KR102011266B1

KR102011266B1 - 진균의 균핵이 포함된 식물관리용 고형조성물 및 그 용도

Info

Publication number: KR102011266B1
Application number: KR1020180132686A
Authority: KR
Inventors: 김달수
Original assignee: 김달수
Priority date: 2018-11-01
Filing date: 2018-11-01
Publication date: 2019-08-16
Also published as: CA3117552A1; AU2019369918A1; WO2020091335A1; JP2022507041A; AU2019369918B2; EP3874954A4; CN112955014A; EP3874954A1; CN112955014B; US20210400986A1

Abstract

본 발명은 생태교란식물로 지정된 가시박을 포함하는 표적식물을 구제하거나 잔디의 동전마름병을 포함하는 토양전염병의 발생을 억제할 수 있는 균핵 조성물에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 균핵을 형성하는 진균의 균핵과 균핵형성균의 영양소와 흡수성 소재를 포함하는 조성물을 적절히 사용함으로써, 가시박과 잔디 동전마름병을 효과적으로 구제할 수 있고, 미생물을 포함하는 생물학적 제품의 생산, 저장과 유통과정 뿐만 아니라 사용과정에서 발생하는 문제점을 크게 해결하는 효과를 제공한다.

Description

진균의 균핵이 포함된 식물관리용 고형조성물 및 그 용도{Sclerotium composition and its use therefor}

본 발명은 진균의 균핵이 포함된 식물관리용 고형조성물 및 그 용도에 관한 것으로 식물관리 방법 중에서 특히 잡초 및 토양전염병(soil born disease)에 관한 생물학적 방제에 관한 것이다. 본 발명은 생태교란식물로 지정된 가시박(burcucumber, Sicyos angulatus)과 같이 관리대상인 표적식물(target plant)의 생육을 효과적으로 억제하고, 잔디 동전마름병(dollar spot, Sclerotinia homoeocarpa)을 포함하는 토양전염병의 발생을 억제하는 균핵 포함 고형조성물에 관한 것이다. 또한 본 발명은 진균(곰팡이, fungus)이 형성하는 균핵 및, 상기 균핵 균주의 생장에 필요한 영양소와, 균핵 및 영양소를 수용할 수 있는 흡수성 소재를 포함한 고형조성물 및 그 용도에 관한 것이다.

국내에서 발생하는 초본은 약 3,611종으로 덩굴식물이 18종(6.0%), 초본식물 135종, 목본식물 83종 정도이다.

그런데 산림청이 발표한 상기 식물중 대표적인 관리대상 식물의 분포도를 살펴보면, 칡(kudzu, Pueraria lobata), 가시박(burcucumber, Sicyos angulatus, EPPO code: SIYAN), 환삼덩굴(Japanese hop, Humulus japonicas)은 각각 전 국토의 1.5%, 1% 및 1% 수준이며 점차 점유율이 높아지고 있어 방제가 시급한 것으로 보고된다(강병화, 2014).

그 중 특히 가시박은 외래의 생태 교란식물로 가장 잘 알려져 있는데, 생태학적으로는 하천변을 따라 주로 발생하고 도로변, 공한지, 농경지 등에 널리 분포한다.

가시박의 종자는 종피(seed coat)가 단단하여 흡수성이 낮기 때문에 휴면성이 높고 종자가 형성된 당해년도에는 자연환경에서 거의 발아하지 않고 3년 내지 7년 동안 토양에서 생존하고, 일년생 식물로 하루 30 cm 이상 매우 빠르게 생육할 수 있다. 또한 전체 길이가 20 m 이상 될 수 있고 개체당 최대 80,000 개까지 종자가 번식하고 물, 동물, 사람 등에 의해 매우 넓게 전파될 수 있는 특성이 있고, 최근에는 한강수계와 낙동강수계를 중심으로 하천변과 도로변에 급속히 확산되고 지역별 대표 수계에서 방제해야 할 중요한 표적식물로 꼽힌다. 이 때문에 각 지방자치단체에서는 가시박 방제사업을 적극 추진하고 있으나 마땅한 방법이 없어 효과를 기대하기 어려운 실정이다.

현재까지 알려진 가시박 방제방법으로는 수취, 경운, 예취 등 물리적 방법과, 제초성 물질을 이용한 화학적 방법, 기주특이성이 높은 식물병원균을 이용하는 생물학적 방법 등이 있으나 실무상 물리적 방법을 이용하는 경우가 대부분이어서 인건비, 작업자의 위험노출, 작업 범위의 제한, 시간적 제한 등의 문제가 있어 왔다.

그 중 미생물을 이용하는 생물학적 방법은 가시박에 발생하는 식물 병들을 탐색해서 병원성을 평가하고, 가시박에 선택적으로 병을 일으킬 수 있는 식물병원균을 선발하여 사용하는 방식인데 지금까지 알려진 방법으로는 식물병원성 미생물의 생산, 저장, 유통 등 과정이 매우 까다롭고 약효도 환경에 따라 매우 불안정하여 상업적으로 성공한 사례는 매우 드물었다. 이는 살아있는 미생물을 이용한 제품화에서 온도, 습도, 직사광선 등 환경 요인에 그 효용성이 크게 영향받기 때문인데, 특히 자연상태의 계에 처리될 경우 본래 제품의 작용 안정성과 효과성은 매우 짧은 단시간만 기대될 수 있을 뿐 장기적 약효 기대는 난망하였다. 또한 미생물 제제 제품의 생산, 유통 및 저장 과정에서 높은 온도나 압력이 적용되는 경우 미생물의 생물학적 활성이 감소 또는 불활성화될 수 있기 때문에, 저장 또는 유통과정에서 온도나 습도가 적절하지 않거나 직사광선에 직접 노출되면 바람직하지 않았다. 이 때문에 대부분의 생물학 제제는 유효기간이 매우 짧고 냉장저장 같은 까다로운 관리가 필수적이었다.

그런데 진균(곰팡이, fungi) 중 일부에서는 다른 균과 달리 생활사의 특정 단계에서 균핵(sclerotium)을 형성하는 진균이 있는데(이하 ‘균핵형성균’이라 함), 균핵이란 일반적으로 균사(mycelium)가 자라면서 집적되어 경화된 균사체 덩어리(hardened compact mycelial mass)로 정의된다. 이 균핵은 환경이 불리한 조건에서 생존하기 위해 형성되고 생육 환경이 생태적으로 적정한 상태로 변하면 스스로 다시 발아하고 균사를 형성하면서 자라는 특성이 있다. Smith 등(2015)에 따르면 균핵을 형성하는 진균류의 계통발생적 연계성과 영양적 특성 분석결과, 균핵형성균은 생태적으로 다양하고 분류계통학적으로 약 20개의 목(orders)과 85개의 속(genera)에 광범위하게 산재되어 있다. 이들 균핵형성균 중 스콜레로티니아(Sclerotinia), 스클레로티움(Sclerotium), 리족토니아(Rhizoctonia)와 보트리티스(Botrytis) 속은 대표적인 식물병원균으로 기주식물(host plant)에 대한 병원성을 갖는다. 그런데 지금까지 균핵형성균의 균핵은 그 자체로 식물관리를 위한 효용성이 보고된 바가 없었고, 단지 실험실내에서 그 균사배양체(mycelial culture)의 조성물이나 또는 균사체의 현탁액을 통한 실험을 통해 표적식물을 억제하는 효과가 일부 보고된 바 있다. 즉, 분류학적으로 자낭균류(Ascomycetes)의 균핵형성균인 스클레로티니아 트리폴리오룸 비더블유씨98-105(Sclerotinia trifoliorum BWC98-105) 균주는 클로버 같은 콩과식물(Leguminosae)에 상대적으로 높은 선택적 병원성을 갖는다고 보고 되었고(대한민국 특허 100496011, 클로버에 대한 제초활성을 갖는 스클레로티니아 트리폴리오럼 BWC98-105 및 이를 이용한 클로버 제초용 균사체 현탁액 제조방법), 병원성 평가에서도 벼, 보리, 옥수수, 밀 및 잔디와 같은 단자엽 식물에는 병원성이 없지만, 대두, 땅콩, 완두 및 동부와 같은 쌍자엽 콩과식물에는 약한 병원성이 있고, 잡초 중 화본과인 돌피, 물피 및 강피에는 병원성이 없으나 나도겨풀과 잡초성 벼에는 일부 병원성이 있었다. 사초과인 알방동사니, 너도방도사니, 바람하늘지기, 올챙이고랭이 및 올방개, 물옥잠과인 물달개비와 물옥잠, 콩과인 자귀풀 및 클로버, 택사과인 벗풀 및 올미, 닭의장풀과인 사마귀풀, 마디풀과인 여뀌, 그리고 부들과인 부들에는 병원성이 있었고, 바늘꽃과인 여뀌바늘과 국화과인 가막사리에는 병원성이 없다고 기재되어 있다.

또한, 분류학적으로 담자균류(Basidiomycetes)의 균핵형성균인 스클레로티엄 델피니 비더블유씨04-107(Sclerotium delphinii BWC04-107) 균사현탁액을 이용한 실험에서 제초제 파라콰트(paraquat)에 저항성인 망초같은 국화과 식물(Asteraceae)에 상대적으로 높은 선택적 병원성을 갖는다고 보고되었고(대한민국 특허 100769363, 파라콰트계 저항성 망초류 방제용 스클레로티엄 델피니비 더블유씨04-107 균주 및 이를 이용하여 제조되는 균사체현탁액), 병원성 평가 결과에서는, 감자, 강낭콩, 고구마, 귀리, 기장, 녹두, 동부, 밀, 벼, 보리, 수수, 옥수수, 완두, 작두콩, 잠두, 조, 콩, 팥, 담배, 들깨, 땅콩, 율무, 참깨, 가지, 고추, 당근, 딸기, 마늘, 무, 배추, 부추, 상추, 수박 및 양배추에는 병원성이 없었으나 오이에는 병원성이 있었고, 잡초 중에서는 가래과의 가래, 가지과의 까마중, 개구리밥과의 개구리밥, 골풀과의 골풀, 괭이밥과의 괭이밥, 국화과의 단풍잎돼지풀, 미국가막사리, 서양민들레, 산민들레 및 민들레, 사초과의 올방개 및 올챙이고랭이, 속새과의 쇠뜨기, 십자화과의 애기장대, 쇠비름과의 쇠비름, 택사과의 벗풀, 닭의장풀과인 닭의장풀, 대극과의 깨풀, 마디풀과의 여뀌, 마디풀, 수영, 애기수영, 메꽃과의 새삼, 미국실새삼, 실새삼 및 갯실새삼, 명아주과의 명아주, 물옥잠과의 부레옥잠, 물옥잠, 물달개비, 벼과의 뚝새풀, 메귀리, 바랭이, 피 및 미국개기장에는 병원성이 없으나, 국화과의 망초, 애기망초, 실망초, 개망초, 사철쑥, 참쑥, 쑥, 물쑥, 떡쑥 및 왜떡쑥, 콩과의 자귀풀 및 클로버에는 병원성이 있다고 기재되어 있다.

해외에서 균핵형성균을 이용한 사례로는 스클레로티엄 롤프시이 에스씨64(Sclerotium rolfsii SC64) 균주가 광엽잡초(broadleaf weed)에 대한 바이오 제초로서의 가능성을 입증하고 포장실험에서 다양한 잡초에서 병원성을 검정한 바 있으나 이 실험은 균핵이 아닌 균사배양체를 이용한 특징이 있다(Tang 등. 2011, Field evaluation of Sclerotium rolfsii, a biological control agent for broadleaf weeds in dry direct-seeded rice. Crop Protection 30, 1315-1320.).

미국 특허 US 59994267, 8557735는 스클레로티니아 미노르(Sclerotinia minor) IMI344141 균주가 국화과 민들레 종류를 포함한 광엽성 잡초를 효과적으로 방제하는 제초 효과가 있다 보고했으나 이는 곡물이 포함된 배지에서 균사체를 배양한 후 분쇄하고 추가적인 배지성분을 혼합하여 직경 약 1.7 mm의 입자(particle) 형태로 제조하고 잔디밭에서 20~60 g/m2 수준으로 사용하도록 입자화한 제제로 활성화된 균사를 사용한 것일 뿐 균핵 자체를 이용하지 않았다. 즉 상기 미국특허 조성물은 보리(barley), 기장(millet), 쌀(rice) 또는 밀(wheat) 곡물의 분쇄하고 알긴산나트륨 또는 카올린(kaolin clay)를 혼합하여 입자(particle) 형태로 제조되었고 이들 입자표면에 점착제(sticking agent)로 도포하였으나 미생물 생존기간은 11일 미만이고 저장 기간 14일 정도에 불과하여 산업적 이용이 매우 제한적이었다.

식물병해 관리를 위한 미생물이용 생물학적 방법은 동일한 서식지 공간 및 영양소에 대한 미생물 사이의 경쟁에서 우점하도록 조성하는 것이 한 대안이 되기도 한다. 우리나라 골프장 잔디에 발생하는 주요 병해로는 갈색잎마름병(large patch; 병원균 Rhizoctonia solani), 동전마름병(dollar spot; 병원균 Sclerotinia homoeocarpa) 등이 포함되는데, 이들 토양전염병들은 골프장 잔디 교체가 어렵기 때문에 화학 농약으로 관리하기 때문에 화학적 오염에 대한 우려가 높다. 잔디 동전마름병을 일으키는 병원균 Sclerotinia homoeocarpa는 본 발명의 조성물에 사용된 스클레로티니아 트리폴리오룸 비더블유씨98-105(Sclerotinia trifoliorum BWC98-105) 균주와 분류학적으로 속명(genus name)이 같은데 대한민국특허 제100496호에는 BWC98-105 균주는 잔디에 대한 병원성이 없다는 기재로부터 이를 사용시 잔디에 대한 피해는 없을 것이 예상된다. 따라서 BWC98-105 균주의 균핵을 포함하는 본 발명의 조성물을 동전마름병이 발생하기 이전에 살포하면 잔디가 자라는 토양과 지표면 공간에서 정착하며, 이후 동전마름병이 발생하는 시점에서는 BWC98-105 균주와 동전마름병균은 동일한 서식지 및 영양소에 대한 생태적 경쟁함으로써 동전마름병의 발생이 억제되는 효과를 제공할 수 있게 된다.

본 발명은 균핵 자체를 이용한 제초 뿐 아니라 토양전염병 억제를 위한 토대를 제공하고자 개발된 것으로, 특히 종래의 균사배양체 사용방식과 달리 경화된 껍질로 쌓여 활성화되지 않은 휴면상태의 균핵 자체를 사용함으로써 제품화 단계, 보관 및 유통 단계 및 현장에서 살포 사용편의성에서 활성이 소실될 우려없이 간편하게 사용할 수 있는 균핵(sclerotia) 그 자체를 활용하고자 한 특징이 있다

대한민국 특허 제100496011호(클로버에 대한 제초활성을 갖는 스클레로티니아 트리폴리오럼 BWC98-105 및 이를 이용한 클로버 제초용 균사체 현탁액 제조방법) 대한민국 특허 제100769363호(파라콰트계 저항성 망초류 방제용 스클레로티엄 델피니비더블유씨04-107 균주 및 이를 이용하여 제조되는 균사체현탁액) 미국 특허 US 59994267(Sclerotinia minor for broad spectrum broadleaf weed control) 미국 특허 US 8557735(Methods of reducing weeds and kits therefor)

<논문> 강병화. 2014. 생태계교란식물 가시박의 친환경 방제기술개발. 환경부 환경산업선진화기술개발사업 최종보고서, 403-112-003. Smith ME, Henkel TW., Rollins JA. 2015. How many fungi make scleortia? Fungal Ecology 13, 211-220. Tang W, Zhu YZ, He HQ, Qiang S, Auld BA. 2011. Field evaluation of Sclerotium rolfsii, a biological control agent for broadleaf weeds in dry direct-seeded rice. Crop Protection 30, 1315-1320.

상기 문제들을 해결하기 위해 본 발명에서는 진균의 생활사 과정에서 일정 단계에서 형성되는 구조체인 균핵을 이용하되, 그 영양소를 포함할 수 있다.

또한 본 발명은 흡수성 소재를 포함하여 균핵 활성시 약효가 안정적 효과적으로 발현되며 생산, 저장, 유통 및 사용과정 전체적인 관리비용과 편리성을 개선하고자 한다.

본 발명은 균핵형성균의 균사 배양체 또는 현탁액을 사용하지 않고 경화된 균핵 그 자체를 생물학적 방제에 활용하고자 한 특징이 있다.

미생물을 포함하는 생물학적 제품관련 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 진균 중에서 균핵형성균의 구조체 균핵에 착안하여, 제품의 생산, 저장, 유통 및 사용 과정의 문제점을 해결하고 안정적인 약효를 제공하는 조성물을 제공하고자 한다.

또한 본 발명의 조성물을 사용하여 가시박 등 표적식물을 효과적으로 억제하는 방법을 제공하고자 한다.

또한, 잔디의 동전마름병과 같은 토양전염병의 발생을 억제하는 방법을 제공하고자 본 발명을 완성하게 되었다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명은 진균의 휴면상태 균핵;과, 탄소원 및 질소원 영양소;를 포함하여 건조한 것이 특징인, 휴면상태 균핵이 포함된 고형조성물을 제공할 수 있다.
또 상기 고형조성물은 흡수성 소재, 점착제 및 방부제 중 어느 하나 이상을 더 포함하고, 상기 진균의 휴면상태 균핵은 스클레로티니아 속, 스클레로티움 속 및 리족토니아 속 중 어느 하나로 제공하며, 진균의 휴면상태 균핵은 1개 내지 5개로 제공할 수 있고, 구형(globular) 또는 압출형 펠렛(extruded pellet) 형태 제형을 제공하고, 고형조성물의 탄소원 및 질소원 영양소는 고형조성물 중 1 내지 20중량% 포함되게 제공할 수 있다.
또한 상기 고형조성물은 제초용 또는 진균성 토양전염병 억제용으로 사용하되, 제초용은 가시박 제초용으로 하고, 토양전염병은 잔디 동전마름병, 잔디 갈색무늬병 또는 벼 잎집무늬마름병 중 어느 하나인 것으로 할 수 있다.

삭제

본 발명은 생물학적 휴면상태인 균핵 그 자체를 방제기술에 제공하는 효과가 있다.

본 발명은 균핵을 사용함으로써 제품 생산, 저장, 유통 등 제품화, 보관, 유통 및 현장에서 사용편의성을 제공하고 살포 후에는 환경조건이 적합할 경우에만 균핵이 활성화되도록 지원할 수 있다.

본 발명은 균핵포함 고형조성물에 균핵 영양소를 포함함으로써 발아 후 균사가 생장하는데 필요한 탄소원, 질소원 등 영양성분을 효과적으로 공급하여 방제 효과를 극대화할 수 있다.

본 발명은 영양소를 흡수성 소재에 포함하도록 지원함으로써 자연상태에서 강우 등으로 수분 공급시 균핵 발아 및 균사 생장에 필요한 수분 공급시간을 더욱 연장하는 효과를 제공할 수 있다.

본 발명은 진균의 균핵, 영양소 및 흡수성 소재를 함께 구성하고 오염미생물 억제를 위한 억제물질을 더 포함하여 제공함으로써 수분 공급시 초기 균핵이 발아하고 균사가 생장하는 동안 균핵형성균의 영양소에 대해 경쟁하는 오염미생물의 생장을 억제하는 효과를 제공할 수 있다.

본 발명은 가시박 및 균핵형성균에 의한 병원성이 알려진 표적식물의 관리방법을 제공할 수 있다.

본 발명은 잔디에서 발생한 동전마름병 같은 토양전염병 발생을 억제할 수 있는 효과적 관리방법을 제공할 수 있다.

본 발명은 제품 생산자, 유통업자와 현장 사용자에게 사용 편의성 및 경제성을 제공할 수 있다.

또한 본 발명의 효과는 이상 언급된 것들에 한정하지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래 구체적 기재로부터 인정되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 균핵 조성물 실험에 사용된 균핵이다.
도 2는 균핵을 포함하는 구형 펠렛 제제의 사진이다.
도 3은 구형 펠렛 제제를 확대한 사진이다.
도 4는 본 발명에서 실시한 스클레로티니아 트리폴리오룸 비더블유씨98-105(Sclerotinia trifoliorum BWC98-105) 균주에 의한 가시박 유묘에 대한 병원성 조사 사진으로, 유묘의 지저부에서 균사가 자라고, 유묘의 지저부에 모잘록병(damping-off) 증상을 보이고, 균핵이 형성되는 것을 확인할 수 있다.
도 5는 자연환경에서 스클레로티니아 트리폴리오룸 비더블유씨98-105(Sclerotinia trifoliorum BWC98-105) 균주의 구형 펠렛 제제를 살포한 구역에서 무처리 대조군(A)의 피복도와 비교하여 가시박이 고사되어 피복도(B)가 현저하게 줄어든 모습의 사진이다.
도 6은 자연환경에서 스클레로티니아 트리폴리오룸 비더블유씨98-105(Sclerotinia trifoliorum BWC98-105) 균주의 구형 펠렛 제제를 살포 후 BWC98-105 균주에 의해 감염되고 고사된 가시박의 줄기와 줄기 위해 재형성된 균핵의 사진이다.

본 발명의 설명에 있어 관련 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 후술 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로, 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명은 균핵 조성물 및 그 용도에 관한 것으로 생물학적 휴면상태인 균핵 그 자체를 방제기술에 제공하고자 한다.

본 발명은 진균의 균핵이 포함된 것이 특징인 식물관리용 고형 조성물을 제공하며, 고형조성물은 균핵형성균 생장에 필요한 영양소를 더 포함할 수 있거나, 상기 고형조성물은 흡수성 소재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 진균은 스클레로티니아 속, 스클레로티움 속 및 리족토니아 속 중 어느 하나인 것일 수 있고, 영양소는 설탕이나 포도당을 탄소원으로하고, 질소원으로는 대두박이나 효모추출물을 포함하되, 탄소원 및 질소원이 포함된 영양소의 총 함량은 고형 조성물에 1 내지 20 중량% 포함될 수 있다.

본 발명에서 흡수성 소재는 소재 자체 무게의 10배 이상의 물을 흡수할 수 있는 고흡수성 고분자일 수 있다.

본 발명의 고형조성물은 제초용 또는 토양전염병 관리용으로 사용하는 용도로 제공할 수 있고, 제초용 용도는 가시박 또는 토끼풀 구제용인 것이 될 수 있고, 토양전염병관리용 용도는 잔디 동전마름병, 잔디 갈색무늬병 또는 벼 잎집무늬마름 관리용인 것이 될 수 있다.

본 발명의 고형조성물은 1개 내지 5개의 균핵을 포함하되 구형(globular) 또는 압출형 펠렛((extruded pellet) 형태로 제조되는 것일 수 있다.

본 발명의 진균의 균핵은 표적식물의 제초용으로 이용하는 방법을 제공할 수 있거나, 진균의 균핵을 토양전염병 관리용으로 이용하는 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 균핵 조성물은 가시박 등 표적식물을 선택적으로 구제하는 바이오 제초제 기능을 제공하고, 잔디의 동전마름병 등 토양전염병을 효과적으로 억제하는 바이오 살균제 기능을 제공한다. 그러나 이 의미에 한정하지 않고 개념적으로 동등 수준의 성분을 모두 포함할 수 있는 용어로 정의할 수 있다.

토양전염병(soil-borne diseases)이란 병원체가 휴면상태 또는 증식한 다음 토양중에 잠재하고 있다가 기주작물에 침해해서 일어나는 병이라고 정의할 수 있다.

표적식물이란 관리의 대상이 되는 식물로서 본 발명에서 가시박 또는 토끼풀이 될 수 있다.

<실시준비>

본 발명에 사용하는 진균은 균핵을 형성한다고 보고된 진균(Smith ME, Henkel TW., Rollins JA. 2015. How many fungi make scleortia? Fungal Ecology 13, 211-220) 중에서 식물병원성 진균의 균핵으로 구성될 수 있다.

균핵 형성 진균 중에서도 특히 스클레로티니아(Sclerotinia), 스클레로티움(Sclerotium), 리족토니아(Rhizoctonia) 속에 속하는 진균 중에서 하나 이상의 진균으로부터 얻어진 균핵일 수 있는데, 균핵 조성물에 균핵의 발아 및 생육에 필요한 탄소원, 질소원 등이나 미량원소를 포함한 영양소를 포함하되 표적식물에 따라 달라지도록 설계할 수 있다.

균핵 조성물에 사용된 흡수성 소재는 자체 무게의 10배 이상의 수분을 흡수하는 특성을 갖는 것이 바람직한데, 이를 통해 수분 공급시간을 연장하는 효과를 제공하여 영양소와 물이 균핵 발아 및 생장을 촉진하게 한다.

본 발명의 상기 균핵 조성물은 부재료로서 증량제, 방부제와 점착제 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.

<실시예 1> 건조환경에서 균핵의 생존력 비교

균핵의 생존력을 균사배양체와 건조환경에서 비교하였다. 균핵형성균으로는 Sclerotinia trifoliorum BWC 98-105(기탁번호: KACC93004P, 이하 ‘균핵형성균 1’이라 함)의 균핵(이하 ‘균핵 1’이라 함)과 Sclerotium delphinii BWC04-107(기탁번호: KACC93031P, 이하 ‘균핵형성균 2’라 함)의 균핵(이하 ‘균핵 2’라 함)의 균핵을 균사 배양상태의 균사배양체와 상태의 경화된 균핵 자체로 비교하였다.

균핵형성균의 균핵은 감자한천배지(potato dextrose agar, PDA; Difco사)에서 2주 이상 25℃에서 배양하여 확보하고, 균핵형성균의 균사배양체는 PDA에서 5일 동안 25℃에서 배양하여 균핵 형성 이전단계에서 확보하였다.

균사배양체는 균핵형성균이 자라고 있는 PDA의 절편(가로 1 cm x 세로 1 cm x 두께 0,5 cm)을 오염되지 않게 잘라 사용하되, 균핵과 균사배양체를 각 2세트씩 준비하고, 한 세트는 건조과정 없이 감자한천배지에 치상한 후 25℃에서 배양하고, 다른 한 세트는 건조기(dry oven)에 3 일간 50℃에서 건조시킨 후 감자한천배지에 치상하고 25℃에서 배양하였다.

실험은 5 반복 처리하고 감자한천배지에서 자라는 균총(colony)의 직경을 측정하여 생존력을 비교하였다.

[표 1]과 같이 본 발명의 균핵형성균의 균핵은 50℃ 3일 동안 건조환경에서도 생존하여 생산, 제조, 유통과정에서 열악한 조건에서도 활성이 유지될 것으로 확인되지만, 이미 활성된 균사배양체들은 건조과정에서 모두 불활성화되어 일정 시간 경과 후에도 균사가 자라지 못했다. 따라서 본 발명의 조성물은 건조환경에서도 활성이 유지되는 균핵의 특성을 확인함으로써 실시 환경에 빈번하게 노출되는 건조한 환경에서 효과적으로 생존할 수 있음을 확인하였다.

<제조예 1 내지 제조예 7> 균핵 조성물의 제조

상기 실시예1을 토대로 [표 2]와 같은 조성 비율로 고형조성물을 완성하였다. 우선 준비된 균핵을 당의기에 넣고 회전시키면서 나머지 조성물의 분말을 추가한 다음 물을 적절히 분무하면서 코팅되게 하고 다시 분말을 추가하고 물을 분무하는 과정을 반복하여 코팅함으로써 직경 4 mm 정도로 구형 펠렛을 만들어 건조함으로써 제조예의 조성물을 완성하였다. [표 2]펠렛 조성비는 수분이 제외된 조성비이다.

조성물에서 탄소원으로는 시판 포도당 분말과 질소원으로 탈지대두박(soybean meal) 분말을 사용하고, 방부제는 구연산(citric acid) 분말을 사용하였다. 펠렛 제제화시 알긴산나트륨(sodium alginate) 분말을 흡수성소재와 점착제로 사용하고 증량제로는 시판 중인 규사(silica) 분말을 사용하였다. 탄소원이나 질소원을 포함한 영양소의 총 함량은 고형 조성물에 1 내지 20 중량% 내에서 수요자 요구에 따라 적절히 포함할 수 있다.

또한 이들 제조예와 대비하기 위해 대조군으로 상기 두 실험균주의 균핵이 형성되기 전 균사배양체를 이용한 비교예 1, 2를 준비하였는데, 비교예 1은 Sclerotinia trifoliorum BWC98-105 의 균사배양체, 비교예 2는 Sclerotium delphinii BWC04-107 의 균사배양체이다.

<실시예 2> 온실조건에서 가시박에 대한 제초효과

상기 제조예 1~4 및 비교예 1을 이용, 가시박 유묘에 대한 병원성 검정을 통해 제초효과를 확인하였다.

가시박 종자를 발아시킨 후 상토 포트(직경 8.5 cm, 높이 6.5 cm)에 파종하고 온실에서 육성한 후, 유묘 본엽이 2~3 개 형성되는 생육단계에서 각 제조예와 비교예 조성물을 가시박 덩굴 주변에 처리하였다. 각 제조예의 구형 펠렛은 가시박 유묘마다 5개씩 처리하였고, 각 비교예의 균사배양체는 균핵형성균이 자라고 있는 감자한천배지의 절편(가로 1 cm x 세로 1 cm x 두께 0.5 cm)을 잘라 처리하였다.

한편 제조예와 비교예는 각 10 개체의 가시박 유묘로 하여 두 세트를 설계하였다. 그 중 한 세트는 제조예 1,2의 처리후 저면관수하여 항상 충분한 수분이 공급되게 하고, 다른 한 세트는 1 주일 동안 매일 최소량의 물을 뿌려 가시박이 시들지 않는 수준에서 관리하다가 8일째부터는 저면관수하여 충분한 수분이 공급되도록 하면서 처리군에 따른 병원성을 조사하였고, 그 결과 아래표 3과 같다.

상기 [표 3]의 표시에서 ‘-’는 10 개체 모두 병원성이 없는 것이고, ‘+’는 10 개체 중 3 개체 미만에서 균사체가 관찰되지만 시들음 증상은 없는 것이며, ‘++’는 10 개체 중 5 개체 이상에서 균사체가 관찰되고 약한 시들음 증상이 나타난 것이고, ‘+++’는 10 개체 중 9 개체 이상에서 균사체가 관찰되고 식물체가 시들어 갈변하고 고사하는 수준을 표시한 것이다.

실험 결과, [표 3]과 같이 제조예 1,2는 가시박 유묘에 대해 안정적인 병원성을 보였고, 제조예 3,4에서도 병원성을 확인할 수 있으나 발현이 늦고 그 효과도 낮았다. 즉, 비교예 1,2는 저면관수 조건에서는 빠르게 병원성이 발현되었지만, 일주일 동안 저면관수하지 않고 수분공급을 제한한 조건에서는 병원성이 나타나지 않았다. 이를 통해 제조예 1,2는 건조 조건 및 다습 조건이 일관성 없이 나타나는 자연환경에서도 안정적으로 병원성이 발현하는 점을 확인하였다. 또한 비교예 1,2를 통해 활성상태의 균사배양체는 사용 시점부터 수분 공급이 충분하지 않으면 불활성화되므로 제제 도입에 큰 한계가 있음을 확인하였다.

<실시예 3> 자연환경에서 가시박에 대한 제초효과

자연환경에서의 실험은 가시박의 자연발생이 관찰된 2018년 4월 초부터 서울 근교에서 실시하였다. 먼저 가시박 군락을 시험구(크기 4 m x 5 m)로 구분하고, 표 2의 제조예 1,2를 평방미터당 10 g 수준(=200 g/시험구)으로 3회(1차 5월 20일, 2차 6월 30일, 3차 7월 15일) 골고루 살포하였다. 또한, 동일한 크기의 시험구 하나에는 아무것도 처리 하지 않고 무처리 대조군으로 사용하였다. 1차 살포 시점에서 가시박 줄기는 1 m 길이를 넘으면서 본격적으로 지표면 위에서 포복하기 시작하였다. 1차 살포 후 35일 동안에는 평균기온, 강우일수 및 강우량은 각각 21.3℃, 12일, 206.5 mm이었고, 2차살포 후 35일 동안의 평균기온, 강우일수 및 강우량은 각각 26.9℃, 14일, 305.6 mm이고, 3차살포 후 28 일 동안 평균기온, 강우일수 및 강우량은 30.0℃, 9일, 35.0 mm로서 3개월이상 진행된 실시기간의 온도와 수분공급은 매우 불규칙한 상태였다.

가시박은 4월 초순 출아가 관찰되고, 1차 살포일인 5월 13일의 평균기온은 15℃이었고 최저 기온은 12.7℃ 그리고 최고 기온은 20.0℃으로, 이 시점에서 가시박은 본엽이 5~10 개 수준이었다. 제조예 1,2의 가시박에 대한 제초효과는 피복도로 평가했는데, 피복도란 무처리 대조군의 시험구에서 가시박 덩굴이 덮고 있는 지표면적의 피복 정도를 육안으로 판단한 후 전면적 피복을 100% 기준으로 한 것이며, 각 시점에 피복도를 산정하였고 경시적 조사결과 [표 4]와 같이 효과가 확인되었다.

[표 4]와 같이 제조예 1, 2는 2차조사 시점에서 피복도가 20-30% 수준으로 감소했고, 3차조사 시점에도 유지되었다. 이를 통해 본 발명의 제조예 1,2는 온도와 습도 등이 일정하지 않은 자연환경에서도 가시박 제초효과가 매우 좋다는 사실을 확인하였다. 즉, 1차 조사시점에서는 약효를 관찰할 수 없었지만 2차 조사시점부터는 본 발명의 조성물인 제조예 1,2의 시험구에는 아무 조치도 취하지 않은 무처리 대조군보다 피복도가 크게 낮았는데, 1차 조사시점에서 피복도의 차이가 관찰되지 않은 이유는 가시박 덩굴은 1~3 m 수준으로 자랐지만 지표면을 덮을 만큼 충분히 자라지 않았고, 평균기온이 21.3℃으로 낮고 장마가 본격 시작되기 이전이었기 때문에 습도가 낮았기 때문이라고 볼 수 있다.

그러나 2차 조사시점에서는 추가적인 2차 살포뿐만 아니라 기온과 습도가 높아졌기 때문에, 제조예 1,2의 시험구에서는 가시박 덩굴의 피복도가 무처리 대조군 보다 크게 낮았고, [도 5]사진과 같이 2차 조사시점에서 가시박의 피복도를 확연히 다르다는 것을 확인하였다. 또한 피복도가 낮은 곳을 자세히 살펴본 [도6]사진에서는 가시박 덩굴에서 균핵형성균의 균사가 생장하고 표적 식물을 감염시켜 덩굴마름 증상 및 2차 균핵이 다시 형성되고 있는 것도 관찰되었다. 이는 균핵이 소실되지 않을 경우에는 해당 지역 표적 식물에 대한 관리가 지속적으로 가능할 것을 뒷받침한다. 그러나 무처리 대조군에서는 [도 5]사진과 같이 덩굴마름 증상이나 균핵 형성을 관찰할 수 없었다.

또한, 본 발명의 조성물 살포 후 3차 조사시점에 제조예 1,2의 시험구에서는 여전히 가시박 피복도가 더욱 낮게 유지되었다. 이를 통해 온도와 습도의 변화가 크고 직사광선이 내리쬐는 자연환경에서도 조차 제조예 1,2의 조성물은 활성상태가 아님에도 생존하고 있다가, 장마철 이후 고온다습한 환경조건에서 활성상태가 되어 가시박에 대한 병원성을 발현하고 억제 효과도 탁월한 것을 확인하였다. 또한 피복도가 낮아 빈 공간에는 비표적 식물인 명아주, 까마중, 강아지풀 등은 온전하게 자리잡고 있었다.

<실시예 4> 토끼풀에 대한 제초효과

실시예 4는 제조예 1,2를 토양에 살포하여 토끼풀에 대한 제초효과를 확인한 것이다. 실험은 유리 온실에서 실시하였는데, 사각포트(가로 45 cm x 세로 30 cm x 높이 5.5 cm)에 자연적으로 자라는 토끼풀 군락을 사각포트에 옮겨 심고 온실에서 키우고, 토끼풀이 정착하여 충분히 자라도록 3 주 동안 관리하였다.

이후 제조예 1,2를 평방미터당 10 g 수준으로 골고루 살포한 후 5 개 포트는 저면관수를 통해 토양수분을 충분히 공급했고 5 개 포트는 저면관수하지 않고 토끼풀이 시들지 않을 정도로 최대한 건조한 토양조건에서 관리하였다. 제초효과는 사각포트의 면적 대비 토끼풀이 자라지 않는 면적 비율(%)을 계산하여 평가하였고, [표 5]와 같이 조사되었다.

[표 5]에서 제조예 1, 2는 토끼풀에 대한 병원성이 발현되었음이 확인되었고 제조예 3,4에서도 병원성을 확인할 수 있었지만 제조예1,2에 비해 더 늦게 발현되고 수준도 매우 낮은 상태에 그쳤다.

그러나 비교예 1,2에서는 저면관수 조건에서 병원성이 빠르고 높게 발현되었지만, 살포 후 1주일 동안 저면관수하지 않은 건조 조건에서는 제초효과가 거의 나타나지 않아 활성이 소실되었음을 알 수 있다. 즉, 제조예 1,2는 비록 초기 활성화단계까지 시간이 소요되었음에도, 이후 병원성이 높게 발현되어 제초효과가 오랫동안 높이 유지되고 있으나, 처음부터 활성상태로 투입된 비교예1,2는 처음에 병원성이 높게 발현되었으나 건조한 환경에서는 빠르게 불활성화되고 이후 제초효과가 전혀 없어 현장 사용시 상당한 제약이 있음을 알 수 있다.

결국 제조예1,2의 균핵 조성물은 균사배양체와 달리 야생 상태에서도 장기간에 걸쳐 효과적으로 토끼풀을 방제할 수 있다는 점을 확인하였다.

<실시예 5> 잔디 동전마름병(dollar spot)에 대한 억제효과 조사

잔디 동전마름병 유발 병원균 Sclerotinia homoeocarpa는 분류학적으로 본 발명에 사용된 균핵형성균 Sclerotinia trifoliorum과 속명(genus name)이 같아 생물학적 관점에서 유사하지만 본 발명의 조성물에 사용된 Sclerotinia trifoliorum BWC98-105는 잔디에 대한 병원성이 없다고 보고된 점에서 다르다. 또한 균핵형성균 Sclerotium delphinii는 분류학적으로는 다르나 토양전염병원성 진균이라는 점에서 생태적으로 유사한 면이 있다. 이 때문에 본 발명의 조성물 제조예 1,2는 동전마름병 발생 이전에 살포할 경우 잔디가 자라는 공간을 선점할 수 있고 정착하면 동전마름병균과의 생태적 경쟁에 의해 동전마름병이 적게 발생하게 된다. 이를 실시예 5를 통해 확인되었다.

실시예 5에서는 상기 제조예 1,2를 사용하여 유리 온실에서 실시되었다. 잔디 동전마름병(dollar spot, Sclerotinia homoeocarpa)에 억제효과가 실제 있는지 평가하였다. 즉, 잔디 동전마름병은 잔디의 종류에 상관없이 대부분의 잔디 종류에 병원성을 나타내기 때문에 서양잔디의 일종인 크리핑 벤트그라스(creeping bentgrass, Agrostis palustris)를 이용하여, 사각포트(가로 45 cm x 세로 30 cm x 높이 5.5 ㎝)에 식물재배용 상토를 적절히 채운 다음 크리핑 벤트그라스 카페트를 사각포트에 맞게 잘라 심고 온실에서 3 주 동안 키웠다. 그리고 상기 제조예 1,2를 평방미터당 약 10 g 수준(= 1.5 g/포트)으로 살포하고 저면관수하면서 1 주일 동안 키운 후 잔디가 자라는 표면에 5개의 구멍(직경 1 cm, 깊이 약 2 cm)을 파고 잔디 마름병균의 토양접종체 구멍마다 3 g 씩 접종하였다. 이때 동전마름병균의 토양접종체는 오트밀:모래:물=1:20:40의 중량비율로 혼합한 후 감자한천배지에서 키운 균사배양체를 넣고 10 일 동안 25℃에서 배양하여 준비하였다. 실험결과 분석에서, 동전마름병에 대한 억제효과는 사각포트에서 자라는 벤트그라스의 피해 면적율 즉, 동전마름병의 발생에 의한 피해면적을 사각포트면적으로 나누고 100을 곱한 수치로 평가하였는데, [표 6]과 같이 확인되었다.

즉, [표 6]과 같이 실시예 5의 제조예 1,2의 경우 살포 후 피해정도를 28일 경과시에 확인한 바로 약 8%에 머물렀지만, 무처리 대조군에서는 처음에는 피해가 유사한 정도였으나 28일 경과 후에는 약 47% 수준까지 급증하였다. 이는 제조예 1,2의 경우 크리핑 벤트그라스의 동전마름병에 상당한 억제효과가 있음을 보여줌과 동시에 관리식물인 잔디, 크리핑 벤트그라스에 대해서는 병원성이 없음을 동시에 확인한 것이다.

결국 실시예 5는 상기 제조예 1,2가 환경조건이 일정하지 않은 상태에서 사용되더라도 잔디의 동전마름병은 매우 효과적으로 억제하면서도 잔디에는 유해하지 않은 긍정적 효과를 입증한 것이다. 이를 통해 본 발명에서 실시예로 제시하지는 않았지만 병원성 병균에 대한 생태학적 경쟁을 통해 병원균 억제효과가 있다는 점을 적용하면 잔디갈색잎마름병(large patch, 병원균 Rhizoctonia solani)과 벼잎집무늬마름병(rice sheath blight, 병원균 Rhizoctonia solani)에도 균핵 조성물 이용시 유사한 효과가 예상된다. 이러한 효과들은 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경하여 실시할 수 있을 것이다.

또한 본 발명의 조성물 제제예 1,2의 단위면적당 살포량과 살포회수에 대해서는 별도 평가를 하지 않았으나 상기 실험들로부터 살포량과 살포회수가 증가하면 작용효과가 비례적으로 증가할 것은 합리적으로 예측된다. 다만 제초 및 병원균 억제를 위해 균핵 활성화가 선행되어야 하므로 제품화단계에서는 온도, 습도 또는 직사광선 등 환경요인을 반영하여 살포 시기가 살포량 및 살포회수와 같이 고려되어야 할 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 조성물 제조예 1,2는 온실실험과 자연환경 조건에서 생태교란종인 가시박을 효과적으로 구제하는 효과가 있음을 확인하였다. 또한 관리대상 식물인 토끼풀 구제에 활용성이 높고 잔디 동전마름병에도 매우 효과적임을 명확히 확인하였다.

본 발명에서는 실험 편의상 상기한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.

Claims

진균의 휴면상태 균핵;과,
탄소원 및 질소원 영양소;를 포함하여 건조한 것이 특징인, 휴면상태 균핵이 포함된 고형조성물.
제1항에 있어서,
상기 고형조성물은 흡수성 소재, 점착제 및 방부제 중 어느 하나 이상을 더 포함하는 것이 특징인, 휴면상태 균핵이 포함된 고형조성물.
제1항에 있어서,
상기 진균의 휴면상태 균핵은 스클레로티니아 속, 스클레로티움 속 및 리족토니아 속 중 어느 하나인 것이 특징인, 휴면상태 균핵이 포함된 고형조성물.
제1항에 있어서,
상기 진균의 휴면상태 균핵은 1개 내지 5개인 것이 특징인, 휴면상태 균핵이 포함된 고형조성물.
제1항에 있어서,
상기 고형조성물은 구형(globular) 또는 압출형 펠렛(extruded pellet) 형태인 것이 특징인, 휴면상태 균핵이 포함된 고형조성물.
제1항에 있어서,
상기 탄소원 및 질소원 영양소는 고형조성물 중 1 내지 20중량% 포함된 것이 특징인, 휴면상태 균핵이 포함된 고형조성물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 휴면상태 균핵이 포함된 고형조성물을 제초용으로 사용하는 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 휴면상태 균핵이 포함된 고형조성물을 진균성 토양전염병 억제용으로 사용하는 방법.
제7항에 있어서,
상기 제초용은 가시박 제초용인 것이 특징인, 휴면상태 균핵이 포함된 고형조성물을 제초용으로 사용하는 방법.
제8항에 있어서,
상기 진균성 토양전염병은 잔디 동전마름병, 잔디 갈색무늬병 또는 벼 잎집무늬마름병 중 어느 하나인 것이 특징인, 휴면상태 균핵이 포함된 고형조성물을 진균성 토양전염병 억제용으로 사용하는 방법.
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