KR102112343B1

KR102112343B1 - 배추의 고온건조 장해 내성 증진용 조성물

Info

Publication number: KR102112343B1
Application number: KR1020180150486A
Authority: KR
Inventors: 김철홍; 한송희; 박주연; 홍점규
Original assignee: (주)현농
Priority date: 2018-11-29
Filing date: 2018-11-29
Publication date: 2020-05-18

Abstract

본 발명은 배추의 고온건조 장해 내성 증진용 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지황 추출물을 이용하여 고온 및 건조 환경에서 배추의 저항성을 증진시킬 수 있는 배추의 고온건조 장해 내성 증진용 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 배추의 고온건조 장해 내성 증진용 조성물은 지황 추출물을 유효성분으로 함유한다. 그리고 바실러스 시아멘시스(Bacillus siamensis) 균주 또는 균주의 배양액을 더 함유한다.

Description

배추의 고온건조 장해 내성 증진용 조성물{compound for improving tolerance of kimchi cabbage plants to high temperature and drought stresses}

본 발명은 배추의 고온건조 장해 내성 증진용 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지황 추출물과 미생물을 이용하여 고온 및 건조 환경에서 배추의 저항성을 증진시킬 수 있는 배추의 고온건조 장해 내성 증진용 조성물에 관한 것이다.

우리나라의 농작물의 재배는 일반적으로 토양시비를 기본으로 하나, 기상조건이나 주변 환경, 토양의 상태에 따라 많은 생육조건에 영향을 받는다.

특히 농업에 있어서 기상이변은 농작물의 재배시기를 놓치거나, 생육중인 농작물에 장해를 주거나, 병 발생 등의 피해를 주어 막대한 손실을 일으킨다. 따라서 지금까지 관행화된 토양 시비방법, 주변여건 및 기상조건을 벗어나기 위한 엽면시비나, 관주재배 등의 시설재배를 통하여 생육 및 효과 증진을 위한 방법이 많이 연구되고 있으며, 특히 엽채류의 경우 시설재배가 쉬워 빠르게 증가하고 있는 추세이다.

배추는 우리나라의 4대 채소작물 중의 하나로서 주요 경제작물이다. 배추와 같은 엽채류의 생산력에는 비생물적 스트레스(abiotic stress)가 가장 큰 제한요인으로 작용할 수 있다.

비생물적 스트레스의 예로 생육 적정온도보다 낮은 온도에 의한 저온환경, 반대로 높은 온도에 의한 고온환경, 수분부족에서 오는 건조환경, 토양의 과다 염류로 인한 환경 등을 들 수 있다.

저온에 의한 피해의 경우는 난방 등을 활용한 피해 저감이 많이 행해지나 고온 피해의 경우는 그 방법이 매우 한정되어 있다. 특히 고온 피해의 경우 고온기 때 액온 상승으로 인한 뿌리 갈변과 뿌리생장 억제에 의해 엽채류의 지상부가 시들고 생육이 되지 못한다.

대한민국 등록특허 제10-1327948호에는 폴리아스파르트산을 포함하는 고온 장해 경감 조성물이 개시되어 있다.

상기 고온 장해 경감 조성물은 여름철 작물 재배 시, 고온으로 인해 작물의 끝마름(tip burn) 또는 시들음 현상을 경감시키고, 엽중, 엽수 및 근중 등을 증가시키며 특히 초기 생육의 촉진 효과를 제공한다.

하지만, 상기 고온 장해 경감 조성물은 단지 상추에 대해 그 효과만 입증되었을 뿐 상추 외에 나머지 엽채류에 대한 효과는 확인하기 어렵다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1327948호: 폴리아스파르트산을 포함하는 고온 장해 경감 조성물

본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 배추의 비생물적 스트레스에 대한 저항성을 증진시킬 수 있는 조성물을 개발하고자 하는 데 있다.

이에 따라 본 발명은 지황 추출물을 이용하여 고온 및 건조 환경에서 배추의 저항성을 증진시킴으로써 작물의 생산력을 향상시킬 수 있는 배추의 고온건조 장해 내성 증진용 조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배추의 고온건조 장해 내성 증진용 조성물은 지황 추출물을 유효성분으로 함유한다.

상기 지황 추출물은 지황의 뿌리에 물, 탄소수 1 내지 4의 저급 알코올, 다가 알코올 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 적어도 어느 하나의 추출용매를 가해 추출한다.

상기 조성물은 바실러스 시아멘시스(Bacillus siamensis) 균주 또는 상기 균주의 배양액을 더 함유한다.

상기 균주 배양액은 상기 균주를 배지에서 배양하여 수득하며, 상기 배지는 탄소원으로 글루코오스(glucose)를 함유하고, 질소원으로 효모 추출물(yeast extract)을 함유한다.

상기 조성물은 글리세롤을 더 함유한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 지황 추출물을 이용하여 고온 및 건조 환경에서 배추의 저항성을 증진시킴으로써 작물의 생산력을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 지황 추출물과 함께 바실러스 시아멘시스(Bacillus siamensis) 미생물을 이용하여 배추의 비생물적 스트레스에 대한 저항성을 더욱 크게 향상시킬 수 있다.

도 1은 5가지의 천연 추출물을 처리한 배추의 고온건조 스트레스 후 모습을 나타낸 사진이고,
도 2는 5가지의 천연 추출물을 처리한 배추의 고온건조 스트레스 후 생체중 측정결과를 나타낸 그래프이고,
도 3은 탄소원을 달리한 배지에서 배양한 균주의 수를 측정한 결과를 나타낸 그래프이고,
도 4는 질소원을 달리한 배지에서 배양한 균주의 수를 측정한 결과를 나타낸 그래프이고,
도 5는 시제품 조성물을 처리한 배추의 고온건조 스트레스 후 생존률을 나타낸 그래프이고,
도 6은 시제품 조성물을 처리한 배추의 고온건조 스트레스 후 생체중을 측정한 결과를 나타낸 그래프이고,
도 7은 시제품 조성물을 처리한 배추의 고온건조 스트레스 후 건물중을 측정한 결과를 나타낸 그래프이고,
도 8은 시제품 조성물을 처리한 배추의 고온건조 스트레스 후 배추 뿌리 부분의 상토의 균수를 측정한 결과를 나타낸 그래프이고,
도 9는 시제품 조성물을 처리한 배추의 약해 발생 여부를 보여주는 사진이고,
도 10은 시제품 조성물을 처리한 배추의 뿌리 모습을 나타낸 사진이고,
도 11은 시제품 조성물을 처리한 배추의 뿌리 무게 측정 결과를 나타낸 그래프이고,
도 12는 시제품 조성물을 처리한 배추 뿌리 부분의 토양의 균수를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 배추의 고온건조 장해 내성 증진용 조성물에 대하여 구체적으로 설명한다.

본 발명의 배추의 고온건조 장해 내성 증진용 조성물은 지황 추출물을 유효성분으로 함유한다.

지황 추출물은 지황으로부터 추출한 추출물을 의미한다.

지황(Rehmannia glutinosa)은 현삼과에 속하는 여러해살이풀로서, 뿌리는 한약재로 이용된다. 한방에서는 뿌리의 생것을 생지황, 건조시킨 것을 건지황, 쪄서 말린 것을 숙지황이라고 하고 있다.

본 발명에서 지황 추출물은 지황의 다양한 기관 또는 부분(예: 잎, 꽃, 뿌리, 줄기, 가지, 껍질 및 종자 등)으로부터 추출하여 얻을 수 있으며, 특히, 뿌리로부터 얻은 추출물을 의미한다.

지황 추출물은 다양한 방법으로 추출이 가능하다. 바람직하게는 지황에 추출용매를 가하여 추출할 수 있다.

일 예로 지황에 대하여 추출용매를 중량비로 2 내지 20배를 가하여 혼합한 후 10 내지 150℃에서 1 내지 24시간 동안 열수추출, 냉침 또는 온침 추출 등을 이용할 수 있다. 또한, 환류냉각추출, 초음파 추출방법, 초임계 유체 추출방법 등을 이용할 수 있다. 또한, 상술한 추출방법뿐만 아니라, 통상적인 정제 과정을 거친 추출물도 포함한다. 예컨대, 일정한 분자량 컷-오프 값을 갖는 한외여과막을 이용한 분리, 다양한 크로마토그래피에 의한 분리 등, 추가적으로 실시된 다양한 정제 방법을 통해 얻어진 활성 분획도 추출물에 포함된다.

추출용매로 물, 탄소수 1 내지 4의 저급 알코올, 다가 알코올 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 적어도 어느 하나를 이용할 수 있다. 탄소수 1 내지 4의 저급 알코올로 메탄올, 에탄올 등을 이용할 수 있고, 다가 알코올로 부틸렌글리콜 및 프로필렌글리콜, 펜틸렌글리콜 등을 이용할 수 있다. 그리고 혼합물로는 물 및 저급 알코올의 혼합물, 물 및 다가 알코올의 혼합물, 저급 알코올 및 다가 알코올의 혼합물, 또는 물 및 저급알코올 및 다가 알코올의 혼합물을 이용할 수 있다.

지황 추출물은 조성물에 1 내지 1000ppm의 농도로 함유될 수 있다.

이와 같이 지황 추출물이 함유된 조성물은 배추의 고온건조 장해에 대한 내성을 증진시킨다.

고온건조 장해란 고온의 건조한 환경에 식물이 노출되었을 때 식물에 영향을 주는 비생물적 스트레스에 의한 부정적 영향이다. 가령, 고온건조 환경은 배추 생육에 부정적 영향을 줄 수 있는 35℃ 이상에서 물이 주어지지 않는 조건을 의미할 수 있다.

본 발명은 이러한 고온건조 장해에 대한 배추의 내성(또는 저항성)을 증진시킴으로써 고온건조 환경을 견디거나 참는 식물의 능력을 증가 또는 개선시킨다. 이에 따라 식물 생장 증진 또는 촉진을 발휘하여 생산력을 향상시킨다.

본 발명의 조성물은 제형이 액상, 분말, 과립, 캡슐 등 다양한 형태로 이루어질 수 있으며, 그 제형이 특별히 한정되지 않는다. 이를 위해 다양한 공지의 담체, 부형제, 희석제 등이 더 함유될 수 있다.

또한, 본 발명은 지황 추출물의 효과를 향상시키기 위해 균주 또는 균주의 배양액을 더 함유할 수 있다. 균주 또는 균주의 배양액은 지황 추출물과의 시너지 효과에 의해 배추의 고온건조 장해에 대한 내성을 크게 증진시킨다.

균주로 바실러스속 미생물을 이용할 수 있다. 바람직하게 바실러스속 미생물로 바실러스 시아멘시스(Bacillus siamensis , 바실러스 아리아바타이(Bacillus aryabhattai) 중 어느 하나 또는 둘을 함께 사용할 수 있다.

균주의 배양액은 균주를 배지에서 배양하여 수득할 수 있다. 가령, 배지에 바실러스 시아멘시스 또는 바실러스 아리아바타이를 접종하여 일정조건에서 배양시킨다.

균주를 배양하기 위한 배지로 다양한 종류의 액체배지를 이용할 수 있다. 미생물의 효과적인 생육을 위해 배지의 탄소원으로 글루코오스(glucose)를 이용하고, 질소원으로 효모 추출물(yeast extract)을 이용하는 것이 바람직하다.

탄소원으로 글루코오스(glucose), 질소원으로 효모 추출물(yeast extract)을 함유하는 액체배지의 일 예로 증류수 1ℓ당 Na₂HPO₄ 2g, KH₂PO₄ 1g, NaCl 0.16g, NH₄Cl 0.3g, MgSO₄ 0.8g, CaCl₂ 0.003g, glucose 30g, yeast extract 1g, peptone 1.52g으로 조성될 수 있다.

한편, 본 발명의 조성물은 글리세롤을 더 함유할 수 있다. 글리세롤은 조성물 중 1 내지 10중량%로 함유될 수 있다.

글리세롤(glycerol)은 균주의 뿌리 정착능력을 증가시키기 위한 물질로 사용된다. 글리세롤이 함유된 경우 균주의 뿌리정착능력을 약 10~100배 정도 향상시킬 수 있다.

본 발명의 조성물은 엽면살포 또는 관주살포 방식으로 배추에 처리할 수 있다. 본 발명의 조성물은 배추 생장 기간에 규칙적 또는 불규칙적으로 적절한 양이 1회 또는 수회 처리될 수 있다.

이하, 실시 예를 통하여 본 발명에 대해 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시 예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위를 하기의 실시 예로 한정하는 것은 아니다.

<천연 추출물의 선발>

고온 건조 스트레스에 대해 내성을 유도하는 천연추출물을 선발하기 위해 한국식물추출물은행으로부터 분양받은 천연 추출물 320종류에 대해 실험을 하였다.

바이오상토가 담긴 12well plate에 배추 종자(품종:휘파람)를 파종하고 24℃, 16시간 광, 8시간 암 조건에서 일주일을 생장시켰다. 생장한 배추 유묘 뿌리에 천연 추출물을 처리한 후 1일 뒤 40℃에서 16시간 동안 두어 고온건조 스트레스를 준 후 24℃에서 재관수 후 회복시키면서 무처리구와 비교하여 스트레스에 내성이 유도되는 후보 물질을 1차로 8종류(건율, 건지황, 괴각, 귤핵, 두충, 관중, 건강, 구척)를 선발하였다.

1차로 선발된 8종류의 물질이 고온건조 스트레스에 내성을 보여 3 반복의 실험을 실시하였다. 반복실험을 통해 지속적인 효과를 보인 5가지 물질(건강, 건율, 지황, 관중, 괴각)을 2차로 선발하고, 2차 선발된 물질로 본엽기의 식물체에 고온건조 내성 시험을 실시하였다.

90mm×90mm 원예용 포트에 100g의 바이오상토를 담고 배추 종자를 파종하여 3주 생육시킨 뒤 4엽기가 되었을 때 2차 선발된 물질들을 증류수에 100ppm 농도로 혼합한 후 배추 근권에 1ml를 처리하였다.

처리 1일 후 40℃에서 30시간의 고온가뭄 스트레스를 주고 24℃의 온도에서 재관수하면서 생육을 회복시켜주어 생체중을 측정하였다.

실험 후 배추의 모습을 도 1에 나타내었고, 생체중 측정결과를 도 2에 나타내었다.

생체중 특정결과, 무처리구 4.56g, 건강 4.81g, 건율 4.54g, 건지황 5.58g, 관중 4.78g, 괴각 4.77g으로 나타나 건지황에서 유의성 있는 생체중 값을 나타내었다. 이에 따라 고온 건조 스트레스에 대해 내성을 유도하는 천연추출물로서 건지황 추출물을 최종적으로 선정하였다.

이와 같이 건지황 추출물은 배추의 고온 건조 스트레스에 대해 내성을 유도하는 물질임이 실험적으로 확인되었다. 따라서 건지황 추출물을 유효성분으로 함유하는 본 발명의 조성물은 고온 및 건조 환경에서 배추의 저항성을 증진시킴으로써 작물의 생산력을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.

<균주의 배양조건 선발>

균주를 배양하기 위한 최적의 배지를 살펴보기 위해 탄소원과 질소원의 종류 및 비율에 따른 미생물의 생장을 실험하였다.

균주로 바실러스 시아멘시스(Bacillus siamensis , KACC9218P)를 이용하였다.

배지의 질소원으로 카세인을 이용하였고, 탄소원으로는 수크로오스(sucrose)와 글루코오스(glucose)를 각각 이용하여 2종류의 배지를 각각 제조하였다. 즉, 증류수 1ℓ에 Na₂HPO₄ 2g, KH₂PO₄ 1g, NaCl 0.16g, NH₄Cl 0.3g, MgSO₄ 0.8g, CaCl₂ 0.003g, 질소원(casein) 1g, peptone 1.52g, 탄소원을 첨가하여 배지를 조성하였다. 이때, 탄소원 : 질소원의 중량비율은 20:1, 30:1로 설정하였다.

각 배지에서 30℃, 48시간 배양한 후 균주의 수를 확인하여 그 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3에서 SC:N은 sucrose:casein을 의미하고, GC:N은 glucose:casein을 의미한다.

도 3을 참조하면, glucose: casein이 30:1인 조건이 sucrose:casein이 20:1 또는 30:1인 조건보다 균주의 생장이 더 잘 이루어지는 것을 확인할 수 있었다.

다음으로, 배지의 탄소원으로 glucose를 이용하고, 질소원으로 wheat brane, yeast extract, soybean, casein, glutamin, urea를 각각 첨가하여 배지를 제조하였다. 즉, 증류수 1ℓ에 Na₂HPO₄ 2g, KH₂PO₄ 1g, NaCl 0.16g, NH₄Cl 0.3g, MgSO₄ 0.8g, CaCl₂ 0.003g, 탄소원(glucose) 30g, peptone 1.52g, 탄소원 1g을 첨가하여 배지를 조성하였다. 각 배지에서 30℃, 48시간 배양한 후 균주의 수를 확인하여 그 결과를 도 4에 나타내었다.

도 4를 참조하면, 질소원으로 효모 추출물(Yeast extract)를 사용한 조건에서 균주의 생육이 가장 잘 이루어지는 것을 확인할 수 있었다. 위의 결과를 바탕으로 하기 표 1과 같이 배지의 조성(g/ℓ)을 설정할 수 있었다. 이하의 실험에서 사용된 배지는 모두 표 1의 조성과 동일하다.

Na₂HPO₄	KH₂PO₄	NaCl	NH₄Cl	MgSO₄	CaCl₂	glucose	yeast extract	peptone
2g	1g	0.16g	0.3g	0.8g	0.003g	30g	1g	1.52g

<균주의 뿌리 정착능력을 증가시키기 위한 첨가제 선발

배추의 고온건조 장해 내성 증진용 조성물로 지황 추출물과 균주가 함께 사용될 경우 균주의 뿌리 정착능력을 증가시키기 위한 첨가제를 모색하였다. 첨가제의 후보물질로 님오일, 녹나무오일, 피마자오일, 쟁탄검, 글리세롤, 레시틴, 트윈 20을 이용하였다.

상기 표 1의 조성으로 제조한 배지에서 바실러스 시아멘시스를 30℃, 48시간 배양한 후 배양액을 OD600=0.1로 맞춘 다음 각각의 첨가제를 5wt% 첨가하였다. 첨가제가 첨가된 배양액 50ml를 3주 동안 생육한 4엽기의 배추 뿌리에 관주한 후 1일, 3일, 5일, 7일, 10일째에 뿌리에 정착한 균수를 측정하였다. 측정결과를 하기 표 2에 나타내었다. 배추 뿌리 부분의 상토와 함께 1g을 채취하여 균수를 측정하였다.

구분	1day	3day	5day	7day	10day
님오일	4.6.E+07	9.1.E+06	8.6.E+06	7.5.E+06	7.4.E+06
녹나무오일	4.2.E+07	3.0.E+07	9.5.E+06	5.4.E+06	5.3.E+06
피마자오일	3.8.E+07	2.4.E+07	1.4.E+07	6.8.E+06	6.6.E+06
쟁탄검	4.1.E+07	2.8.E+07	5.4.E+06	1.5.E+06	1.3.E+06
글리세롤	4.0.E+07	1.8.E+07	1.7.E+07	1.5.E+07	1.6.E+07
레시틴	4.4.E+07	1.1.E+07	9.5.E+06	1.2.E+07	8.0.E+06
트윈20	4.5.E+07	2.5.E+07	1.9.E+07	1.5.E+07	1.7.E+07
대조구	4.2.E+07	3.9.E+06	7.6.E+05	1.5.E+05	1.0.E+05

상기 표 2의 결과를 참조하면, glycerol과 tween 20은 균주만 처리한 대조구와 비교하여 초기에 뿌리 정착능력에서 유의성이 없었으나 3일 이후부터 10배의 정착능력에 차이를 보였으며, 5일 이후부터 100배의 차이나 나는 것을 확인할 수 있었다.

그리고 님오일이나 녹나무 오일은 친환경자재의 방충제로서 많이 이용이 되고 미생물의 생육에 직접적인 영향을 주지 않고 해충에 대한 효과가 많이 보고되어 있으나 고온건조스트레스 내성에 대해서는 근권에 정착하는데 영향을 보이지는 않는 것으로 확인되었다.

<건지황 추출물이 균주의 생장에 미치는 영향 조사>

건지황 추출물을 균주와 함께 사용하였을 경우 건지황 추출물이 균주의 생장에 영향을 미치는지 여부를 조사하였다.

상기 표 1의 조성의 만든 배지에서 바실러스 시아멘시스를 30℃, 48시간 배양한 후 OD600=0.1로 맞춘 100ml 배양액에 건지황 추출물을 0, 0.01, 0.1, 1, 10, 100, 1000ppm의 농도로 각각 첨가한 다음 3일, 7일, 21일, 30일 동안 정치한 후 각 시기별로 도말하여 생균수에 영향을 주는지를 조사하였다. 배양액 중의 균수를 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

처리구/일자	3일	7일	21일	30일
B. siamensis	1.6±0.2*10⁹cfu/ml	1.6±0.2*10⁹cfu/ml	1.7±0.1*10⁹cfu/ml	1.3±0.2*10⁹cfu/ml
B. siamensis +1000ppm	1.7±0.1*10⁹cfu/ml	1.6±0.2*10⁹cfu/ml	1.6±0.2*10⁹cfu/ml	1.2±0.1*10⁹cfu/ml
B. siamensis +100ppm	1.6±0.1*10⁹cfu/ml	1.7±0.2*10⁹cfu/ml	1.6±0.1*10⁹cfu/ml	1.3±0.1*10⁹cfu/ml
B. siamensis +10ppm	1.5±0.1*10⁹cfu/ml	1.6±0.2*10⁹cfu/ml	1.4±0.1*10⁹cfu/ml	1.2±0.1*10⁹cfu/ml
B. siamensis +1ppm	1.4±0.1*10⁹cfu/ml	1.4±0.1*10⁹cfu/ml	1.3±0.1*10⁹cfu/ml	1.3±0.1*10⁹cfu/ml
B. siamensis +0.1ppm	1.6±0.1*10⁹cfu/ml	1.5±0.1*10⁹cfu/ml	1.5±0.1*10⁹cfu/ml	1.3±0.1*10⁹cfu/ml
B. siamensis +0.01ppm	1.7±0.1*10⁹cfu/ml	1.6±0.1*10⁹cfu/ml	1.6±0.1*10⁹cfu/ml	1.4±0.1*10⁹cfu/ml

상기 표 3을 참조하면, 모든 농도에서 건지황 추출물이 균주의 생장에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

<건지황 추출물과 바실러스 시아멘시스의 고온건조 내성 유도 검정 시험>

건지황 추출물을 단독으로 사용한 경우와, 건지황 추출물과 바실러서 시아멘시스를 함께 사용하는 경우를 비교해보기 위해 실험을 하였다.

건지황 추출물을 증류수와 혼합하여 건지황 추출물의 농도를 0.001, 0.01, 0.1, 1, 10, 100ppm으로 조절하였다. 3주된 4엽기의 배추의 근권에 건지황 추출물을 처리한 1일 후 40℃에서 30시간의 고온가뭄 스트레스를 주고 24℃의 온도에서 재관수하면서 생육을 회복시켜주어 생체중과 건물중을 측정하였다. 측정결과를 하기 표 4에 나타내었다.

건지황 추출물 농도(ppm)	생체중	건물중
100	5.54±0.09	1.14±0.02
10	5.42±0.08	1.07±0.03
1	5.36±0.05	1.02±0.01
0.1	4.82±0.17	0.94±0.02
0.01	4.57±0.14	0.82±0.03
0.001	4.61±0.17	0.85±0.01
무처리구	4.58±0.12	0.83±0.02

상기 표 4의 결과를 참조하면, 건지황 추출물의 농도를 1ppm미만으로 처리하였을 때는 생체중이나 건물중이 무처리구와 차이가 없었으나 100ppm, 10ppm, 1ppm농도로 처리하였을 때 무처리구의 생체중은 4.58g을 보였으나, 건물중은 5.36~5.54g의 생체중을 나타내었다. 65℃에서 3일 건조한 후 건물중을 측정하였을 때 무처리구와 유의성 있는 결과를 나타내었다. 건지황 추출물의 농도가 1ppm 이상으로 첨가되어야 작물의 생육에 효과를 주어 고온건조 내성을 유도할 수 있음을 알 수 있었다.

그리고 상기 표 1의 배지에서 바실러스 시아멘시스를 30℃, 48시간 배양한 배양액에 건지황 추출물을 농도별로 첨가하여 3주된 4엽기의 배추의 근권에 배양액을 처리한 1일 후 40℃에서 30시간의 고온가뭄 스트레스를 주고 24℃의 온도에서 재관수하면서 생육을 회복시켜주어 생체중과 건물중을 측정하였다. 측정결과를 하기 표 5에 나타내었다.

건지황 추출물 농도(ppm)	생체중	건물중
100	5.78±0.09	1.18±0.01
10	5.74±0.08	1.17±0.01
1	5.72±0.05	1.17±0.02
0.1	5.54±0.09	1.16±0.02
0.01	5.42±0.08	1.14±0.01
0.001	5.36±0.09	1.13±0.01
0	5.36±0.08	1.13±0.02

상기 표 5의 결과를 참조하면, 건지황 추출물을 100ppm 농도로 첨가한 배양액에서는 5.78g의 생체중을 나타냈으며, 1ppm 혼합액 처리구에서는 5.72g의 생체중 값을 나타내었다. 이는 건지황 추출물만을 단독을 처리한 표 4의 결과와 비교해보면 생체중과 건물중이 증가한 것으로 나타났다. 이를 통해 건지황 추출물을 단독으로 처리한 경우보다 건지황 추출물과 균주를 함께 처리한 경우 배추의 고온건조 장해 내성이 더욱 크게 향상된 것을 확인할 수 있었다.

<최적의 조성물 시험>

위의 실험결과들을 토대로 건지황 추출물, 바실러스 시아멘시스 배양액, 글리세롤을 함께 혼합한 배추의 고온건조 장해 내성 증진용 조성물(이하, 시제품 조성물)을 제조하였다.

건지황 추출물은 건지황에 물을 중량비로 10배를 가한 후 90℃에서 6시간 동안 추출한 후 여과하여 수득하였다. 그리고 바실러스 사아멘시스 배양액은 상기 표 1의 배지에 바실러스 시아멘시스를 30℃, 48시간 배양하여 수득하였다. 배양액에 건지황 추출물과 글리세롤을 첨가하여 건지황 0.1wt%(1000ppm), 글리세롤 5wt%로 조절하여 시제품 조성물을 제조하였다.

배추 종자 파종 후 6주를 생육시키고 시제품 조성물을 100배, 300배, 500배, 1000배 희석하여 각 처리구별 20개의 반복수에 50ml씩 관주한 다음 3일 후 40℃에서 30시간 고온건조 스트레스를 준 후 24℃에서 재관수를 통하여 회복시켜 생존률을 측정하여 그 결과를 도 5에 나타내었다. 그리고 상토 부분을 제거한 배추의 생체중을 측정하여 그 결과를 도 6에 나타내었고, 65℃에서 3일 건조 시킨 뒤 건물중을 측정하여 그 결과를 도 7에 나타내었고, 배추 뿌리 부분의 상토와 함께 1g을 채취하여 균수를 측정하여 그 결과를 도 8에 나타내었다.

도 5 내지 도 8에서 Blank는 무처리구이고, 1/100 H30-3은 시제품 조성물을 100배 희석한 처리구이고, 1/300 H30-3은 시제품 조성물을 300배 희석한 처리구이고, 1/500 H30-3은 시제품 조성물을 500배 희석한 처리구이고, 1/1000 H30-3은 시제품 조성물을 1000배 희석한 처리구이다.

도 5 내지 도 8의 결과를 참조하면, 스트레스 후 재관수하여 회복시켜주었을 때 무처리구는 20개의 식물체중 8%만 생존하였고, 100배 희석 처리구에서는 87% 정도의 생존율을 보였으며, 1000배 희석액에서는 55% 정도의 생존율을 보였다.

그리고 생체중에서는 100배, 300배, 500배 희석액에서 11~12g 정도의 생체중을 나타내어 무처리구에 비해 스트레스에 내성을 유도능력이 있는 것으로 확인되었다. 고농도에 비해 낮은 생존율과 생체중을 보였지만 1000배 희석액에서도 8g 정도의 생체중을 보였다.

100배 희석 처리구에서 근권정착 능력은 다른 처리구에 비해 3일 후에 빠르게 6.0×10⁸cfu/g의 농도로 근권에 정착하는 결과를 볼 수 있었으며, 500배 희석 처리구에서도 1.0×10⁸cfu/g 근권 정착능력을 보여 제품으로 사용하기에 충분한 정착능력이 있는 것으로 사료된다.

<안정성 검정>

안정성을 검정하기 위해 시제품 조성물을 4, 40, 65℃에서 4주 동안 보관하면서 균수의 변화를 관찰하였다. 시험결과를 하기 표 6에 나타내었다.

time(week)	Log CFU
time(week)	4℃	40℃	65℃
1	5.0.E+9	5.1.E+9	5.0.E+9
2	5.0.E+9	5.0.E+9	5.0.E+9
3	5.1.E+9	5.0.E+9	5.0.E+9
4	4.9.E+9	5.0.E+9	4.6.E+9

상기 표 6의 결과를 참조하면, 4℃ 및 40℃에서 보관할 경우 균수의 변화는 거의 없었으며, 65℃에 보관했을 경우에도 크게 균수의 변화는 일어나지 않았다.

그리고 시제품 조성물을 100배, 300배, 500배, 1000배 희석하여 배추 근권에 처리하였을 경우 약해 발생여부를 확인하여, 그 결과를 도 9에 나타내었다.

도 9를 참조하면, 500배 희석 처리구 뿐만 아니라 배량 이상의 농도에서도 배추에 처리 후 15일까지 유묘에서 약해 발생이 없는 것을 확인하였다.

<현장시험>

시제품 조성물의 효능을 검정하기 위해 처리구별 20주씩 3반복 시험을 실시하였다.

종자(품종:불암3호)를 6×12(72구) 모판에 파종한 후 유묘가 3엽기가 되었을 때 비닐하우스에 정식을 하고 3일 후 시제품 조성물을 500배로 희석하여 1회 처리하였다. 일주일 동안 관수를 하여 배추 유묘가 잘 정착할 수 있게 하였으며 7일째에 시제품 조성물을 2회 처리를 한 후 비닐하우스의 고온환경(42℃)을 유지하면서 관수를 중단하였다. 정식 후 14일째 처리구와 무처리구를 뽑아서 뿌리의 무게를 측정하였다.

뿌리의 모습을 도 10에 나타내었고, 뿌리의 무게 측정 결과를 도 11에 나타내었다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 무처리구에 비해 처리구에서의 뿌리 중량이 6g 정도 많이 측정되었으며 사진에서 보는 바와 같이 무처리구와 비교하여 처리구는 잔뿌리가 많이 형성된 것을 확인할 수 있었다.

그리고 균주의 정착능력을 확인하기 위해 근권의 토양 1g을 채취하여 콜로니 수를 확인하여 그 결과를 도 12에 나타내었다.

도 12를 참조하면, 무처리구에 비해 처리구가 높은 농도로 균주가 정착하고 있음을 확인할 수 있었다.

그리고 생육을 조사한 결과를 하기 표 7에 나타내었다.

구분	엽장		엽폭
구분	길이(cm)	지수(%)	길이(cm)	지수(%)
무처리구	15.01	100	9.25	100
처리구	17.48	116.45	11.28	121.94

상기 표 7의 결과를 참조하면, 엽장은 무처리구에 비해 16.45%의 증가를 보였으며, 엽폭은 21.94%의 증가를 보였다.

이상, 본 발명은 실시 예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

지황 추출물을 유효성분으로 함유하는 것을 특징으로 하는 배추의 고온건조 장해 내성 증진용 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 지황 추출물은 지황의 뿌리에 물, 탄소수 1 내지 4의 저급 알코올, 다가 알코올 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 적어도 어느 하나의 추출용매를 가해 추출한 것을 특징으로 하는 배추의 고온건조 장해 내성 증진용 조성물.
제 1항에 있어서, 바실러스 시아멘시스(Bacillus siamensis ) 균주 또는 상기 균주를 배지에서 배양한 배양액을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 배추의 고온건조 장해 내성 증진용 조성물.
제 3항에 있어서, 상기 배지는 탄소원으로 글루코오스(glucose)를 함유하고, 질소원으로 효모 추출물(yeast extract)을 함유하는 것을 특징으로 하는 배추의 고온건조 장해 내성 증진용 조성물.
제 3항에 있어서, 글리세롤을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 배추의 고온건조 장해 내성 증진용 조성물.