KR102520263B1 - 보리의 염분 스트레스 내성을 증진시키는 슈도모나스 크리벤시스 h38e-23 균주 및 이의 용도 - Google Patents

보리의 염분 스트레스 내성을 증진시키는 슈도모나스 크리벤시스 h38e-23 균주 및 이의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 보리의 염분 스트레스 내성을 증진시키는 슈도모나스 크리벤시스 균주 및 이의 용도에 관한 것으로, 염분 스트레스에 대한 보리의 염분 스트레스 내성 증진 효과가 우수한 슈도모나스 크리벤시스(Pseudomonas kribbensis) H38E-23 균주(기탁번호 : KACC 81135BP), 상기 균주 또는 그 배양액 등을 포함하는 보리의 염분 스트레스 내성 증진용 조성물, 상기 균주를 사용한 보리의 염분 스트레스 내성 증진 방법, 및 상기 균주를 사용한 보리의 생장 촉진 방법에 관한 것이다.

Description

보리의 염분 스트레스 내성을 증진시키는 슈도모나스 크리벤시스 H38E-23 균주 및 이의 용도{Pseudomonas kribbensis H38E-23 strain to enhance salt resistance of barley and uses thereof}
본 발명은 보리의 염분 스트레스 내성을 증진시키는 슈도모나스 크리벤시스 균주 및 이의 용도에 관한 것이다.
바다를 메워 만든 간척지 토양은 염분이 과다하여 물리적으로는 토양 용액의 삼투압이 높아져 뿌리의 수분흡수가 저해되고, 화학적으로는 특수이온을 이상 흡수하여 영양과 대사를 저해시킨다. 또한, 해면 밑에 다량 집적되어 있던 황화물이 간척 후 산화되면서 토양을 산성화시키기도 하고, 점토와 나트륨이온이 많아 토양의 투수성, 통기성이 매우 좋지 않기 때문에, 간척지 토양은 식물이 생장하기에 매우 적합하지 않다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 보리의 염분 스트레스 내성을 증가시키는 데 효과적인 균주 및 이러한 균주를 이용해 보리의 염분 스트레스 내성을 증진시키고 생장을 촉진시키는 조성물 및 이를 이용한 보리의 염분 스트레스 내성 증진 및 생장 촉진 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 보리의 염분 스트레스 내성 증진용 슈도모나스 크리벤시스(Pseudomonas kribbensis) H38E-23 균주(기탁번호 : KACC 81135BP)를 제공한다.
본 발명에 따른 균주는 서열번호 1로 표시되는 염기서열의 16S rRNA를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 슈도모나스 크리벤시스(Pseudomonas kribbensis) H38E-23 균주(기탁번호 : KACC 81135BP), 상기 균주의 배양액, 또는 이들 모두를 유효성분으로 포함하는 보리의 염분 스트레스 내성 증진용 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 보리의 염분 스트레스 내성 증진용 조성물은 염분 스트레스에 대한 보리의 저항성을 증진시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 슈도모나스 크리벤시스(Pseudomonas kribbensis) H38E-23 균주(기탁번호 : KACC 81135BP), 상기 균주의 배양액, 상기 균주를 포함하는 조성물, 및 상기 균주의 배양액을 포함하는 조성물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 보리, 보리 주변 영역, 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 보리의 염분 스트레스 내성 증진 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 보리의 염분 스트레스 내성 증진 방법은 염분 스트레스에 대한 보리 종자의 저항성을 증진시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 처리하는 단계에 있어서, 상기 균주, 상기 배양액, 및 상기 조성물을 상기 보리에 종자 침지 방법 또는 관주 방법으로 처리하는 것을 포함하는 보리의 염분 스트레스 내성 증진 방법을 제공한다.
본 발명은 슈도모나스 크리벤시스(Pseudomonas kribbensis) H38E-23 균주(기탁번호 : KACC 81135BP), 상기 균주의 배양액, 또는 이들 모두를 유효성분으로 포함하는 보리의 생장 촉진용 조성물을 제공한다.
본 발명은 슈도모나스 크리벤시스(Pseudomonas kribbensis) H38E-23 균주(기탁번호 : KACC 81135BP), 상기 균주의 배양액, 상기 균주를 포함하는 조성물, 및 상기 균주의 배양액을 포함하는 조성물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 보리, 보리 주변 영역, 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 보리의 생장 촉진 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 상기 보리의 생장 촉진 방법은 보리 종자의 생장을 촉진시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 처리하는 단계에 있어서, 상기 균주, 상기 배양액, 및 상기 조성물을 상기 보리에 종자 침지 방법 또는 관주 방법으로 처리하는 것을 포함하는 보리의 생장 촉진 방법을 제공한다.
본 발명은 염분 스트레스에 대한 보리의 염분 스트레스 내성을 증가시키는 균주인 슈도모나스 크리벤시스(Pseudomonas kribbensis) H38E-23 균주(기탁번호 : KACC 81135BP), 상기 균주, 또는 이의 배양액을 포함하는 보리의 염분 스트레스 내성 증진용 조성물, 이를 사용한 보리의 염분 스트레스 내성 증진 방법 및 보리의 생장 촉진 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 특정 균주를 이용하여 보리의 염분 스트레스 내성을 증가시켜 염분 집적 토양에서 보리가 잘 생장할 수 있도록 하여 보리의 생장을 촉진시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 균주의 16S rRNA 염기서열을 분석하여 다른 슈도모나스 균주와 비교한 계통분석도이다.
도 2a는 염분 스트레스에 대한 보리의 내성을 0mM, 100mM, 및 150mM NaCl 용액 10㎖씩 각각 첨가하여 실험한 결과를 보리의 발아율로 나타낸 그래프이다. 인접한 그래프 중 좌측은 대조군(Control), 우측은 본 발명의 균주 처리군(H38E-23)이다.
도 2b는 염분 스트레스에 대한 보리의 내성을 0mM, 100mM, 및 150mM NaCl 용액 10㎖씩 각각 첨가하여 실험한 결과를 보리의 뿌리길이로 나타낸 그래프이다. 인접한 그래프 중 좌측은 대조군(Control), 우측은 본 발명의 균주 처리군(H38E-23)이다.
도 3a는 염분 스트레스에 대한 보리의 내성을 간척지 토양에서 실험한 결과이다. 좌측은 대조군(Control), 우측은 본 발명의 균주 처리군(H38E-23)이다.
도 3b는 간척지에서 생장한 보리의 생체중을 측정한 결과이다. 좌측은 대조군(Control), 우측은 본 발명의 균주 처리군(H38E-23)이다.
본 발명은 슈도모나스 크리벤시스(Pseudomonas kribbensis) H38E-23 균주(기탁번호 : KACC 81135BP), 상기 균주, 또는 그 배양액 등을 포함하는 보리의 염분 스트레스 내성 증진용 조성물, 상기 균주, 또는 상기 조성물 등을 이용한 보리의 염분 스트레스 내성 증진 방법, 및 상기 균주 또는 상기 조성물 등을 이용한 보리의 생장 촉진 방법임을 특징으로 한다. 이하 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명은 슈도모나스 크리벤시스(Pseudomonas kribbensis) H38E-23 균주(기탁번호 : KACC 81135BP)를 제공한다. 상기 균주는 슈도모나스 크리벤시스(Pseudomonas kribbensis) 46-2와 유사성이 99.86%인 염기서열의 16S rRNA를 가진다.
본 발명은 슈도모나스 크리벤시스(Pseudomonas kribbensis) H38E-23 균주(기탁번호 : KACC 81135BP), 상기 균주의 배양액, 또는 이들 모두를 유효성분으로 포함하는 보리의 염분 스트레스 내성 증진용 조성물을 제공한다.
본 명세서에서 "배양액"은 균주를 배지에 접종하고 일정시간 배양하여 얻은 결과물로서, 본 발명에 따른 균주를 적합한 액체 배지에서 배양한 배양액 자체, 상기 배양액을 여과 또는 원심분리하여 균주를 제거한 여액(여과액 또는 원심분리한 상등액), 상기 배양액을 초음파 처리하거나 상기 배양액에 용해효소(lysozyme)를 처리하여 수득한 세포 파쇄액, 상기 배양액, 여액, 파쇄액 등을 농축한 농축액 등을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 상기 생균제 또는 항균용 조성물은 고체배지 배양물, 및 상기 배양액의 건조물 또는 추출물 등의 배양물을 함유할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 나아가 적합한 부형제 또는 담체를 추가로 포함할 수도 있다.
본 발명의 조성물은 액상 비료 형태로 제조될 수 있으며 이에 증량제를 첨가하여 가루분말의 형태로 이용하거나 이를 제형화하여 과립화시킬 수도 있다. 그러나 그 제형에 특별히 한정되지는 않는다.
본 발명의 보리의 염분 스트레스 내성 증진용 조성물은 염분의 스트레스에 대한 보리의 저항성을 증진시킬 수 있다.
용어 "염분에 대한 저항성(또는 내성)"은 염분 농도에 대한 보리의 저항성(내성)을 지칭하는 그의 통상의 의미로 본원에서 사용된다. 따라서, "보리의 염분 내성 또는 저항성을 증가시키는 것"은 통상적으로 보리에게 생리학상 허용되는 염 농도보다 높은 염분 농도에 보리를 노출시킨 경우에 (토양 또는 물에서와 같은 그의 환경에서) 염분 농도를 견디거나 참는 보리의 능력이 증가 또는 개선되는 것을 의미한다.
본 발명의 보리의 염분 스트레스 내성 증진용 조성물은 보리 종자의 염분 스트레스 내성을 증진시킬 수 잇다.
본 발명은 보리의 염분 스트레스 내성 증진을 통하여 보리의 생장 증진 또는 촉진을 발휘한다. 상기에서 '보리의 생장'은 보리의 발아, 각 기관(뿌리, 줄기, 잎, 열매 등)의 분화, 개화 또는 발육, 그리고 크기 및 무게 증진, 및 수량 증진과 관련된 것을 의미한다.
본 발명의 보리의 염분 스트레스 내성 증진용 조성물은 상술한 본 발명의 균주, 상기 균주 배양액, 또는 이들의 혼합물에 당해 분야에서 보리의 염분 스트레스 내성을 증진시키거나 생장을 촉진시키는 것으로 사용되는 다른 임의의 성분을 추가로 포함할 수 있다. 일례로, 보리 성장 조절제, 보리 성장 자극제 및 보리 영양제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다.
상기 보리 성장 조절제, 보리 성장 자극제, 또는 보리 영양제는 화학물질 또는 박테리아의 또 다른 균주일 수 있고, 제초제, 살균제, 살충제, 비료, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
본 발명은 보리의 생장을 촉진시키는 조성물에는 유익한 다른 미생물들, 미생물 활성물질, 유기 비료, 그리고 화학비료가 포함될 수 있다.
본 발명은 슈도모나스 크리벤시스(Pseudomonas kribbensis) H38E-23 균주(기탁번호 : KACC 81135BP), 상기 균주의 배양액, 상기 균주를 포함하는 조성물, 및 상기 균주의 배양액을 포함하는 조성물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 보리, 보리 주변 영역, 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 보리의 염분 스트레스 내성 증진 방법을 제공한다.
본 발명이 적용되는 보리의 부위는 제한되지 않는다. 따라서, 보리 전체는 물론, 보리의 부분, 예를 들어 씨앗, 새순, 줄기, 뿌리, 잎, 과실, 및 이들의 전체는 물론 이들의 일부를 모두 포함한다.
본 발명은 상기 균주, 균주를 배양한 배양액, 및 상기 균주를 이용한 조성물을 종자나 보리에 침지하거나 관주, 즉 분무하여 수행할 수 있다. 침지하는 방법의 경우, 배양액 및 제제를 보리 주변의 토양에 관주 또는 종자를 배양액 및 조성물에 담가 진탕 접종할 수 있다.
본 발명이 적용되는 주변 영역이란 본 발명의 조성물이 효과를 발휘할 수 있는 범위를 의미하는 것으로, 지상 및 지하를 모두 포함한다. 예를 들어 보리, 보리 부분, 또는 과실 주위의 약 2m 이내, 약 1m 이내, 약 70cm 이내, 약 50cm 이내, 약 25cm 이내, 약 10cm 이내, 또는 약 5cm 이내의 영역일 수 있다.
본 발명의 방법은 조성물을 보리의 수명 주기 동안 임의의 시점에, 보리의 수명 주기의 하나 이상의 단계 동안, 또는 보리의 수명 주기에서 정기적인 간격으로, 또는 보리의 수명 전체에 걸쳐 계속적으로 적용하는 것을 포함한다. 따라서 조성물은 필요에 따라 적용될 수 있다. 조성물은 예를 들어 보리에게 생장 동안, 개화 전 및/또는 동안, 및/또는 종자 발생 전 및/또는 동안 적용될 수 있다. 일례로, 조성물은 보리가 한 위치에서 또 다른 위치로, 예컨대 온실 또는 온상에서 필드로 이식되기 전, 동안 및/또는 직후에 적용될 수 있다. 또 다른 일례로, 각각의 조성물은 보리에 원하는 간격 기간으로 다수회 적용될 수 있다.
본 발명의 보리의 염분 스트레스 내성 증진 방법을 적용하면 염분의 스트레스에 대한 보리의 저항성을 증진시킬 수 있다.
본 발명은 슈도모나스 크리벤시스(Pseudomonas kribbensis) H38E-23 균주(기탁번호 : KACC 81135BP), 상기 균주의 배양액, 상기 균주를 포함하는 조성물, 및 상기 균주의 배양액을 포함하는 조성물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 보리, 보리 주변 영역, 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 보리의 생장 촉진 방법을 제공한다.
본 발명의 상기 보리의 생장 촉진 방법을 적용하면 보리 종자의 생장을 촉진시킬 수 있다.
이하, 실시예를 통해서 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 하지만, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1] 미생물의 선별 및 동정
본 발명의 균주는 분류동정을 위해 16S rRNA 염기서열 분석을 이용하였다. 염기서열 유사도는 이즈텍손(EzTaxon)으로 분석하였다. 계통도의 작성을 위해 SINA(SILVA INcremental Aligner) v1.2.11으로 염기서열을 정렬하고 염기서열 길이를 맞추었다. MEGA(Molecular Evolutionary Genetics Analysis) 6.0 프로그램으로 네이버-조이닝(Neighbor-joining) 알고리즘을 사용하여 계통도를 작성하였으며, 계통도의 안정성은 1000회 부트스트래핑(bootstrapping)을 수행하여 확인하였다.
도 1은 본 발명의 균주의 16S rRNA 염기서열을 분석하여 다른 슈도모나스 균주와 비교한 계통분석도이다. 도 1을 참조하고 계통분석을 진행한 결과, H38E-23 균주는 16S rRNA 염기서열에서 슈도모나스 크리벤시스(Pseudomonas kribbensis) 46-2와 99.86% 유사성을 갖기 때문에 H38E-23 균주를 슈도모나스 크리벤시스(Pseudomonas kribbensis)로 동정되었다.
또한, 상기 H38E-23 균주를 기탁하여 수탁번호 KACC 81135BP를 부여받았다.
[실시예 2] 본 발명 균주의 보리 생장 촉진 관련 효소의 활성 평가
ACC(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid) 탈아미노효소(deaminase) 활성을 평가하기 위하여, H38E-23 균주를 R2A(Reasoner`s 2A) 브로스(broth)에 24시간 동안 배양한 후 DF(Dworkin and Foster) 최소 배지에 ACC(30 umol/plate) 도말하고 세균 현탁액을 한방울 떨어뜨려 생장 여부를 평가하였다.
실험 결과, H38E-23 균주는 보리의 생장과 관련된 ACC 탈아미노효소 활성이 확인되었다.
[실시예 3] 염분 스트레스에 대한 보리 내성 유도 효과
H38E-23 균주가 염분 스트레스 조건에서 종자의 발아율에 영향을 미치는 지 평가하기 위하여, 식물배양접시(Plant culture dish(SPL, 한국))에 거즈를 깔고 0mM, 100mM, 및 150mM NaCl 용액 10㎖를 각각 첨가한 후 염분 스트레스 조건을 조성하였다. 보리 종자(품종: 영양보리)에 H38E-23 균주 현탁액(OD600=0.5)에 보리 종자를 1시간 침지처리한 후 거즈 위에 종자를 치상하였다. 5일 후 종자의 발아율을 측정하였다.
도 2a는 염분 스트레스에 대한 보리의 내성을 0mM, 100mM, 및 150mM NaCl 용액 10㎖씩 각각 첨가하여 실험한 결과를 보리의 발아율로 나타낸 그래프이다. 인접한 그래프 중 좌측은 대조군(Control), 우측은 본 발명의 균주 처리군(H38E-23)이다. 도 2a를 참조하면, H38E-23 균주를 처리 시 발아율이 0mM, 100mM, 및 150mM NaCl 용액에서 무처리에 비해 18-26% 유의하게 증가됨을 확인하였다. 더 자세하게는, 0mM NaCl에서는 대조군(Control)의 발아율이 44.4%에 그치는 반면 균주 처리군(H38E-23)의 발아율이 63.3%에 도달하였고, 100mM NaCl에서는 대조군(Control)의 발아율이 34.4%에 그치는 반면 균주 처리군(H38E-23)의 발아율이 61.1%에 도달하였으며, 150mM NaCl에서는 대조군(Control)의 발아율이 31.1%에 그치는 반면 균주 처리군(H38E-23)의 발아율이 55.5%에 도달하였다.
H38E-23 균주가 염분 스트레스 조건에서 유묘 생육에 영향을 미치는지 평가하기 위하여, 상기의 방법으로 보리 종자(품종: 영양보리)를 침지한 후, 0mM, 100mM, 및 150mM NaCl 용액 10㎖를 적신 발아 파우치(germination pouch(CYG, USA))에 파종하였다. 5일 후 뿌리길이를 측정하였다.
도 2b는 염분 스트레스에 대한 보리의 내성을 0mM, 100mM, 및 150mM NaCl 용액 10 ㎖씩 각각 첨가하여 실험한 결과를 보리의 뿌리길이로 나타낸 그래프이다. 인접한 그래프 중 좌측은 대조군(Control), 우측은 본 발명의 균주 처리군(H38E-23)이다. 도 2b를 참조하면, H38E-23 균주를 처리 시 100mM NaCl 염분 스트레스 조건에서 무처리에 비해 유묘의 뿌리 길이가 32.5% 유의하게 증가됨을 확인하였다.
[실시예 4] 간척지 염 스트레스에 대한 보리 내성 유도 효과
보리 종자에 H38E-23 균주를 종자침지 방법으로 처리하고 천일염(NaCl) 0.3%가 포함된 간척지 토양에 파종한 후 보리 종자의 생장을 비교하였다. 이를 위해 보리 종자(품종: 영양보리)를 간척지 토양이 담긴 플라스틱 화분에 파종한 후 온실에서 재배하였다. 파종 2주 후 세균 현탁액(OD600=0.2) 10㎖를 관주 처리하였다. 이 후 2주 동안 보리를 재배한 후 생체중을 측정하였다.
도 3a는 염분 스트레스에 대한 보리의 내성을 간척지에서 실험한 결과이다. 좌측은 대조군(Control), 우측은 본 발명의 균주 처리군(H38E-23)이다.
도 3b는 간척지에서 생장한 보리의 생체중을 측정한 결과이다. 좌측은 대조군(Control), 우측은 본 발명의 균주 처리군(H38E-23)이다.
도 3a, 및 도 3b를 참조하면, H38E-23 균주를 처리한 경우에는 보리에 염 조건에 대한 내성을 유도하여 보리의 생체중이 통계적으로 유의하게 22% 증가됨을 확인하였다.
이상에서, 출원인은 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
농업생명공학연구원 KACC81135BP 20200928
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Claims (11)

  1. 보리의 염분 스트레스 내성 증진용 슈도모나스 크리벤시스 (Pseudomonas kribbensis) H38E-23 균주(기탁번호 : KACC 81135BP).
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 균주는 서열번호 1로 표시되는 염기서열의 16S rRNA를 갖는 것을 특징으로 하는 슈도모나스 크리벤시스(Pseudomonas kribbensis) H38E-23 균주(기탁번호 : KACC 81135BP).
  3. 제1 항에 따른 균주, 상기 균주의 배양액, 또는 이들 모두를 유효성분으로 포함하는 보리의 염분 스트레스 내성 증진용 조성물.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 보리의 염분 스트레스 내성 증진용 조성물은 염분 스트레스에 대한 보리의 저항성을 증진시키는 것을 특징으로 하는 보리의 염분 스트레스 내성 증진용 조성물.
  5. 슈도모나스 크리벤시스(Pseudomonas kribbensis) H38E-23 균주(기탁번호 : KACC 81135BP), 상기 균주의 배양액, 상기 균주를 포함하는 조성물, 및 상기 균주의 배양액을 포함하는 조성물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 보리, 보리 주변 영역, 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 보리의 염분 스트레스 내성 증진 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 보리의 염분 스트레스 내성 증진 방법은 염분 스트레스에 대한 보리 종자의 저항성을 증진시키는 것을 특징으로 하는 보리의 염분 스트레스 내성 증진 방법.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 처리하는 단계에 있어서,
    상기 균주, 상기 배양액, 및 상기 조성물을 상기 보리에 종자 침지 방법 또는 관주 방법으로 처리하는 것을 포함하는 보리의 염분 스트레스 내성 증진 방법.
  8. 제1 항에 따른 균주, 상기 균주의 배양액, 또는 이들 모두를 유효성분으로 포함하는 보리의 생장 촉진용 조성물.
  9. 슈도모나스 크리벤시스(Pseudomonas kribbensis) H38E-23 균주(기탁번호 : KACC 81135BP), 상기 균주의 배양액, 상기 균주를 포함하는 조성물, 및 상기 균주의 배양액을 포함하는 조성물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 보리, 보리 주변 영역, 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 보리의 생장 촉진 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 보리의 생장 촉진 방법은 보리 종자의 생장을 촉진시키는 것을 특징으로 하는 보리의 생장 촉진 방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 처리하는 단계에 있어서,
    상기 균주, 상기 배양액, 및 상기 조성물을 상기 보리에 종자 침지 방법 또는 관주 방법으로 처리하는 것을 포함하는 보리의 생장 촉진 방법.
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