KR20030035709A - Method for production of chitinase using Metarhizium genus microorganism - Google Patents

Method for production of chitinase using Metarhizium genus microorganism Download PDF

Info

Publication number
KR20030035709A
KR20030035709A KR1020010068128A KR20010068128A KR20030035709A KR 20030035709 A KR20030035709 A KR 20030035709A KR 1020010068128 A KR1020010068128 A KR 1020010068128A KR 20010068128 A KR20010068128 A KR 20010068128A KR 20030035709 A KR20030035709 A KR 20030035709A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
medium
chitinase
chitin
microorganism
produced
Prior art date
Application number
KR1020010068128A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박호용
손광희
신동하
Original Assignee
주식회사 인섹트 바이오텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 인섹트 바이오텍 filed Critical 주식회사 인섹트 바이오텍
Priority to KR1020010068128A priority Critical patent/KR20030035709A/en
Priority to PCT/KR2002/002041 priority patent/WO2003038081A1/en
Publication of KR20030035709A publication Critical patent/KR20030035709A/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/24Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2)
    • C12N9/2402Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2) hydrolysing O- and S- glycosyl compounds (3.2.1)
    • C12N9/2405Glucanases
    • C12N9/2434Glucanases acting on beta-1,4-glucosidic bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y302/00Hydrolases acting on glycosyl compounds, i.e. glycosylases (3.2)
    • C12Y302/01Glycosidases, i.e. enzymes hydrolysing O- and S-glycosyl compounds (3.2.1)
    • C12Y302/01014Chitinase (3.2.1.14)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/24Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2)
    • C12N9/2402Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2) hydrolysing O- and S- glycosyl compounds (3.2.1)
    • C12N9/2405Glucanases
    • C12N9/2434Glucanases acting on beta-1,4-glucosidic bonds
    • C12N9/2442Chitinase (3.2.1.14)

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Abstract

PURPOSE: A method for producing chitinase using a microorganism Metarhizium sp. is provided, thereby the chitinase can be mass-produced, so that the chitinase can be useful for prevention of the growth of harmful insects in soil. CONSTITUTION: The method for producing chitinase comprises culturing a microorganism Metarhizium sp. in a medium, wherein the microorganism Metarhizium sp. is Metarhizium anisopliae HY-2(KCTC 0156BP); the medium contains carbon sources, nitrogen sources and inorganic substances; the carbon source is at least one material selected from the group consisting of glucose, corn starch, saccharose, molasses, wheat bran, starch, colloidal chitin and rice bran; the nitrogen source is at least one material selected from the group consisting of yeast extract, soybean flour, corn steep liquor, malt extract, P. brevitarsis powder and peptone; and the inorganic substance is at least one material selected from the group consisting of KCl, MgSO4, FeSO4, K2HPO4 and NaNO3.

Description

메타리지움 속 미생물을 이용하여 키틴분해효소를 생산하는 방법{Method for production of chitinase using Metarhizium genus microorganism}Method for production of chitinase using Metarhizium genus microorganism}

본 발명은 메타리지움(Metarhizium) 속 미생물을 이용하여 키틴분해효소(chitinase)를 생산하는 방법, 탄소원, 질소원 및 무기질로 구성되는 상기 메타리지움 속 미생물 또는 그가 생산하는 키틴분해효소를 생산하기 위한 배지, 상기 배지를 이용하여 메타리지움 속 미생물과 그가 생산하는 키틴분해효소를 대량 생산하는 방법 및 상기 메타리지움 속 미생물과 그가 생산하는 키틴분해효소를 이용하여 토양해충을 방제하는 방법에 관한 것이다.The present invention is a method for producing chitinase using a microorganism of Metarhizium , a carbon source, a nitrogen source and a mineral for producing the chitin microorganism or chitinase produced by the same A medium, a method for mass production of microorganisms in the medium and chitinases produced by using the medium, and a method for controlling soil pests using the microorganisms in the medium and chitinases produced by the medium .

곤충은 환경에 대한 적응력이 뛰어나며 현재 지구상의 생물 중에서 가장 많은 종을 차지하고 있다(Wilson, O. and F.N. Peter.,Biodiversity., 1989, Washington, D.C. Natl. Acad. Press). 이러한 곤충들 중에서 일부 해충은 상업적으로 중요한 다양한 농경 작물에 많은 손실을 일으키고 있으며, 이러한 해충을 방제하기 위해서 예전부터 화학살충제가 많이 사용되어 왔으나, 화학살충제는 광범위한 스펙트럼으로 인해서 이로운 익충 및 해충에 있는 기생충과 같은 비목적 미생물도 박멸하였다. 또한, 화학살충제를 자주 사용하는 경우에 상기 화학살충제에 반복적으로 노출된 목적 해충이 화학살충제에 대한 내성을 가질 수 있으며, 아울러 화학살충제 성분은 인체에 해로운 단점을 가지고 있다.Insects are adaptable to the environment and are currently the largest species of life on earth (Wilson, O. and FN Peter., Biodiversity ., 1989, Washington, DC Natl. Acad. Press). Some of these insects are causing a great deal of loss in a variety of commercially important agricultural crops, and chemical pesticides have long been used to control these pests, but chemical pesticides are beneficial parasites in beneficial insects and pests due to their broad spectrum. Undesired microorganisms such as In addition, when the pesticide is often used, the target pest repeatedly exposed to the pesticide may have resistance to the chemical pesticide, and the chemical pesticide component has a disadvantage in that it is harmful to the human body.

한편, 골프장은 넓은 면적의 잔디와 각종 목본류 및 초본류로 이루어져 있어 해충발생의 양상이 다를 뿐만 아니라 이러한 특수한 생태계에 적응하는 해충들이 해마다 증가하고 있는 추세이다. 이들 중 풍뎅이류는 장미과(Rossaceae)나 버드나무과(Salicaceae), 참나무과(Fagaceae), 자작나무과(Betulaceae), 단풍나무과(Aceraceae)의 수종 등 42과 186 종류의 식물을 가해하는 광식성 해충인데, 성충은 수목이나 작물의 잎을 가해하고, 유충은 잔디의 뿌리를 가해하여 골프장의 주요 해충으로 인식되고 있다. 그 외에도 성충이 야간에 그린에 잠입 후 탈출하면서 토사를 배출시켜 골프공의 흐름을 방해하는 간접적인 문제도 야기한다(이 등. 1997. 주둥무늬차색풍뎅이의 기주식물과 기주선호도. 한응곤지. 36(2): 156-165; 이동운. 2000. 골프장에서 주둥무늬차색풍뎅이,Adoretus tenuimaculatus)와 기주식물간의 상호관계에 관한 연구; 박사학위논문). 잔디를 비롯한 상업적으로 중요한 다양한 농경 작물에 해를 입히는 풍뎅이류를 비롯한 토양해충은 뿌리를 가해하는 유충이 문제가 되고 있는 실정이다. 골프장 잔디에서 발생하여 서식하고 있는 풍뎅이 해충의 유충은 직접적으로 잔디 뿌리를 가해함으로서 잔디를 고사시킬 뿐 만 아니라 간접적으로 이 해충의 유충을 먹이로 하는 조류로 인해 잔디가 파헤쳐짐으로서 잔디의 품질 보존에 나쁜 영향을 미치고 있다.On the other hand, the golf course is composed of a large area of grass, various wood and herbaceous plants not only differ in the appearance of pests, but also the trend of increasing the number of pests that adapt to this particular ecosystem each year. Among them, the Scarab is a photogenic pest that affects 42 and 186 species of plants, including the species Rossaceae, Salicaceae, Fagaceae, Betaceae, and Aceraceae. It adds to the leaves of trees and crops, and the larvae add to the roots of grass and are recognized as the main pests of golf courses. In addition, adult insects sneak into the green at night and escape, causing indirect problems that impede the flow of golf balls and hinder the flow of golf balls (Lee et al., 1997. Host plants and host preferences of mule beetles. (2): 156-165; Lee Dong-Woon 2000. A Study on the Correlation between Adoretus tenuimaculatus and Host Plants in Golf Course; Doctoral dissertation). Soil pests, including scarabs, which cause grass and other commercially important agricultural crops, are becoming problematic. The larvae of the scarab pests that live in the grass of the golf course not only kill the grass by directly applying the grass roots, but also indirectly destroy the grass by the algae that feed on the larvae. It's bad.

현재 풍뎅이류의 해충을 방제하기 위한 잔디용으로 품목 고시되어 있는 유기인계 살충제로는 메프유제, 그로메유제 및 에토프입제 등이 있으나, 상기 농약들은 난 부화기(1령기)에 처리해야 하므로 1령기의 방제시기를 놓칠 경우 방제가 잘 되지 않으며, 잔디 토양 내 농약침투를 용이하게 하기 위해서 토양 관주식으로 처리함으로서 농약에 의해 잔디가 약해지고, 농약의 잦은 사용에 의한 농약사용량의 증가 등의 문제점이 있다(대한민국 특허출원 1999-15472).Organophosphorus insecticides that are currently reported for grasses to control pests of scarabs include mep emulsion, grome emulsion, and etope preparation, but the pesticides must be treated in egg incubators (1st stage). If the control period is missed, the control is not good, and the soil is weakened by pesticide treatment by soil irrigation in order to facilitate the penetration of pesticides in the turf soil, and there is a problem such as an increase in pesticide use due to frequent use of the pesticide. (Korean patent application 1999-15472).

토양해충 방제를 위해서 우리나라에선 골프장 잔디 및 인삼밭을 가해하는 풍뎅이 유충 뿐만 아니라, 온실가루이, 배추좀나방, 거세미나방 및 벼멸구 등의 방제에 많은 노력을 하고 있으나, 방제를 위해서는 많은 비용이 들고 화학살충제로 인한 환경 오염의 문제 등으로 인해서 어려운 점을 겪고 있다. 이에, 종래에 사용되고 있는 화학살충제에 의한 토양 및 수질오염, 인체에 대한 독성 및 환경호르몬 피해, 저항성 해충 출현, 유용천적의 감소 등으로 인한 피해를 최소화하기 위한 환경친화적 해충방제의 필요성이 증대되고 있다.In order to control soil pests in Korea, we are working hard to control not only scarab larvae that affects golf course grass and ginseng fields, but also greenhouse dust, cabbage moth, castrated moth, and rice hopper. Due to the problem of environmental pollution caused by the problem is difficult. Accordingly, the necessity of environmentally friendly pest control to minimize the damage caused by soil and water pollution by chemical pesticides used in the past, toxic and environmental hormone damage to humans, the appearance of resistant pests, reduction of useful natural enemies, etc. are increasing. .

환경친화적 해충방제로서 곤충병원성 미생물(insect pathogenic microorganism)을 사용하는 방법이 있는데, 이러한 곤충병원성 미생물은 곤충에만 특이적인 살충력을 가지고 있으며 사람이나 가축, 식물에는 전혀 해가 없으면서 대상해충을 효과적으로 방제할 수 있는 특성이 있다.As an environmentally friendly pest control, there is a method using insect pathogenic microorganisms. These insect pathogenic microorganisms have insecticidal properties specific to insects and can effectively control target pests without harm to humans, livestock or plants. There is a characteristic.

곤충 표피층의 대부분을 차지하는 원표피층은 주로 탄수화물인 키틴(chitin)과 단백질로 구성되어 있지만 무기이온, 지질, 색소 및 효소 등도 발견된다. 원표피층의 성질은 곤충의 종이나 표피층 종류에 따라 매우 다른데, 이는 키틴과 단백질의 함량 및 경화반응 여부에 따라 그 성질이 크게 달라지기 때문이다. 단백질은표피층의 기계적 성질을 좌우하고 키틴은 표피층의 골격을 형성하기 때문에 키틴 분자들의 길이나 조직에 따라 표피층의 성질이 달라진다.The epidermal layer, which accounts for most of the insect epidermal layer, is composed mainly of carbohydrate chitin and protein, but inorganic ions, lipids, pigments and enzymes are also found. The properties of the original epidermal layer are very different depending on the species of the insect species or the epidermal layer, because the properties of chitin and protein vary greatly depending on the amount of chitin and protein. Proteins influence the mechanical properties of the epidermal layer and chitin forms the backbone of the epidermal layer, so the properties of the epidermal layer vary depending on the length and tissue of the chitin molecules.

키틴은 곤충을 포함한 모든 절지동물의 외골격과 진균의 세포벽에 풍부하게 존재하며 N-아세틸글루코자민(N-acetylglucosamine) 단위체들이 β-1,4 결합으로 이루어지는 긴 사슬의 탄수화물로, 곤충의 경우 외원표피층 중의 30-50%를 차지한다. 또한 곤충의 경우 키틴은 체벽, 기관계, 전장과 후장 등에 있는 표피층의 구성성분이며, 곤충의 체벽표피층은 대부분 키틴분자가 반대 방향으로 달리는 알파-키틴(α-chtin)으로 이루어져 있다. 상기 키틴섬유에서 같은 분자 내는 물론 분자간에 수소결합이 형성되어 얇은 키틴판이 만들어진다. 분자 내의 모든 수산기는 물론 아마이드기도 수소결합을 형성한다. 보통 6-7개의 키틴분자가 하나의 키틴판을 만들고 3 개의 키틴판이 모여 하나의 키틴미소섬유(직경 2.5-3.0 mm)를 형성하며 이웃 키틴판에 있는 키틴 분자간에는 수소결합을 하여 안정적인 구조를 유지한다.Chitin is abundant in the exoskeleton and fungal cell walls of all arthropods, including insects, and is a long-chain carbohydrate in which N-acetylglucosamine units are composed of β-1,4 bonds. Account for 30-50% of the total. In the case of insects, chitin is a constituent of the epidermal layer in the body wall, organ system, full length and rear intestine, and the body wall epidermal layer of the insect is composed of alpha-chitin in which chitin molecules run in opposite directions. In the chitin fibers, hydrogen bonds are formed in the same molecule as well as between molecules to form a thin chitin plate. All hydroxyl groups in the molecule as well as amide groups form hydrogen bonds. Normally 6-7 chitin molecules make one chitin plate, and three chitin plates form one chitin microfiber (2.5-3.0 mm in diameter) and maintain a stable structure by hydrogen bonding between chitin molecules in neighboring chitin plates. do.

이러한 키틴을 분해하는 효소로는 키틴분해효소(Chitinase)가 있는데 일반적으로 기본 식물 키틴분해효소(basic plant chitinase), 엑소-절단 β-N-아세틸글루코스아미니다제(exo-cleaving β-N-acetylglucosaminidase) 및 박테리아(bacteria), 효모(yeast) 및 오이(cucumber) 키틴분해효소의 세가지 종류로 나뉘어진다(Henrissat, B.,Drot. seq. data Anal., 1990, 3:523-526).An enzyme that degrades chitin is chitinase, which is generally a basic plant chitinase or exo-cleaving β-N-acetylglucosaminidase. And bacteria, yeast and cucumber chitinases (Henrissat, B., Drot. Seq. Data Anal ., 1990, 3: 523-526).

살충력을 가진 곤충병원 미생물이 30-50% 정도의 키틴을 함유하고 있는 곤충의 외원표피층을 분해를 할 수 있다면 효과적인 살충효과를 나타낼 수 있다. 즉,키틴분해효소를 생산하는 곤충병원 미생물을 이용하면 효과적으로 해충을 방제할 수 있다.If insecticide microorganisms with insecticidal properties can decompose the outer epidermal layer of insects containing about 30-50% chitin, it can show an effective insecticidal effect. In other words, using insect pathogenic microorganisms that produce chitinase can effectively control pests.

이에, 본 발명자들은 메타리지움(Metarhizium) 속 미생물이 키틴분해효소를 생산함을 발견하고, 상기 미생물 균체 및 그가 생산하는 키틴분해효소를 대량 생산할 수 있는 배지를 제조하여 메타리지움 속 미생물 및 그가 생산하는 키틴분해효소를 대량 생산하여 이를 토양해충을 방제하는 데 사용함으로써 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors found that the microorganisms of Metarhizium produce chitinase, and produced a medium capable of mass-producing the microbial cells and chitinases produced by the microorganisms of Metarhizium and its microorganisms. The present invention has been completed by producing a large amount of chitinase to be produced and used to control soil pests.

본 발명의 목적은 메타리지움(Metarhizium) 속 미생물을 이용하여 키틴분해효소를 생산하는 방법, 상기 미생물 및 그가 생산하는 키틴분해효소를 대량 생산하기 위한 배지, 상기 배지를 이용하여 메타리지움 속 미생물과 그가 생산하는 키틴분해효소를 대량 생산하는 방법 및 상기 메타리지움 속 미생물과 그가 생산하는 키틴분해효소를 이용하여 토양해충을 방제하는 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is a method for producing chitinase using a microorganism of Metarhizium , a medium for mass production of the microorganism and chitinase produced by the microorganism, And it provides a method for mass production of chitinases he produces and a method for controlling soil pests using the microorganisms in the metastasis and chitinases he produces.

도 1은 메타리지움 아니소필에(Metarhizium anisopliae) HY-2 균주를 전자현미경으로 관찰한 사진이고, Figure 1 is a photograph of the electron microscope ( Metharhizium anisopliae ) HY-2 strains observed,

도 2는 메타리지움 아니소필에 HY-2 균주가 키틴 함유배지에서 키틴을 분해하는 것을 나타낸 사진이고, Figure 2 is a photograph showing that the HY-2 strain in the medium anisophyll decomposes chitin in the chitin-containing medium,

도 3은 본 발명의 액체 배지에서 배양한 메타리지움 아니소필에 HY-2 균주의 균체량을 나타낸 그래프이고, Figure 3 is a graph showing the cell mass of the HY-2 strain in the medium anisophyl cultured in the liquid medium of the present invention,

■: 배양 4일 후에 회수, ▩ : 배양 8일 후에 회수,■: 4 days after culture, 배양: 8 days after culture,

1 : 사카로스(Saccharose) 3%, NaNO30.3%,1: Saccharose 3%, NaNO 3 0.3%,

2 : 사카로스 3%, NaNO30.3%, 효모추출물 0.5%,2: saccharose 3%, NaNO 3 0.3%, yeast extract 0.5%,

3 : 콜로이달 키틴 2%, NaNO30.3%, 효모추출물 0.5%,3: colloidal chitin 2%, NaNO 3 0.3%, yeast extract 0.5%,

4 : 밀기울 2%, NaNO30.3%, 5 : 쌀겨 2%, NaNO30.3%,4: Bran 2%, NaNO 3 0.3%, 5: Rice bran 2%, NaNO 3 0.3%,

6 : 전분 3%, NaNO30.3%, 7 : 포도당 3%, NaNO30.3%,6: starch 3%, NaNO 3 0.3%, 7: glucose 3%, NaNO 3 0.3%,

8 : 사카로스 3%, 대두분(Soybean meal) 0.74%,8: saccharose 3%, soybean meal 0.74%,

9 : 사카로스 3%, 파마메디아(Pharmamedia) 0.52%,9: 3% saccharose, 0.52% of Pharmamedia,

10 : 사카로스 3%, 흰점박이 꽃무지 분말 2%,10: saccharose 3%, white spotted flower powder 2%,

도 4는 본 발명의 액체 배지에서 배양된 메타리지움 아니소필에 HY-2 균주에서 키틴분해효소를 생산하는 정도를 나타낸 그래프이고, Figure 4 is a graph showing the degree of production of chitinase in the HY-2 strain cultured in the medium anisophyl cultured in the liquid medium of the present invention,

■: 배양 4일 후에 회수, ▩ : 배양 8일 후에 회수,■: 4 days after culture, 배양: 8 days after culture,

1 : 사카로스(Saccharose) 3%, NaNO30.3%,1: Saccharose 3%, NaNO 3 0.3%,

2 : 사카로스 3%, NaNO30.3%, 효모추출물 0.5%,2: saccharose 3%, NaNO 3 0.3%, yeast extract 0.5%,

3 : 콜로이달 키틴 2%, NaNO30.3%, 효모추출물 0.5%,3: colloidal chitin 2%, NaNO 3 0.3%, yeast extract 0.5%,

4 : 밀기울 2%, NaNO30.3%, 5 : 쌀겨 2%, NaNO30.3%,4: Bran 2%, NaNO 3 0.3%, 5: Rice bran 2%, NaNO 3 0.3%,

6 : 전분 3%, NaNO30.3%, 7 : 포도당 3%, NaNO30.3%,6: starch 3%, NaNO 3 0.3%, 7: glucose 3%, NaNO 3 0.3%,

8 : 사카로스 3%, 대두분(Soybean meal) 0.74%,8: saccharose 3%, soybean meal 0.74%,

9 : 사카로스 3%, 파마메디아(Pharmamedia) 0.52%,9: 3% saccharose, 0.52% of Pharmamedia,

10 : 사카로스 3%, 흰점박이 꽃무지 분말 2%,10: saccharose 3%, white spotted flower powder 2%,

도 5는 본 발명의 고체 배지에서 배양한 메타리지움 아니소필에 HY-2 균주의 균체량 및 상기 균주에서 생산된 키틴분해효소를 나타낸 그래프이다. 5 is a graph showing the cell mass of the HY-2 strain and chitinase produced by the strain in the medium anisophyl cultured in the solid medium of the present invention.

●: 번식체(propagules), ▲: 스포어(포자, spore),●: propagules, ▲: spores,

■: 키틴, ◆: 키틴분해효소■: chitin, ◆: chitinase

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 메타리지움(Metarhizium) 속 미생물을 이용하여 키틴분해효소(chitinase)를 생산하는 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing chitinase by using a microorganism of the genus Metarhizium .

또한, 본 발명은 상기 메타리지움 속 미생물 및 그가 생산하는 키틴분해효소를 대량으로 생산하기 위한 배지를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a medium for producing a large amount of the microorganisms in the medium and chitinase produced therein.

또한, 본 발명은 상기 메타리지움 속 미생물 및 그가 생산하는 키틴분해효소를 이용하여 토양해충을 방제하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for controlling soil pests by using the microorganisms in the medium and chitinase produced therein.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 메타리지움(Metarhizium) 속 미생물을 이용하여 키틴분해효소(chitinase)를 생산하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing chitinase by using a microorganism of the genus Metarhizium .

본 발명의 메타리지움 속 미생물은 토양 해충에 대하여 살충력을 가지는 유효한 곤충병원성 미생물로서, 곤충병원성 미생물에 의해 감염되어 죽은 곤충들 또는 토양해충이 서식하는 토양 시료로부터 분리할 수 있다. 본 발명자들은 상기의 방법으로 분리한 곤충병원 미생물을 "메타리지움 아나소필에(Metarhizium anisopliae) HY-2"라 명명하고, 이를 1995년 3월 10일자로 한국생명공학연구원 유전자 은행에 기탁하였다(수탁번호 : KCTC 0156BP).The microorganism of the genus of the present invention is an effective insectogenic pathogenic microorganism having insecticidal properties against soil pests, and can be separated from soil samples in which insects or soil pests infected by insect pathogenic microorganisms inhabit. The inventors named the insect pathogenic microorganism isolated by the above method " Metarhizium anisopliae HY-2" and deposited it on March 10, 1995 to the Korea Biotechnology Research Institute Gene Bank ( Accession No .: KCTC 0156BP).

상기에서 분리한 곤충병원성 미생물인 메타리지움 아나소필에 HY-2는 키틴을 함유하는 배지에서 배양하였을 때 키틴을 분해하는 키틴분해효소를 생산하여 키틴 분해산물을 탄소원으로 이용하여 생장한다. 상기와 같이 키틴을 탄소원으로 이용하여 생장할 수 있는 메타리지움 속 미생물을 이용하여 키틴분해효소를 생산한다(도 2참조).HY-2, which is isolated from the above-described insect pathogenic microorganisms, meta-analysium, produces chitinase, which degrades chitin when cultured in a medium containing chitin, and grows using chitin degradation products as a carbon source. As described above, chitinase is produced using a microorganism in the metabium that can grow using chitin as a carbon source (see FIG. 2 ).

또한, 본 발명은 상기 메타리지움 속 미생물 및 그가 생산하는 키틴분해효소를 대량으로 생산하기 위한 배지를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a medium for producing a large amount of the microorganisms in the medium and chitinase produced therein.

본 발명의 메타리지움 속 미생물 및 그가 생산하는 키틴분해효소를 대량으로 생산하기 위한 배지는 탄소원, 질소원 및 무기질을 물에 혼합하여 제조된다.The medium for producing a large amount of microorganisms in the metabium of the present invention and chitinase produced by the medium is prepared by mixing a carbon source, a nitrogen source, and a mineral with water.

본 발명에서는 탄소원으로 포도당, 옥수수녹말, 사카로스, 당밀, 밀기울, 전분, 콜로이달 키틴 및 쌀겨로 이루어진 군으로부터 하나 또는 둘 이상을 선택하여 사용할 수 있고, 그 중에서 포도당, 옥수수녹말, 사카로스, 당밀, 밀기울 또는 쌀겨를 사용하는 것이 바람직하며, 밀기울 또는 쌀겨를 이용하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 질소원으로는 효모추출물, 콩가루, 옥수수 침지, 말트 추출물, 흰점박이 꽃무지 분말 및 펩톤으로 이루어진 군으로부터 하나 또는 둘 이상을 선택하여 사용할 수 있고, 그 중에서 효모추출물, 콩가루, 옥수수침지, 말트 추출물 또는 펩톤을 사용하는 것이 바람직하고, 무기질로는 염화 칼륨(KCl), 인산 이칼슘(K2HPO4), 황산 마그네슘(MgSO4), 황산 제1철(FeSO4) 및 질산 나트륨(NaNO3)로 이루어진 군으로부터 하나 또는 둘 이상을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 배지는 탄소원의 농도를 2-30 중량%; 질소원의 농도를 1-10 중량%; 무기질의 농도를 0.01-2 중량%로 포함하는 것이 바람직하다.In the present invention, one or more selected from the group consisting of glucose, corn starch, saccharose, molasses, bran, starch, colloidal chitin and rice bran can be used as a carbon source, and among them, glucose, corn starch, saccharose and molasses. It is preferable to use bran or rice bran, and more preferably to use bran or rice bran. In addition, as a nitrogen source, one or two or more selected from the group consisting of yeast extract, soy flour, corn immersion, malt extract, white spotted flower powder and peptone can be used, and among them, yeast extract, soy flour, corn immersion, malt extract Or it is preferable to use peptone, the mineral group is composed of potassium chloride (KCl), dicalcium phosphate (K2HPO4), magnesium sulfate (MgSO 4 ), ferrous sulfate (FeSO 4 ) and sodium nitrate (NaNO 3 ) It is preferable to select one or more than from and use. The medium of the present invention has a concentration of 2-30% by weight of the carbon source; 1-10% by weight of the nitrogen source; It is preferable to include the concentration of the mineral in 0.01-2% by weight.

또한, 본 발명의 메타리지움 속 미생물 및 그가 생산하는 키틴분해효소를 대량으로 생산하기 위한 배지는 밀기울 및 쌀겨를 물에 혼합하여 제조되고, 상기와 같이 밀기울 및 쌀겨를 이용할 경우에는 질소원 및 무기질은 포함되지 않아도 가능하다. 본 발명의 배지는 밀기울 : 쌀겨 : 물의 비를 1-10 : 1-10 : 1-10 비로 혼합하여 제조하는 것이 바람직하다.In addition, the medium for producing a large amount of microorganisms in the metabium of the present invention and chitinase produced by the medium is prepared by mixing bran and rice bran in water, and when using the bran and rice bran as described above, the nitrogen source and minerals are It does not need to be included. The medium of the present invention is preferably prepared by mixing the ratio of bran: rice bran: water in a ratio of 1-10: 1-10: 1-10.

상기에서 제조한 배지를 이용하여 메타리지움 속 미생물을 배양하면 메타리지움 속 미생물 균체 및 상기 메타리지움 속 미생물에서 생산되는 키틴분해효소가 대량 생산된다.When culturing the microorganisms in the medium using the medium prepared above, the mass of the microorganisms in the medium and the chitinase produced by the microorganisms in the medium.

본 발명의 배지에서는 25일 이후까지 메타리지움 아니소필에 균주 및 그가 생산하는 키틴분해효소가 지속적으로 생산되었으며, 상기 결과로부터 본 발명의 배지를 이용하여 균주를 배양하면 경제적으로 이들을 대량 생산할 수 있다(도 5참조).In the medium of the present invention, strains and chitinases produced by the medium were continuously produced in the medium anisophyll until 25 days later, and the cultures of the strains using the medium of the present invention can be economically produced in large quantities. (See FIG. 5 ).

또한, 본 발명은 상기 메타리지움 속 미생물 및 그가 생산하는 키틴분해효소를 이용하여 토양해충을 방제하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for controlling soil pests by using the microorganisms in the medium and chitinase produced therein.

곤충의 외벽을 형성하는 주성분인 키틴을 분해하는 능력을 살충력의 간접적인 지표로 삼을 수 있는데, 본 발명의 메타리지움 속 미생물은 키틴분해효소를 생산하며(도 2참조), 상기 키틴분해효소는 곤충의 외원표피층의 대부분을 차지하는 키틴을 분해하여 토양해충에 대한 살충력을 나타내게 된다. 따라서, 본 발명의 메타리지움 속 미생물 및 그가 생산하는 키틴분해효소는 토양해충 방제에 유용하게 사용될 수 있다.The ability to decompose chitin, which is the main component that forms the outer wall of insects, can be used as an indirect indicator of insecticidal activity. The microorganism in the metabium of the present invention produces chitinase (see FIG. 2 ), and the chitinase Decomposes chitin, which occupies most of the outer epidermal layer of insects, and shows insecticidality against soil pests. Therefore, the microorganism of the genus of the present invention and chitinase produced by the present invention can be usefully used for soil pest control.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are merely to illustrate the invention, but the content of the present invention is not limited to the following examples.

<실시예 1> 토양으로부터 미생물의 분리Example 1 Isolation of Microorganisms from Soil

본 발명자들은 토양해충에 대해 살충력을 갖는 유효한 곤충병원 미생물을 분리하기 위하여, 야외에서 곤충병원 미생물에 의해 감염되어 죽은 곤충들을 채집하는 방법과 토양해충 서식 토양 시료로부터 분리하는 방법을 병행하였다. 곤충병원 미생물에 감염되어 죽은 토양해충은 멸균수에 희석하여 현탁액을 0.1 ㎖를 취하여표 1과 같은 미생물검정배지(DTM 배지; Dermatophyte 검정배지)에 도말하였다. 그리고 토양 시료로부터 미생물 균주를 분리하기 위하여 채취된 토양시료 0.1 g을 5 ㎖ 멸균수에 현탁시킨 후 미생물검정배지에 도말하였다. 상기 미생물검정배지를 30℃에서 5일간 배양시킨 후, 선별 분리하여 새 미생물검정배지에 접종하여 동일조건에서 배양하였다.In order to isolate effective insect pathogenic microorganisms having insecticidal properties against soil pests, the present inventors combined a method of collecting insects killed by insect pathogenic microorganisms in the open air and a method of separating from a soil pest inhabited soil sample. Soil pests infected with insect pathogenic microorganisms were diluted in sterile water, 0.1 ml of the suspension was plated on microbial assay medium (DTM medium; Dermatophyte assay medium) as shown in Table 1 . In order to separate the microbial strain from the soil sample, 0.1 g of the collected soil sample was suspended in 5 ml sterile water and plated on a microbial assay medium. The microbial assay medium was incubated at 30 ° C. for 5 days, then separated and inoculated in a new microbial assay medium and cultured under the same conditions.

성분ingredient 양 (%)Volume (%) 포도당(Glucose)Glucose 22 소이톤(Soytone)Soytone 1One 페놀 레드(Phenol Red)Phenolic Red 0.020.02 사이클로헥시미드(Cycloheximide)Cycloheximide 0.050.05 클로헥시미드(Chloheximide)Chloheximide 0.010.01 젠타마이신(Gentamycine)Gentamycine 0.010.01 아가(Agar)Agar 1.51.5 아세톤(Acetone,w/w)Acetone (w / w) 22 증류수Distilled water 93.4193.41

그 결과, 토양해충에 대해 살충력을 갖는 유효한 곤충병원 미생물을 선별하였고, 상기 미생물을 메타리지움 아니소필에(Metarhizium anisopliae)로 동정하였다. 본 발명자들은 상기에서 분리한 곤충병원 미생물을 "메타리지움 아니소필에 HY-2"로 명명하고, 이를 1995년 3월 10일에 한국생명공학연구원 내 유전자은행에 기탁하였다(수탁번호; KCTC 0156BP). 메타리지움 아니소필에 HY-2 균주를 전자현미경으로 관찰한 사진을도 1에 나타내었다.As a result, an effective insect pathogenic microorganism having insecticidal properties against soil pests was selected and identified as Metarhizium anisopliae . The present inventors named the insect pathogenic microorganism isolated above as "HY-2 in mesodium anisophyl", and deposited it on March 10, 1995 to the Gene Bank in Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology (Accession Number; KCTC 0156BP). ). The photo of observation of the HY-2 strain on the metaphysis anisophyl under an electron microscope is shown in FIG. 1 .

<실시예 2> 메타리지움 아니소필에 HY-2 균주의 보관 및 배양Example 2 Storage and Cultivation of HY-2 Strains in Metasidium Anisome

본 발명자들은 상기 실시예 1에서 분리한 메타리지움 속 균주를 보관하고, 상기 균주를 대량으로 배양하기 위한 전배양을 위해서표 2에 표기한 것과 같은 자팩(Czapek-Dox broth; DIFCO 사)에 효모 추출물이 포함된 CDAY 배지를 이용하였다.The present inventors stored the strains of the metastasis isolated in Example 1, yeast in a zapak (Czapek-Dox broth; DIFCO Co., Ltd.) as shown in Table 2 for pre-culture for culturing the strain in large quantities CDAY medium containing the extract was used.

성분ingredient 양 (%)Volume (%) 자팩(Czaek-Dox broth)Jacek-Dox broth 박토 사카로스(Bacto saccharose)Bacto saccharose 33 질산 나트륨(Sodium nitrate, NaNO3)Sodium nitrate (NaNO 3 ) 0.30.3 인산 이칼륨(Dipotassium phosphate, K2HPO4)Dipotassium phosphate (K 2 HPO 4 ) 0.10.1 황산 마그네슘(Mangnessium sulfate, MgSO4)Manganese sulfate (MgSO 4 ) 0.050.05 염화 칼륨(potassium chloride, KCl)Potassium chloride (KCl) 0.050.05 황산 제1철(Ferrious sulfate, FeSO4)Ferrous sulfate, FeSO 4 0.0010.001 효모 추출물(Yeast extract)Yeast extract 0.50.5

메타리지움 속 균주의 보관은 2% 한천(agar)을 함유한 CDAY 평판 배지를 이용하였다. 26℃에서 포자가 형성할 때까지 15일 정도를 키우고 난 다음, 미생물의 균사가 피어있는 배지를 멸균된 스틱(stick)형 시약스푼을 이용하여 블록(block)을 만들어 잘라낸 다음 시약스푼을 직각으로 세워 삼면을 찍고 안 찍은 한 면을 살짝 뜬 다음에 10% 글리세롤(glycerol)이 들어있는 용기에 넣어 -70℃의 저온고에 보관을 하였다. 미생물의 배양은 CDAY 배지에 121℃에서 20분간 고압멸균을 하고 난 다음, 균을 접종하고 26℃에서 4일간 180 rpm으로 진탕 배양을 하였다.Storage of the strains of the metabium was used CDAY plate medium containing 2% agar (agar). After 15 days of incubation at 26 ° C until the spores are formed, the medium containing the mycelia of microorganism is bloomed using a sterile stick reagent spoon to cut a block, and then the reagent spoon is perpendicular to each other. The three sides were taken and one side was taken slightly, and then placed in a container containing 10% glycerol and stored at a low temperature of -70 ° C. Microbial culture was autoclaved for 20 minutes at 121 ℃ in CDAY medium, and then inoculated with bacteria and shake culture at 180 rpm for 4 days at 26 ℃.

<실시예 3> 메타리지움 아니소필에 HY-2 균주의 키틴분해효소(chitinase) 생산 분석Example 3 Analysis of Chitinase Production of HY-2 Strain in Metaphysis Anisome

본 발명자들은 상기 실시예 1에서 분리한 메타리지움 아니소필에 HY-2가 키틴분해효소를 생산하는지 알아보기 위하여 탄소원으로 키틴을 유일하게 함유하는 콜로이달 키틴(colloidal chitin) 배지를 만들어 확인하였다. 먼저, 콜로이달 키틴을 제조하기 위하여, 새우 껍질로부터 분리된 키틴 20 g을 40℃에서 염산 200 ㎖를 첨가하여 약 30분 동안 용해시켰다. 키틴이 완전히 용해된 후 5℃의 멸균수 2 ℓ를 첨가하여 침전시키고, 여과지를 통하여 콜로이달 키틴의 부유물을 여과한 다음 pH가 5.0이 될 때까지 세척을 반복하여 콜로이달 키틴을 제조하였다. 다음으로 10%의 콜로이달 키틴 용액에 한천 2%를 혼합하여 121℃에서 20분 동안 멸균함으로써 콜로이달 키틴 배지를 제조하였다.The present inventors made and identified a colloidal chitin medium containing chitin as the carbon source in order to determine whether HY-2 produces chitinase in the metaphysis anisofil isolated in Example 1 above. First, to prepare colloidal chitin, 20 g of chitin isolated from shrimp shells were dissolved for about 30 minutes by adding 200 ml of hydrochloric acid at 40 ° C. After the chitin was completely dissolved, 2 L of sterile water at 5 ° C. was added to precipitate, and the suspension of colloidal chitin was filtered through a filter paper, and the washing was repeated until pH was 5.0 to prepare colloidal chitin. Next, a colloidal chitin medium was prepared by mixing 2% agar with 10% colloidal chitin solution and sterilizing at 121 ° C. for 20 minutes.

본 발명자들은 상기에서 제조한 콜로이달 키틴 배지에 메타리지움 아니소필에 HY-2 균주를 도말하였다. 콜로이달 키틴 배지는 탄소원으로 키틴을 유일하게 함유하는 배지이므로 키틴을 분해하는 효소를 생산하는 미생물일 경우 키틴분해효소를 생산하여 키틴을 분해해서 키틴 분해산물을 탄소원으로 이용하여 미생물이 생장함을 확인함으로서, 상기 배지에서 생존이 가능한 미생물은 키틴분해효소를 생산하는 것임을 알 수 있다.The present inventors plated HY-2 strain in the metaphysis anisophyl to the colloidal chitin medium prepared above. Since colloidal chitin medium is the only medium containing chitin as a carbon source, microorganisms that produce chitin-degrading enzymes produce chitinase to decompose chitin and use chitin-decomposition products as carbon sources to confirm that microorganisms grow. By doing so, it can be seen that the microorganisms capable of surviving in the medium produce chitinase.

본 발명자들은 콜로이달 키틴 배지에 메타리지움 아니소필에 HY-2 균주를 도말하면 콜로이달 키틴을 함유한 한천배지에 투명환이 생기는 것을 확인함으로서, 상기 실시예 1에서 분리한 메타리지움 아니소필에 HY-2 균주는 키틴분해효소를 생산하는 미생물임을 알 수 있었다(도 2).The present inventors confirmed that when the HY-2 strain was smeared on the metabolic anisophil in the colloidal chitin medium, a transparent ring was formed on the agar medium containing the colloidal chitin, and thus, the mesorium anisofil separated in Example 1 The HY-2 strain was found to be a microorganism producing chitinase ( FIG. 2 ).

<실시예 4> 메타리지움 아니소필에 HY-2 균체 및 키틴분해효소 생산을 위한 배지의 제조Example 4 Preparation of Medium for Production of HY-2 Cells and Chitinase in Metadium Anisome

본 발명자들은 상기 실시예 1에서 분리한 메타리지움 아니소필에 HY-2 균체 및 상기 메타리지움 아니소필에 HY-2에서 생산되는 키틴분해효소를 경제적으로 대량 생산할 수 있는 배지를 제조하였다.The present inventors prepared a medium capable of economically mass-producing chitinases produced in HY-2 cells in the meth-2 anisofil isolated in Example 1 and HY-2 in the meth-2 anisofil.

메타리지움 아니소필에 HY-2 균체를 대량 생산하기 위하여, 대량화가 용이한 액체배양을 위한 배지를 하기표 3과 같이 자팩(Czapeck), 효모추출물, 키틴, 밀기울(Wheat bran), 쌀겨(Rice bran), 전분(Starch), 포도당(Glucose), 면실박 및 흰점박이 꽃무지 분말(P. brevitarsis powder)을 이용하여 제조하였다. 구체적으로, 상기 실시예 2의 자팩 배지에서 박토 사카로스, 질산 나트륨, 효모 추출물 제외한기본배지에 표 3의 구성 성분을 첨가하여 배지를 제조하였다.In order to mass-produce HY-2 cells in the metaphysis anisophyl, a medium for easy cultivation of liquid culture was prepared as Czapeck, yeast extract, chitin, wheat bran, rice bran as shown in Table 3 below. It was prepared using bran), starch, glucose (Glucose), cottonseed foil and white spotted flower powder (P. brevitarsis powder). Specifically, the medium was prepared by adding the constituents of Table 3 to the basic medium except for the bacto saccharose, sodium nitrate, and yeast extract in the zappa medium of Example 2.

배지조성Badge composition 구 성Configuration 1One 사카로스(Saccharose) 3%, NaNO30.3%Saccharose 3%, NaNO 3 0.3% 22 사카로스 3%, NaNO30.3%, 효모추출물 0.5%Saccharose 3%, NaNO 3 0.3%, Yeast Extract 0.5% 33 콜로이달 키틴 2%, NaNO30.3%, 효모추출물 0.5%Colloidal Chitin 2%, NaNO 3 0.3%, Yeast Extract 0.5% 44 밀기울 2%, NaNO30.3%Bran 2%, NaNO 3 0.3% 55 쌀겨 2%, NaNO30.3%Rice bran 2%, NaNO 3 0.3% 66 전분 3%, NaNO30.3%Starch 3%, NaNO 3 0.3% 77 포도당 3%, NaNO30.3%Glucose 3%, NaNO 3 0.3% 88 사카로스 3%, 대두분(Soybean meal) 0.74%Saccharose 3%, Soybean Meal 0.74% 99 사카로스 3%, 파마메디아(Pharmamedia) 0.52%Saccharose 3%, Pharmamedia 0.52% 1010 사카로스 3%, 흰점박이 꽃무지 분말 2%3% saccharose, 2% white spotted flower powder 기본배지Default medium K2HPO40.1%, MgSO40.05%, KCl 0.05%, FeSO40.001%K 2 HPO 4 0.1%, MgSO 4 0.05%, KCl 0.05%, FeSO 4 0.001%

<실시예 5> 메타리지움 아니소필에 HY-2 균체 증식 분석Example 5 HY-2 Cell Growth Proliferation in Metadium Anisome

본 발명자들은 상기 실시예 4에서 제조한 배지를 이용하여 메타리지움 아니소필에 HY-2의 증식 정도를 알아보았다. 구체적으로, 각 배지 조성물 100 ㎖에 상기 균주를 접종한 후 1 ℓ 삼각플라스크에서 배양하였다. 종균농도는 3% 였으며 180 rpm, 26℃에서 배양을 하였으며, 배양 4일과 8일째에 회수하여 건조중량을 정량하였다. 건조 중량의 측정은 배양액 10 ㎖를 5,000 rpm으로 15분 동안 원심분리한 후 상등액을 제거하고 침전물을 획득하였다. 획득한 침전물에 증류수 5 ㎖를 첨가한 후 5,000 rpm에서 15분 동안 원심분리한 후 상등액을 버린 다음 회수한 침전물에 2 ㎖의 증류수를 첨가한 후 미리 무게를 측정한 디쉬에 넣은 후 50℃에서 2-4일간 건조한 후 무게를 측정하였다.The present inventors used the medium prepared in Example 4 to determine the degree of proliferation of HY-2 in mesorium anisophyl. Specifically, the strain was inoculated into 100 ml of each medium composition and then cultured in a 1 L Erlenmeyer flask. The spawn concentration was 3%, and cultured at 180 rpm and 26 ° C. The dry weight was quantified by recovering on the 4th and 8th day of culture. The dry weight was measured by centrifugation of 10 ml of the culture at 5,000 rpm for 15 minutes, after which the supernatant was removed and a precipitate was obtained. 5 ml of distilled water was added to the obtained precipitate, followed by centrifugation at 5,000 rpm for 15 minutes, the supernatant was discarded, and 2 ml of distilled water was added to the collected precipitate. After drying for 4 days the weight was measured.

그 결과, 자팩 기본 배지 및 밀기울이 첨가된 배지를 제외한 모든 실험구에서 배양 4일째의 메타리지움 아니소필에 HY-2 균체 생산성이 배양 8일째보다 높아서 액상배양에 의한 배양시간의 단축으로 생산성 향상이 이루어졌다(도 3). 배지 성분별 균체 생산성은 흰점박이 꽃무지(P. brevitarsis) 분말이 포함된 배지에서 가장 높았고, 그 다음으로 효모 추출물, 면실박, 쌀겨, 대두분(Soybean meal), 포도당의 순이었다. 키틴, 전분, 밀기울은 액상에서의 균체 생산성이 낮았다. 2% 흰점박이 꽃무지 분말을 사용한 경우에 자연상태의 곤충과 비슷한 조성으로 인해 특히 균체 생산성이 높았는데 이때 10 ㎖ 배지당 0.5 g 이상의 균체량이 관찰되었다.As a result, the productivity of HY-2 cells was higher than the 8th day of cultivation in the medium anisophyl on the 4th day of culture except the Zappa base medium and the medium to which bran was added, thereby improving productivity by reducing the culture time by liquid culture. This was done ( FIG. 3 ). Cell production was highest in the medium containing P. brevitarsis powder, followed by yeast extract, cottonseed meal, rice bran, soybean meal, and glucose. Chitin, starch and bran had low cell productivity in the liquid phase. In the case of 2% white spotted flower powder, the yield of cells was particularly high due to the composition similar to that of natural insects. At this time, the amount of cells over 0.5 g per 10 ml medium was observed.

<실시예 6> 키틴분해효소의 생산성 분석Example 6 Productivity Analysis of Chitinase

곤충의 외벽을 형성하는 주성분인 키틴을 분해하는 능력을 살충력의 간접적 지표로 삼을 수 있는데, 본 발명자들은 상기 실시예 4에서 제조한 키틴분해효소를 대량으로 생산하기 위한 배지 조성물을 이용하여 키틴분해효소의 생산성을 분석하였다.The ability to decompose chitin, which is the main component that forms the outer wall of insects, can be used as an indirect indicator of insecticidal activity. The present inventors have used chitin decomposition using a medium composition for mass production of chitinase prepared in Example 4. The productivity of the enzyme was analyzed.

키틴분해효소의 측정은 야나이의 방법(Yanai, K., et al.,J. Bacteriol., 1992, 174; 7398-7460)에 따라 수행하였다. 구체적으로, 0.5% 콜로이달 키틴 250 ㎕, 0.2 M 소듐 아세테이트 버퍼(sodium acetate buffer, pH 4) 250 ㎕와 조효소액 500 ㎕를 포함하는 반응 혼합물을 37℃에서 2시간 동안 방치하였다. 이 혼합물을원심분리 후 500 ㎕의 상등액을 취한 다음, 0.8 M 보릭산(boric acid) 100 ㎕를 첨가하고 1 M NaOH 용액 100 ㎕를 첨가하여 pH를 10.2로 맞추었다. 시험관을 3분 동안 중탕 반응한 다음 DMAB(p-dimethylaminobenzaldehyde) 용액(DMAB 1 g을 1% 염산을 포함한 빙초산 100 ㎖ 속에 녹여서 제조) 3 ㎖를 첨가하여 20분 동안 방치하여 발색시킨 후, 585 nm에서 흡광도를 측정하였다. 키틴분해효소 1 유니트(unit)는 분당 1 μmole에 해당하는 N-아세틸-글루코사민(N-acetyl-glucosamine)을 생성하는 효소량으로 정의하였다.The determination of chitinase was performed according to Yanai's method (Yanai, K., et al., J. Bacteriol ., 1992, 1747398-7460). Specifically, the reaction mixture containing 250 μl of 0.5% colloidal chitin, 250 μl of 0.2 M sodium acetate buffer (pH 4) and 500 μl of coenzyme solution was left at 37 ° C. for 2 hours. The mixture was centrifuged to obtain 500 μl of supernatant, then 100 μl of 0.8 M boric acid was added and 100 μl of 1 M NaOH solution was added to adjust the pH to 10.2. After the reaction tube was stirred for 3 minutes, 3 ml of DMAB (p-dimethylaminobenzaldehyde) solution (prepared by dissolving 1 g of DMAB in 100 ml of glacial acetic acid containing 1% hydrochloric acid) was added and allowed to stand for 20 minutes, followed by color development at 585 nm. Absorbance was measured. One unit of chitinase was defined as the amount of enzyme that produces N-acetyl-glucosamine corresponding to 1 μmole per minute.

그 결과, 키틴을 배지로 사용하였을 경우 높은 효소생산능을 보였다. 상기 결과는 기질로 사용한 키틴에 의해 효소생산이 유도된 것을 보여준다. 그리고 효모 추출물과 쌀겨, 흰점박이 꽃무지(P. brevitarsis) 분말을 사용했을 때 좋은 생산성을 보였으며(도 4), 또한 탄소원 및 질소원의 종류가 키틴 분해효소의 생성에 중요한 인자로 작용함을 알 수 있었다.As a result, the use of chitin as a medium showed a high enzyme production capacity. The results show that enzyme production was induced by chitin used as a substrate. And yeast extract, rice bran, white spotted radish ( P. brevitarsis ) powder showed good productivity ( Fig. 4 ), and also the carbon source and nitrogen source was found to play an important factor in the production of chitin degrading enzyme Could.

상기 결과로부터, 균체 생산성 실험과 키틴 분해효소 생산성 실험을 비교해 볼 때, 키틴 분해효소만을 생성하는 조건에서는 배지성분에 키틴을 첨가해 주는 것이 좋으나, 해충 방제용으로 살균력을 증진시키기 위하여 균체량과 키틴 분해효소의 생성량 및 산업적, 경제적으로 사용이 용이한 배지 성분을 고려할 때에는 효모추출물과 쌀겨가 좋은 배지임을 알 수 있다.From the above results, in comparison with the cell productivity test and chitin degrading enzyme productivity test, it is preferable to add chitin to the media components under the condition of producing only chitin degrading enzyme, but in order to improve the bactericidal power for controlling pests, Considering the production amount of the enzyme and the media components that are easy to use industrially and economically, it can be seen that yeast extract and rice bran are good media.

<실시예 7> 균체 증진 및 키틴분해효소 생산을 위한 배지 조성물의 제조 및 생산성분석<Example 7> Preparation and productivity analysis of the medium composition for cell growth and chitinase production

본 발명에서는 균체량과 키틴분해효소를 동시에 대량 생산하기 위하여, 고체 배지 조성물을 제조하였다. 구체적으로, 산업용 고체 배지 조성물은 밀기울 4 ㎏, 쌀겨 2 ㎏ 및 물 3 ㎏을 6분간 혼합시킨 후 750 g 정량으로 고압 살균용 비닐 팩(pack)에 넣고 봉인(sealing)하였다. 그 후 121℃에서 30 분간 고압 멸균하고, 충분히 식은 산업용 배지에 전배양을 한 액체 배지 0.01-1%를 접종하였다. 균주의 배양은 항온항습기로 26℃, 50% 습도와 명조건으로 조절을 하여 배양을 하였다. 전배양을 한 배양액 10 ㎖(3.38 X 104cfu/g)를 접종하여 28℃의 항온실에서 배양하였으며, 생균수, 번식체(propagule)의 수요 측정, 곰팡이 세포의 주성분인 키틴양에 의한 간접 정량 및 키틴분해효소의 생성을 관찰하였다.In the present invention, in order to mass-produce cell mass and chitinase simultaneously, a solid medium composition was prepared. Specifically, the industrial solid medium composition was mixed with 4 kg of wheat bran, 2 kg of rice bran and 3 kg of water for 6 minutes, and then sealed in a high-pressure sterilized plastic pack at 750 g. Thereafter, the mixture was autoclaved at 121 ° C. for 30 minutes and inoculated with 0.01-1% of the precultured liquid medium to a sufficiently cooled industrial medium. Cultivation of the strain was incubated with a constant temperature and humidity control at 26 ℃, 50% humidity and light conditions. 10 ml (3.38 X 10 4 cfu / g) of pre-cultured cultures were inoculated and cultured in a constant temperature room at 28 ° C. Measurement of viable cell count, demand of propagules, and indirect by the amount of chitin, the main component of fungal cells Quantitative and production of chitinases were observed.

생균수를 측정하기 위하여 항생제가 포함되어 있는 항생배지와 일반배지를 각각 10-3에서 10-7배로 희석을 하고 난 다음 100 ㎕를 접종하여 26℃에서 배양하였고 다음날부터 균수를 측정하였다. 항생배지는 자팩 한천배지(Czapck-Dox agar, DIFCO 사)에 1.5%/ℓ의 생육억제제인 옥시갈(Oxygall)을 넣고표 4에 기재된 비율로 항생제를 첨가하여 제조하였다.In order to measure the number of viable cells, antibiotic medium and general medium containing antibiotics were diluted from 10 -3 to 10 -7 times, respectively, and then inoculated with 100 µl and incubated at 26 ° C. Antibiotic medium was prepared by adding 1.5% / l growth inhibitor Oxygall (Oxygall) to Zappa agar medium (Czapck-Dox agar, DIFCO Co., Ltd.) and adding antibiotics in the ratios shown in Table 4 .

성분ingredient 양 (㎎/㎖)Amount (mg / ml) 앰피실린(Ampicilin)Ampicillin 5050 나키딕스산(Nakidix acid)Nakidix acid 1010 로즈 벤갈(Rose Bengal)Rose Bengal 5050

일반배지에서는 일반적인 오염도를 확인하였으며, 항생제를 포함한 미생물검정배지에서는 실질적인 오염균과 메타리지움 아니소필에 HY-2 균주의 수를 측정하였다. 메타리지움 아니소필에 HY-2 균주의 경우에는 박테리아를 포함한 오염균보다 느리게 자라며 2-3일 정도 시간이 지난 후에 확인할 수 있었다.In general medium, general contamination level was confirmed, and in microbiological assay medium containing antibiotics, the number of HY-2 strains was measured in the actual contaminant and metabium anisofil. Metaphysis anisole HY-2 strain was found to grow slower than contaminants including bacteria and after 2-3 days.

번식체의 수는 400 배율 광학현미경으로 관찰되는 포자수를 헤모사이토미터(hemocytometer, 100 ㎛ depth)를 사용하여 계산하였다. 키틴양에 의한 곰팡이 세포의 간접 정량은 다음과 같은 방법을 사용하였다. 키틴을 건조시켜 막자사발로 분쇄한 후 40 메쉬(mesh)의 체로 거른 후, 상기 시료를 10 N HCl로 실온에서 3시간 동안 분해하고, 다시 80℃에서 24시간 동안 반응시켜 N-아세틸글루코사민(N-acetylglucosamine)으로 분해하였다. 상기 분해물에 아세틸 아세톤 시약(acetyl acetone reagent)을 넣고 20분간 끓인 후, 이것을 냉각시켜 65℃에서 10분 동안 에탄올(ethanol)과 에리치 시약(Erhlich reagent)으로 발색시켜 530 nm에서 흡광도를 측정하였다.The number of propagules was calculated using a hemocytometer (hemocytometer, 100 μm depth) observed in a 400 magnification optical microscope. Indirect quantification of fungal cells by chitin amount was used as follows. The chitin was dried, ground in a mortar and then sieved through a 40 mesh sieve, and the sample was decomposed with 10 N HCl for 3 hours at room temperature, and then reacted at 80 ° C. for 24 hours to react with N-acetylglucosamine (N -acetylglucosamine). After the acetyl acetone reagent was added to the digested product and boiled for 20 minutes, the resultant was cooled and developed with ethanol and an Erhlich reagent for 10 minutes at 65 ° C., and the absorbance was measured at 530 nm.

그 결과, 25일 이후까지 메타리지움 아니소필에 HY-2 균주가 자라는 것을 확인하였으며, 키틴분해효소는 25일 이후에도 계속적으로 생산됨을 확인하였다. 산업용으로 사용이 용이한 밀기울과 쌀겨의 배지에서 균체는 1X108cfu/g, 키틴분해효소는 370 mU/g로 생산되었고, 상기 결과로부터 본 발명의 배지 조성물을 이용하여균주를 배양하면 경제적으로 대량 생산할 수 있음을 알 수 있었다(도 5).As a result, it was confirmed that the HY-2 strain grows in the metaphysis anisophyl until after 25 days, and chitinase was continuously produced after 25 days. In the medium of wheat bran and rice bran, which is easy to use for industrial use, cells were produced at 1 × 10 8 cfu / g and chitinase was 370 mU / g. It can be seen that it can produce ( FIG. 5 ).

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 메타리지움 속 미생물은 본 발명의 배지를 이용하여 메타리지움 속 미생물을 배양하면 메타리지움 속 미생물 균체 및 상기 미생물에서 생산되는 키틴분해효소를 경제적으로 대량 생산하여 토양해충 방제에 용이하게 사용될 수 있다.As described above, the microorganism of the genus of the present invention, when culturing the microorganisms of the medium using the medium of the present invention economically mass production of the microbial cells of the medium and chitinase produced by the microorganisms It can be easily used for soil pest control.

Claims (11)

메타리지움 속(Metarhizium sp.) 미생물을 이용하여 키틴분해효소(chitinase)를 생산하는 방법.Method of producing chitinase by using Metatarzium sp. 제 1항에 있어서, 메타리지움 속 미생물은 메타리지움 아나소필에(Metarhizium anisopliae) HY-2(수탁번호 ; KCTC 0156BP)인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the genus microorganism is Metarhizium anisopliae HY-2 (Accession Number; KCTC 0156BP). 탄소원, 질소원 및 무기질을 물에 혼합하여 제조한 제 1항의 메타리지움 속 미생물 또는 그가 생산하는 키틴분해효소를 생산하기 위한 배지.A medium for producing a microorganism of claim 1, which is produced by mixing a carbon source, a nitrogen source, and a mineral with water, or a chitinase produced by the same. 제 3항에 있어서, 상기 탄소원으로는 포도당, 옥수수녹말, 사카로스, 당밀, 밀기울, 전분, 콜로이달 키틴 및 쌀겨로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 것을 특징으로 하는 배지.4. The medium according to claim 3, wherein the carbon source is one or more selected from the group consisting of glucose, corn starch, saccharose, molasses, bran, starch, colloidal chitin and rice bran. 제 3항에 있어서, 상기 질소원으로는 효모추출물, 콩가루, 옥수수 침지, 말트 추출물, 흰점박이 꽃무지 분말 및 펩톤으로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 것을 특징으로 하는 배지.4. The medium according to claim 3, wherein the nitrogen source is one or more selected from the group consisting of yeast extract, soy flour, corn immersion, malt extract, white spotted powder powder and peptone. 제 3항에 있어서, 상기 무기질로는 염화 칼륨(KCl), 황산 마그네슘(MgSO4), 황산 제1철(FeSO4), 인산 이칼슘(K2HPO4) 및 질산 나트륨(NaNO3)으로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 것을 특징으로 하는 배지.The method of claim 3, wherein the mineral is selected from the group consisting of potassium chloride (KCl), magnesium sulfate (MgSO 4 ), ferrous sulfate (FeSO 4 ), dicalcium phosphate (K2HPO4) and sodium nitrate (NaNO 3 ). A medium characterized by one or more than one. 제 3항에 있어서, 상기 탄소원, 질소원 및 무기질은 탄소원의 농도를 2-30 중량%; 질소원의 농도를 1-10 중량%; 무기질의 농도를 0.01-2 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 배지.4. The method of claim 3, wherein the carbon source, the nitrogen source and the inorganic material have a concentration of 2-30 wt%; 1-10% by weight of the nitrogen source; A medium comprising the inorganic concentration of 0.01-2% by weight. 밀기울 및 쌀겨를 물에 혼합하여 제조한 제 1항의 메타리지움 속 미생물 또는 그가 생산하는 키틴분해효소를 생산하기 위한 배지.A medium for producing a microorganism of the metabium of claim 1, which is prepared by mixing bran and rice bran in water or a chitinase produced by the same. 제 8항에 있어서, 밀기울 : 쌀겨 : 물의 비를1-10 : 1-10 : 1-10 비로 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 배지.The medium according to claim 8, wherein the medium is prepared by mixing a ratio of bran: rice bran: water in a ratio of 1-10: 1-10: 1-10. 제 3항의 배지 조성물을 이용하여 제 1항의 메타리지움 속 미생물 또는 그가 생산하는 키틴분해효소를 대량으로 생산하는 방법.A method of producing a large amount of microorganisms in the metabium of claim 1 or chitinases produced by the medium composition of claim 3. 메타리지움 속 미생물 또는 그가 생산하는 키틴분해효소를 이용하여 토양해충을 방제하는 방법.A method of controlling soil pests using microorganisms in metarium or chitinase produced by them.
KR1020010068128A 2001-11-02 2001-11-02 Method for production of chitinase using Metarhizium genus microorganism KR20030035709A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020010068128A KR20030035709A (en) 2001-11-02 2001-11-02 Method for production of chitinase using Metarhizium genus microorganism
PCT/KR2002/002041 WO2003038081A1 (en) 2001-11-02 2002-11-02 Method for production of chitinase using metarhizium genus microorganism

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020010068128A KR20030035709A (en) 2001-11-02 2001-11-02 Method for production of chitinase using Metarhizium genus microorganism

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20030035709A true KR20030035709A (en) 2003-05-09

Family

ID=19715637

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020010068128A KR20030035709A (en) 2001-11-02 2001-11-02 Method for production of chitinase using Metarhizium genus microorganism

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20030035709A (en)
WO (1) WO2003038081A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200071452A (en) * 2018-12-11 2020-06-19 대한민국(농촌진흥청장) Microbial agent for control of Plutella xylostella larva using Metarhizium anisopliae FT319 and its culture media

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2859798A1 (en) * 2011-12-19 2013-06-27 Novozymes Bioag A/S Bio-pestcide methods and compositions
CN105918355A (en) * 2016-04-29 2016-09-07 山东胜伟园林科技有限公司 Special green muscardine fungus insecticide for preventing and treating Pleonomus canaliculatus, and preparation method thereof
BR112020017450A2 (en) 2018-02-26 2020-12-22 Locus Agriculture Ip Company, Llc MATERIALS AND METHODS TO CONTROL PEST INSECTS USING ENTOMOPATHOGENIC FUNGI

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1067613A (en) * 1996-08-27 1998-03-10 Nitto Denko Corp Pest extermination using insect-pathogenic mould and pest-exterminating preparation using therefor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200071452A (en) * 2018-12-11 2020-06-19 대한민국(농촌진흥청장) Microbial agent for control of Plutella xylostella larva using Metarhizium anisopliae FT319 and its culture media

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003038081A1 (en) 2003-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kamil et al. Isolation and identification of rhizosphere soil chitinolytic bacteria and their potential in antifungal biocontrol
US6280719B1 (en) Antifungal biocontrol agents, a process for preparing and treating the same
Ibrahim et al. Effect of artificial culture media on germination, growth, virulence and surface properties of the entomopathogenic hyphomycete Metarhizium anisopliae
SK13062001A3 (en) Biologically pure culture, an agent, an isolated metabolite, a supernatant, partially purified fraction, a water soluble substance, method for producing fungicidal supernatant, method for partial purifying of supernatant, method for increasing insecticidal activity
El-Mehalawy et al. Influence of maize root colonization by the rhizosphere actinomycetes and yeast fungi on plant growth and on the biological control of late wilt disease
JPH0532514A (en) Process of producing pathogenic fungus preparation for controlling harmful living material and method for its production and use
KR20090077052A (en) Microorganism capable of controlling plant diseases and plant disease-controlling agent using the microorganism
Boyle et al. Endophyte-host interactions III. Local vs. systemic colonization
KR100812649B1 (en) -12 A novel Streptomyces sp. VSV-12 KCTC 10936BP active against plant fungal pathogens and preparation of microbial pesticide
Chae et al. Control of late blight (Phytophthora capsici) in pepper plant with a compost containing multitude of chitinase-producing bacteria
US20060257373A1 (en) Antifungal formulation containing Streptomyces s.p.p., method for preparing the composition and relevant use
US20060018883A1 (en) Microbial preparation &amp; method for preventing and curing the bacterial wilt the plant and its use
Bhadani et al. Metabolomics of extracellular compounds and parasitic enzymes of Beauveria bassiana associated with biological control of whiteflies (Bemisia tabaci)
US9624467B2 (en) Biocontrol formulation containing Streptomyces spp., method for preparing the formulation and relevant use
WO2001052655A2 (en) Materials and methods for biological control of soilborne pathogens
JP4792685B2 (en) An entomopathogenic fungus with a broad host range
Tozlu et al. The investigation of the biological control of Icerya purchasi Maskell, 1878 (Hemiptera: Margarodidae) with entomopathogenic fungi and bacteria
KR101535893B1 (en) New microorganism Bacillus amyloliquefaciens CC110 and Microbial agent biopesticide containing the same
Wei et al. Characterization of rhizosphere Pseudomonas chlororaphis IRHB3 in the reduction of Fusarium root rot and promotion of soybean growth
KR100890013B1 (en) Bacillus subtilis kkg-1 and microbial agent and biopesticide containing the same
Abdullah et al. Improving the efficiency of Bacillus thuringiensis against insects of different feeding habits by plasmid transfer technique
KR20020031961A (en) Streptomyces kasugaensis GBA-0927
Hussain et al. Metabolites Composition of Bacillus subtilis HussainT-AMU Determined by LC-MS and Their Effect on Fusarium Dry Rot of Potato Seed Tuber.
KR20030035709A (en) Method for production of chitinase using Metarhizium genus microorganism
Siddiqui et al. Biocontrol of wilt disease complex of pigeon pea (Cajanus cajan (L.) Millsp.) by isolates of Pseudomonas spp

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application