람직 하다.
또한, 상기 식물생장 촉진용 조성물은 건조분말 형태 또는 액상비료 형태로 제형화될 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 크리세오박테리움 속 NBC122 균주를 건조분말 1 g당 또는 액상비료 1 ml당 5 x 105 마리 이상 함유하는 것이 바람직하다.
상기 식물생장 촉진용 조성물은 배추, 양배추, 유채, 브라시카 올레라케아, 콜리플라워, 순무, 케일, 브로콜리, 갓, 콜라비, 청경채 또는 적채로 이루어진 배추 속(Brassica sp.) 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 식물 또는 식물 종자의 생장을 촉진할 수 있으며, 배추 또는 배추 종자를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 식물생장 촉진용 조성물은 배추 속 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 식물 또는 식물 종자에 침지하거나 관주하여 수행할 수 있으며, 침지하는 것이 바람직하다.
침지할 경우, 식물에 배양액 및 조성물을 붓거나 식물 종자를 배양액 및 조성물에 담가둘 수 있다.
관주할 경우, 당해 분야에 널리 공지된 기술로 식물에 줄줄 흐르도록 살포할 수 있다.
한국생명공학연구원 KCTC13779BP 20181217

Claims (5)

  1. 배추 속(brassica sp.) 식물생장 촉진 활성을 갖는 크리세오박테리움 속(Chryseobacterium sp.) NBC122 균주(수탁번호 : KCTC 13779BP).
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 균주는 염(NaCl)으로 인한 스트레스가 유발된 생육 조건에서 배추 속(brassica sp.) 식물의 생장을 촉진하는 것을 특징으로 하는, 크리세오박테리움 속 NBC122 균주.
  3. 크리세오박테리움 속 NBC122 균주(수탁번호 : KCTC 13779BP) 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 배추 속 식물생장 촉진용 조성물.
  4. 크리세오박테리움 속 NBC122 균주(수탁번호 : KCTC 13779BP) 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 배추 속 식물생장 촉진용 조성물을 식물 또는 식물 종자에 침지하여 처리하는 단계를 포함하는 식물생장 촉진 방법.

  5. 삭제
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