KR102121493B1 - 다기능 신규 균주 사카로마이세스 세레비지에 ub28-30 - Google Patents

다기능 신규 균주 사카로마이세스 세레비지에 ub28-30 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경 유기농 작물재배 토양에서 분리한 신규 미생물인 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) UB28-30(수탁번호: KFCC 11774P) 균주에 관한 것이다.
본 발명의 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) UB28-30 균주는 배양이 용이하고, 식물의 생육 촉진에 효과가 있으며, 단백질 등 유기질 분해 효과가 있어, 기존에 알려진 사카로마이세스 속 균주들에 비해 다양하고 복합적인 기능을 가지면서도 인축과 환경에 안전하므로 유용한 농업미생물제로 널리 활용될 수 있다.

Description

다기능 신규 균주 사카로마이세스 세레비지에 UB28-30{A novel Saccharomyces cerevisiae UB28-30 for multi function}
본 발명은 친환경 유기농 작물재배 토양에서 분리한 신규 미생물인 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) UB28-30에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사카로마이세스 세레비지에 UB28-30 및 이를 이용한 미생물 비료에 관한 것이다.
화학비료나 농약의 과다사용은 염류의 집적 현상 등을 초래하여 농가의 소득저하, 작물의 품질저하 등을 일으키게 된다. 따라서, 화학비료나 농약의 사용을 줄이거나 대체 할 수 있는 생물학적 처리가 대두되고 있다. 즉, 농업생산성을 지속적으로 유지하기 위해서는 토양의 건전성 확보가 필수적이고, 미생물을 이용한 친환경 재배가 활발하게 이루어지고 있다.
현재 토양미생물을 이용한 농작물의 재배는 콩과식물에서 광범위하게 이루어지고 있다. 이러한 농작물의 재배에 주로 사용되는 미생물로는 라이조비움(Rhizobium; 뿌리혹박테리아)이 대표적이다(Stacey et al., Mol. Plant-Microbe Interact. 1991, 4:332-340). 또한, 토양미생물 중에서 기주식물과 공생관계를 갖지 않으면서 식물의 생장을 촉진시키는 미생물은 1980년 Kloepper 등에 의해서 밝혀진 식물 생장-촉진 리조박테리아(PGPR, plant growth-promoting rhizobacteria)가 있으며, 이러한 균주에는 공중질소를 고정하는 아조스퍼릴럼 속 균주(Azospirillum, Okon, 1985) 및 슈도모나스 속 균주(Pseudomonas, Kloepper 등, 1980) 등이 대표적인 미생물로 알려져 있다. 이러한 식물생장 촉진 미생물은 공중질소의 고정, 식물의 양분흡수 촉진 및 식물의 병 발생 억제 등 여러 가지 역할을 통해서 식물의 생장을 돕는 것으로 알려져 있다.
한편, 아주 오래전부터 술을 만드는 데 사용되어 오던 대표적인 미생물인 사카로마이세스 세레비지에, 즉 효모와 관련하여, 특허공개 제10-2007-0015899호 ‘효모를 이용한 아미노산 비료 제조 방법’, 특허등록 제10-0581343호 ‘유기 셀레늄을 고농도로 축적하는 효모 및 이의 배양방법과 이를 이용한 조성물’, 특허등록 제KR 10-0248369호 ‘맥반석과 패화석을 이용한 효모발효비료의 제조방법’ 등의 특허가 효모를 이용하여 비료를 제조하는 방법에 대해 개시하고 있다.
그러나, 종래 개발된 효모 균주들은 대부분 특정 유기물을 효모로 발효시켜 생성된 발효산물을 비료로 이용하고 있을 뿐, 효모 그 자체로 식물의 생장 촉진에 뛰어난 효과가 있는 것으로 보고된 바 없으며, 유기물의 분해에 효과적이고 이를 통해 식물의 생장에 효과적이어서 상업적으로 활용될 수 있을 만한 미생물 효모와 관련한 연구 보고는 아직까지 없다.
이에, 본 발명자들은 유용 미생물을 이용한 미생물 비료 분야에 관한 연구를 진행하기 위하여 다양한 자원으로부터 미생물을 수집하여 동정하던 중, 신규 균주인 사카로마이세스 세레비지에 UB28-30 균주가 우수한 단백질 분해 및 식물 생장 촉진 효과가 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 주된 목적은 우수한 단백질 분해 및 식물 생장 촉진 효과가 있는 사카로마이세스 세레비지에 UB28-30 균주를 포함하는 미생물제제를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 더욱 명확하게 된다.
본 발명의 한 양태에 따르면, 본 발명은 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) UB28-30(수탁번호: KFCC 11774P) 균주를 제공한다.
본 발명의 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) UB28-30 균주는 충남 금산군 소재 유기농 재배 토양으로부터 분리하였다. 분리된 균주는 단백질 등 유기물 분해 능력 및 식물생장 촉진 능력이 뛰어난 것으로 확인되었다. 본 발명자들은 본 발명의 균주의 유전자 서열을 종래 공지된 균주들의 유전자 서열들과 비교 분석한 결과, 본 발명의 균주가 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae)에 속하는 새로운 균주임을 확인하여 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) UB28-30으로 명명하였고, 한국미생물보존센터에 2018년 7월 13일자로 기탁하였고, 수탁번호 KFCC 11774P를 부여받았다.
본 발명에서, 상기 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) UB28-30 균주는 단백질 등 유기물을 신속하고 효과적으로 분해하는 활성 및 식물의 생장을 촉진하는 활성이 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) UB28-30(수탁번호: KFCC 11774P) 균주의 배양액을 제공한다.
본 발명에서, 상기 조성물은 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) UB28-30 균주 또는 이의 배양액 이외에 단백질 분해 및 식물생장 촉진 효능이 있는 공지의 미생물, 예를 들면 바실러스속, 아세토박터 속 등에 속하는 미생물을 하나 이상 더 포함할 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명에서, 배양물은 특정 미생물을 배양 배지 또는 배양액에서 배양한 것을 의미하며, 상기 배양물은 특정 미생물을 포함하거나 포함하지 않을 수 있으나, 미생물을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 배양물은 그 제형이 액체 또는 고체일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서, 상기 미생물제제는 고체 또는 액상의 형태일 수 있다. 상기 고체 형태의 미생물제제의 경우는 상기 미생물을 담체에 부착시킨 후 수분 함량이 0.1 내지 10 중량%가 되도록 건조시키고 비드 형태 제품화하거나, 분쇄하여 분말 형태로 제품화할 수 있다.
상기 고체 형태의 미생물제제는 부형제를 더 포함할 수 있다. 상기 부형제의 경우 전분, 아미노산, 비타민 C, 비타민 E, 키토산 및 포도당을 단독으로 사용하거나 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 전분은 당 성분으로 인한 막 형성 방지를 위해 사용될 수 있다. 상기 전분은 10 내지 20 부피%의 양으로 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 전분의 양이 많아질 경우 미생물이 희석되어 총 균수가 낮아진다. 비타민 C(아스코르빈산)의 pH 조절 및 비타민 용도로 사용될 수 있다. 상기 비타민 C는 0.1 내지 0.5 부피%의 양으로 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 비타민 C는 과다 투여 시 pH를 떨어뜨려 균주의 성장과 활성에 영향을 미칠 수 있다.
상기 액상 형태의 미생물제제는 상기 미생물의 배양물을 혼합하고, 미생물을 안정화시키기 위해 포도당이나 글리세린을 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) UB28-30(수탁번호: KFCC 11774P) 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 미생물 비료를 제공한다.
본 발명에 따른 미생물 비료는 축산 폐수 또는 음식물 쓰레기에 상기 균주, 균주의 배양물, 상기 배양물의 농축액 또는 건조물을 처리하여 고체 또는 액상 형태로 제조될 수 있고, 활성이 있는 상기 균주가 포함될 수 있으며, 상기 균주 이외에 종래의 기술을 응용할 수 있다.
상기 미생물 비료는 통상적으로 사용되는 담체와 혼합하고 분말, 펠렛, 과립 또는 용액 등으로 제형화하여 제조할 수 있다. 상기 담체로는 물, 셀라이트, 제올라이트, 펄라이트, 버미큘라이트, 피트모스, 탈크, 카올리나이트, 벤토나이트, 피그더스트, 피쉬더스트, 치큰더스트, 라이스더스트, 래이프더스트, 본더스트 및 카올린 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 균주는 상기 시판되는 담체를 이용하여 제형화가 가능하고, 제형화된 후에도 활성을 유지하므로 유용하게 활용될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) UB28-30(수탁번호: KFCC 11774P) 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 단백질 분해용 조성물을 제공한다.
본 발명의 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) UB28-30(수탁번호: KFCC 11774P) 균주는 단백질을 포함하는 유기물 분해 능력이 높아 작물의 생장에 유리하게 작용한다. 이는 단백질성 유기물을 분해하여 식물이 이용가능한 질소원 및 탄소원을 제공하는 물질을 제공하므로 식물 생장에 도움을 준다. 따라서 본 발명은 상기 균주 및 그 배양액을 포함하는 단백질 분해용 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 균주 및 이의 배양액은 대상 식물이 생장하고 있는 환경(토양 등) 또는 성장 중인 식물의 표면에 기능을 나타내기에 적절한 양으로 살포하거나 대상 식물의 근권에 관주 처리함으로써 다양한 식물의 생장을 촉진할 수 있고, 유기물을 분해하여 토양을 비옥하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 균주는 일반적인 세균 배양기에서 잘 자라고, 장기보존 및 제형화가 용이하다. 이처럼 본 발명의 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) UB28-30 균주는 배양이 용이하고 적용이 쉬우면서 기존의 균주들보다 다양한 기능을 가지므로, 유용한 농업 미생물제로 개발되어 널리 활용할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) UB28-30(수탁번호: KFCC 11774P) 균주는 배양이 용이하고, 단백질 등 유기질 분해 효과가 있으며, 식물의 생장을 촉진하는 효과가 있으므로, 기존에 알려진 사카로마이세스 균주들에 비해 다양하고 복합적인 기능을 가지면서도 인축과 환경에 안전하므로 유용한 농업미생물제로 널리 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) UB28-30(수탁번호: KFCC 11774P) 균주의 처리 유무에 따른 상추의 생장 결과를 나타낸 사진이다.
도 2는 본 발명의 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) UB28-30(수탁번호: KFCC 11774P) 균주의 처리 유무에 따른 암모니아 가스 제거 효과를 보여주는 사진이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
실시예 1. 사카로마이세스 세레비지에 UB28-30의 분리 및 동정
1-1. 토양 시료 희석 및 배지 도말
유기물 분해 능력과 항균력이 있는 미생물을 분리하기 위하여 충남 금산군 추부면 소재 친환경 유기농 토양 시료를 채취하여 분석하였다
토양 100g을 멸균 증류수 1리터가 들어있는 삼각 플라스크에 넣고 Shaking incubater에서 150rpm으로 20분간 처리를 하였다. 20분 경과 후, 삼각플라스크를 꺼내 무균대(clean bench)로 옮겨 연속 희석(serial dilution)하였다.
연속 희석은 토양 시료가 들어있는 1리터 삼각 플라스크에서 멸균된 마이크로 파이펫을 이용하여 1,000㎕를 취하고, 9ml 멸균수가 들어있는 캡 튜브(cap tube)로 옮긴 후, 볼텍스 믹서(voltex mixer)를 이용해 균일하게 혼합하고, 이를 다시 1ml 용량으로 채취하여 동일 과정을 반복하면서 시료 내에 있는 미생물의 밀도를 점차적으로 희석을 시키는 방식으로 진행하였다. 상기 과정을 거쳐 최종적으로 미생물의 밀도가 1×107, 1×108, 및 1×109 CFU의 농도가 되도록 연속 희석하였다. 희석된 미생물은 캡 튜브에 담아 보관하였다.
1-2. 미생물 관찰 및 순수분리
상기와 같이 연속 희석된 미생물이 보관된 캡 튜브에서 시료 30㎕를 취하여 미리 준비한 TSA(Tryptic soy agar) 배지에 로딩(loading)한 후, 멸균 스프레더로 배지 표면에 골고루 펴준 후, 30℃ 인큐베이터에서 48시간 배양하여 형성된 콜로니를 관찰하였다.
콜로니의 모양이 일정하지 않고, 찌그러지고 주름진 것을 골라서 새로운 TSA배지에 백금선을 이용해 스트리킹(Streaking)하여 UB28-30 균주를 순수 분리하였다.
실시예 2. 미생물의 특성 관찰
2-1. UB28-30 균주 균주의 단백질 분리 능력 측정
순수 분리된 미생물을 1%의 탈지우유(skim milk)가 들어있는 TSA 배지에서 배양하여 미생물 콜로니 주변에 형성된 클리어 존(clear zone)의 크기를 측정하여 단백질 분해 능력을 확인하였다.
그 결과, 탈지우유를 포함한 TSA 배지에서 단백질 분해 클리어 존(Clear zone)이 뚜렷하게 형성되었으며(맨 아래쪽 균주), 형성된 클리어 존이 다른 대조군에 비교해 상대적으로 큰 것을 확인 할 수 있었다.
상기와 같은 결과를 통해 본 발명의 UB28-30 균주가 매우 우수한 단백질 분해 능력이 있음을 확인할 수 있었다.
실시예 3. UB28-30 균주의 작물 생육 촉진 효과 검증
본 발명의 UB28-30 균주의 작물 생육 촉진 효과에 대한 시험은 경기도 농업기술원 온실 포장에서 진행하였고, 5회 반복으로 미생물 액상 배양액 300배 희석액을 상추에 5일 간격, 3회 살포하여 효과를 검증하였다.
그 결과, 아래 표 1에 나타난 바와 같이, 아무것도 처리하지 않은 음성대조군이나, 타사 미생물 영양제를 처리한 군에 비해, 작물 생육 높이, 잎 수, 잎 면적, 중량 등의 모든 항목에서 우수한 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
[표 1]
Figure 112018095418134-pat00001
실시예 4. 퇴비장 냄새 제거 능력 검정
전남 담양군 소재 음식물 쓰레기 퇴비장에서 발생하는 암모니아 가스 제거 능력을 검정하였다.
검정은 퇴비장에서 발생하는 냄새를 포집하여 세정탑(냄새제거시설)을 통과시킨 후 최종적으로 배출되는 가스의 암모니아 농도를 측정하는 방식으로 진행되었다. 세정탑은 퇴비장에서 발생되는 냄새를 제거하기 위하여 설치한 탑 형태의 시설물로 일반적으로 냄새를 통과시켜 악취를 제거하는 효과가 있다.
퇴비장에서 처음 발생된 배출 가스의 암모니아 농도는 97ppm으로 측정되었으나, 세정탑에 미생물을 투입하지 않고 일반적인 방법으로 가스를 통과시켰을 때 22ppm의 암모니아 가스가 측정되었다.
세정탑에 본 발명의 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) UB28-30 균주 배양액 200리터를 투입한 후 암모니아 농도를 측정한 결과, 5ppm의 암모니아 가스가 측정되어 95%의 암모니아 가스 제거 능력이 있는 것으로 확인되었다.
실시예 5. 균주 동정
미생물에 대한 동정을 위하여 16S rRNA 서열분석(sequenging)을 실시하였다. 분리균주의 16S ribosomal RNA sequencing을 분석하기 위하여 genomic DNA를 추출하여 정제한 후 fD1(5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCA-3')과 rP2(5‘-ACGGCTACCTTGTTACGAC-3') 프라이머를 사용하였다. PCR은 94℃에서 30초간 denaturation, 58℃에서 30초간 annealing, 68℃에서 1분간 extention 조건에서 30cycle간 PCR로 증폭하였다. fD1과 rP2 primer로부터 증폭된 16S rRNA 유전자를 pGEM-T easy vector에 클로닝한 후 클로닝 된 16S rRNA 유전자의 염기서열을 분석하였다.
분석은 BLASTN 프로그램을 이용하여 NCBI database의 16S rRNA sequencing과 비교하여 동정하였으며, 염기서열 유사도 및 클러스터 방법(cluster method)에 의한 계통도는 vector NTI8을 이용하여 작성하였다.
분석결과 분리한 미생물은 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae)와 99%의 유사성을 가지고 있는 균주로 확인되었다.
본 발명자들은 우수한 작물 생육 촉진 활성을 갖는 본 발명의 균주를 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) UB28-30으로 명명하고, 한국미생물보존센터에 수탁번호 KFCC 11774P로 기탁하였다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
한국미생물보존센터 KFCC11774P 20180713

Claims (4)

  1. 단백질 분해 활성 및 암모니아 가스 분해 활성을 갖고, 작물의 생육 촉진 활성을 나타내는 것을 특징으로 하는,
    사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) UB28-30(수탁번호: KFCC 11774P).
  2. 단백질 분해 활성 및 암모니아 가스 분해 활성을 갖고, 작물의 생육 촉진 활성을 나타내는 것을 특징으로 하는,
    사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) UB28-30(수탁번호: KFCC 11774P) 균주의 배양액.
  3. 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) UB28-30(수탁번호: KFCC 11774P) 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하고,
    단백질 분해 활성 및 암모니아 가스 분해 활성을 나타내며,
    작물의 생육 촉진 활성을 갖는 것을 특징으로 하는,
    미생물 비료.
  4. 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) UB28-30(수탁번호: KFCC 11774P) 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하고,
    단백질 및 암모니아 가스 분해용 조성물.
KR1020180114947A 2018-02-28 2018-09-27 다기능 신규 균주 사카로마이세스 세레비지에 ub28-30 KR102121493B1 (ko)

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US20030064487A1 (en) 2000-09-05 2003-04-03 Ultra Biotech Limited Biological fertilizer based on yeasts

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Crop Sci.,제54권,785-790면(2014) 1부.*

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