KR20210117595A - 플라보박테리움 속 tch3-2 균주를 유효성분으로 함유하는 식물의 환경 스트레스 내성 증진용 미생물 제제 및 이의 용도 - Google Patents

플라보박테리움 속 tch3-2 균주를 유효성분으로 함유하는 식물의 환경 스트레스 내성 증진용 미생물 제제 및 이의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라보박테리움 속 TCH3-2 균주를 유효성분으로 함유하는 식물의 환경 스트레스 내성 증진용 미생물 제제 및 이의 용도에 관한 것으로, 기탁번호가 KACC92107P인 플라보박테리움 속(Flavobacterium sp.) TCH3-2 균주는 고온 또는 건조 스트레스에 대한 식물의 내성을 증진시킬 수 있으므로 작물의 생산성 향상에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

Description

플라보박테리움 속 TCH3-2 균주를 유효성분으로 함유하는 식물의 환경 스트레스 내성 증진용 미생물 제제 및 이의 용도{Microbial agent for improving environmental stress tolerance of plant comprising Flavobacterium sp. TCH3-2 strain as effective component and uses thereof}
본 발명은 플라보박테리움 속 TCH3-2 균주를 유효성분으로 함유하는 식물의 환경 스트레스 내성 증진용 미생물 제제 및 이의 용도에 관한 것이다.
식물은 생장하면서 병균, 해충, 바이러스 등의 생물학적 스트레스뿐만 아니라 지구환경의 악화에 따라 발생하는 고온, 염해, 건조, 공해, 상처, 냉해, 과다한 광조건, 오존, 과다한 UV 노출 및 삼투성 충격(osmotic shock)과 같은 각종 환경 스트레스를 받게 되며, 상기와 같은 스트레스는 식물의 생장, 발달, 수확량 등에 영향을 미친다. 그 중, 온도는 모든 식물의 생존에 영향을 미칠 수 있는 가장 중요한 요소 중의 하나로서 식물의 생육과 발달에 주요한 원동력으로 작용한다. 지구온난화로 인한 온도 상승에 따른 고온 스트레스는 전세계 많은 지역에서 농업적으로 문제가 되고 있다. 식물체에 미치는 고온 스트레스의 직접적인 영향으로는 단백질의 변성, 집적, 세포막 지질의 유동성 증가 등이 있다. 간접적인 손상으로는 엽록체와 미토콘드리아의 효소가 불활성화되고, 단백질 합성이 저해되며 이미 합성된 단백질이 분해되고 세포막 손상을 일으킨다. 수분 부족으로 인한 건조 스트레스 또한 작물의 생산성을 감소시키는 주된 요인이 된다. 따라서 작물 생산성의 저해요인으로 부각되고 있는 고온 또는 건조 스트레스 상황에서 식물체의 내성을 증진시킬 수 있는 방법의 개발이 요구된다.
한편, 한국등록특허 제0942228호에는 '플라보박테리움 헤르시니움 이피비-씨313 균주를 이용한 식물병 방제제'에 대해 개시하고 있으며, 한국등록특허 제1182103호에는 '토양근권세균 플라보박테리움 균주 GSE09를 포함하는 식물 탄저병 방제용 및 수량증진과 성숙촉진용 조성물 그리고 이를 이용한 탄저병 방제방법'에 대해 개시하고 있다. 하지만, 본 발명의 '플라보박테리움 속 TCH3-2 균주를 유효성분으로 함유하는 식물의 환경 스트레스 내성 증진용 미생물 제제 및 이의 용도'에 대해서는 아직까지 개시된 바가 없다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명자들은 플라보박테리움 속(Flavobacterium sp.) TCH3-2 균주(기탁번호: KACC92107P)를 고추(Capsicum annuum) 또는 토마토(Lycopersicon esculentum) 식재 토양에 각각 처리하고 고온 또는 건조 스트레스를 각각 주었을 때, TCH3-2 균주를 처리하지 않은 대조구에 비해 고온 및 건조 스트레스에 대한 내성이 증진된 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 플라보박테리움 속(Flavobacterium sp.) TCH3-2 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 식물의 환경 스트레스 내성 증진용 미생물 제제를 제공한다.
또한, 본 발명은 플라보박테리움 속(Flavobacterium sp.) TCH3-2 균주 또는 이의 배양액의 유효량을 식물, 식물의 종자 또는 식물 식재 토양에 처리하는 단계를 포함하는 식물의 환경 스트레스 내성을 증진시키는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 플라보박테리움 속(Flavobacterium sp.) TCH3-2 균주를 배양하는 단계를 포함하는 식물의 환경 스트레스 내성 증진용 미생물 제제의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 플라보박테리움 속(Flavobacterium sp.) TCH3-2 균주는 고온 및 건조 스트레스에 대한 식물의 내성을 증진시키므로 작물의 생산성 향상에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
도 1은 플라보박테리움 속(Flavobacterium sp.) TCH3-2 균주를 토마토에 처리하고 건조 스트레스 조건을 처리한 후 물을 주었을 때, 토마토 잎의 시들음 정도를 확인한 결과이다.
도 2는 플라보박테리움 속(Flavobacterium sp.) TCH3-2 균주를 토마토에 처리하고 건조 스트레스 조건을 처리한 후 물을 주었을 때, 건조 스트레스로부터 토마토의 회복을 나타낸 사진이다.
도 3은 플라보박테리움 속(Flavobacterium sp.) TCH3-2 균주를 고추에 처리하고 고온 스트레스 조건에서 생육시켰을 때, 고추의 생존율을 확인한 결과이다. Control: TCH3-2 균주를 처리하지 않고 멸균수를 처리한 대조구.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 플라보박테리움 속(Flavobacterium sp.) TCH3-2 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 식물의 환경 스트레스 내성 증진용 미생물 제제를 제공한다.
본 발명의 플라보박테리움 속 TCH3-2 균주는 작물의 근권토양으로부터 분리하였으며, 국립농업과학원에 2015년 11월 20일자로 기탁된 균주이다(기탁번호: KACC92107P).
본 발명의 식물의 환경 스트레스 내성 증진용 미생물 제제에서, 상기 환경 스트레스는 고온 또는 건조 스트레스일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 상기 고온은 30~40℃일 수 있으며, 바람직하게는 36℃일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 식물의 환경 스트레스 내성 증진용 미생물 제제는 예를 들어 직접 분사가능한 용액, 분말 및 현탁액의 형태 또는 고농축 수성, 유성 또는 다른 현탁액, 분산액, 에멀젼, 유성 분산액, 페이스트, 분진, 흩뿌림 물질 또는 과립제로 제조할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 식물의 환경 스트레스 내성 증진용 미생물 제제는 다양한 형태로 제제화할 수 있다. 상기 제제는 예를 들어 용매 및/또는 담체를 첨가함으로써 제조될 수 있다. 종종, 비활성 첨가제 및 표면-활성 물질, 예를 들어 유화제 또는 분산제를 제제에 혼합한다. 적합한 표면-활성 물질은 방향족 술폰산(예를 들어 리그노술폰산, 페놀-술폰산, 나프탈렌- 및 디부틸나프탈렌술폰산), 지방산, 알킬- 및 알킬아릴술포네이트, 알킬 라우릴 에테르, 지방 알코올 술페이트의 알칼리 금속, 알카라인 토금속, 암모늄염, 술페이트화 헥사-, 헵타- 및 옥타데칸올, 지방 알코올 글리콜 에테르의 염, 술포네이트 나프탈렌 및 이의 유도체, 포름알데히드의 축합물, 나프탈렌 또는 나프탈렌술폰산, 페놀 및 포름알데히드의 축합물, 폴리옥시에틸렌옥틸 페놀 에테르, 에톡실화 이소옥틸-, 옥틸- 또는 노닐페놀, 알킬페닐 또는 트리부틸페닐 폴리글리콜 에테르, 알킬아릴폴리에테르 알코올, 이소트리데실 알코올, 지방 알코올/에틸렌 옥사이드 축합물, 에톡실화 피마자유, 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 또는 폴리옥시프로필렌, 라우릴 알코올 폴리글리콜 에테르 아세테이트, 소르비톨 에스테르, 리그닌-술파이트 폐액 또는 메틸셀룰로오스일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
적합한 고형 담체 물질은 원칙적으로, 모두 다공성이고, 농업적으로 허용가능한 담체, 예를 들어 광물토류(예컨대 실리카, 실리카 겔, 실리케이트, 활석, 고령토, 석회암, 석회, 초크, 보울, 황토, 점토류, 백운석, 규조토류, 황산칼슘, 황산 마그네슘, 산화마그네슘, 분쇄 합성물질), 비료(예컨대 황산암모늄, 인산암모늄, 질산암모늄, 우레아), 식물성 제품(예컨대 곡물 가루, 나무 껍질 가루, 목분(wood meal) 및 견과 껍질 가루) 또는 셀룰로오스 분말일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 상기 고형 담체는 1종류 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.
본 발명의 식물의 환경 스트레스 내성 증진용 미생물 제제는 작물체 흡수 및 효과를 증가시키기 위하여 확산제 및 침투제, 또는 계면활성제와도 혼용이 가능하다.
본 발명은 또한, 플라보박테리움 속(Flavobacterium sp.) TCH3-2 균주(KACC92107P) 또는 이의 배양액의 유효량을 식물, 식물의 종자 또는 식물 식재 토양에 처리하는 단계를 포함하는 식물의 환경 스트레스 내성을 증진시키는 방법을 제공한다.
상기 식물의 환경 스트레스 내성을 증진시키는 방법으로는 상기 플라보박테리움 속 TCH3-2 균주 또는 이의 배양액의 유효량을 식물에 침지하거나 관주, 즉, 분무하여 수행할 수 있다. 침지하는 방법의 경우, 상기 플라보박테리움 속 TCH3-2 균주 또는 이의 배양액의 유효량을 식물체 주변의 토양에 붓거나 또는 종자를 플라보박테리움 속 TCH3-2 균주 또는 이의 배양액의 유효량에 담가둘 수 있다.
본 발명의 '유효량'은 유익한 또는 원하는 결과를 일으키기에 충분한 양으로, 식물의 환경 스트레스 내성을 증가시키기 위해 상기 플라보박테리움 속 TCH3-2 균주 또는 이의 배양액을 물로 균일하게 희석한 후 동력살포기와 같은 적절한 살포장치를 이용하여 식물체 및 경작지에 살포할 수 있다.
본 발명의 식물의 환경 스트레스 내성을 증진시키는 방법에서, 상기 식물은 고추(Capsicum annuum) 또는 토마토(Lycopersicon esculentum)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 상기 환경 스트레스는 전술한 바와 같다.
본 발명은 또한, 플라보박테리움 속(Flavobacterium sp.) TCH3-2 균주(KACC92107P)를 배양하는 단계를 포함하는 식물의 환경 스트레스 내성 증진용 미생물 제제의 제조 방법을 제공한다. 상기 플라보박테리움 속(Flavobacterium sp.) TCH3-2 균주의 배양 방법 및 미생물 제제의 제조 방법은 당업계에 공지된 임의의 방법을 이용할 수 있으며, 특정 방법에 특별히 제한되는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 건조 스트레스에 대한 내성 검정
본 실시예 1에서는 플라보박테리움 속(Flavobacterium sp.) TCH3-2 균주(KACC92107P)가 토마토의 건조 내성에 미치는 영향을 확인하였다. 사용된 토양은 부농 원예용 상토이며, 45×45 ㎟ 포트에 17g씩 옮겨 담은 뒤 토마토 유묘를 정식하였다. 사용한 토마토는 Hawaii 7996 품종이며, 종자를 표면살균한 뒤 사용하였으며, 표면살균은 0.1% 트리톤(Triton) X-100 및 70% 에탄올 용액에 종자를 넣어 1분간 강하게 섞어준 다음 용액을 버리고, 다시 0.1% 트리톤 X-100 및 1% 하이포아염소산나트륨(sodium hypochlorite) 용액에 침지하여 강하게 섞어준 다음 용액을 제거한 후, 멸균수로 5회 이상 충분히 헹궈주었다. 고온고압 멸균된 여과지가 올려진 페트리 디쉬에 표면살균된 토마토 종자를 치상하고 5㎖의 멸균수를 처리한 뒤 광주기 14시간, 암주기 10시간의 조건으로 26~29℃로 조절된 생육실에서 7일간 발아하였다. 7일간 발아된 토마토 종자는 토양이 담겨진 포트에 정식하였다. 종자 발아와 동일한 조건인 생육실에서 2주간 생육한 후, 토양에 정식한 토마토에 TCH3-2 균주(1.35×109 CFU/㎖) 현탁액을 토양 g당 4×108 CFU가 되도록 처리하였고, 대조구는 토마토 유묘에 멸균수만 처리하였으며, 1주일간 더 생육시킨 토마토를 건조 내성 검정에 사용하였다. 건조 스트레스는 동일한 조건의 생육실에서 5일간 물을 주지 않은 후에 다시 이후 5일간 물을 주어 시들은 잎의 회복되는 경향을 관찰하였으며, 매 날짜마다 시들은 잎의 수를 평가하여 토마토 개체당 시들은 잎의 백분율을 기록하였다. 각 처리당 사용한 토마토 식물체는 10개체였다. 토마토는 생육기 동안 증류수를 관주하였고, 건조 스트레스 직후에는 두 시간 간격으로 200㎖씩 2회 침지하였고, 정식 후 생육기와 스트레스 처리 후 관찰하는 동안 증류수 100~200㎖에 1회 침지하였다.
그 결과, TCH3-2 균주를 처리하지 않은 대조구에서는 4일차부터 시들음 현상이 진행되어 5일차에 전체 잎의 80%가 시들음 현상이 진행된 반면, TCH3-2 균주 처리구의 경우 4일차까지 잎 시들음 현상이 전혀 관찰되지 않았고, 5일차에 전체 잎의 50%에서 시들음 현상이 관찰되었으며, 물을 관주한 6일차 시점부터 TCH3-2 균주 처리구에서는 시들음 현상이 점차 감소되어 10일차에 20% 미만까지 감소된 반면, TCH3-2 균주를 처리하지 않은 대조구에서는 물을 관주하여도 시들음 현상이 회복되지 않았다(도 1). 두 처리구 사이의 반복분산검정 결과 TCH3-2 균주 처리구가 무처리에 비해 통계적으로도 유의한 차이기 있음을 확인하였다(p=0.019153). 또한, TCH3-2 균주 무처리구와 TCH3-2 균주 처리구의 생육을 관찰해봤을 때, TCH3-2 무처리구에 물을 재관주한 이후 9일차까지 1개체의 식물체가 건전한 상태로 회복되었지만 대부분의 식물체는 고사하였다. 하지만 TCH3-2 균주 처리구의 경우에는 6일차에 물을 재관주한 시점부터 잎의 시들음이 회복되기 시작하였고, 10일차에는 건조 스트레스 처리를 실시한 10개체 중 9개체가 정상적으로 회복되었다(도 2). 이를 통해, TCH3-2 균주가 건조 스트레스에 대한 토마토의 내성을 부여할 수 있다는 것을 확인하였다.
실시예 2. 고온 스트레스에 대한 내성 검정
플라보박테리움 속(Flavobacterium sp.) TCH3-2 균주에 의한 고추의 고온 저항성을 검정하기 위하여 매운 AR-4 품종을 사용하였다. 종자는 멸균수에 침지하여 발아하였고, 발아된 유묘는 부농 원예용상토가 담긴 45×45 ㎟ 포트로 이식하여 7일간 생육하였다. 이후, 52×52 ㎟ 포트로 정식하여 10일차(1회) 및 27일차(2회)에 109 CFU/㎖로 조정한 TCH3-2 균주 현탁액을 토양 g당 6×107 CFU가 되도록 관주하였다. TCH3-2 균주 2회차 처리 7일 후, 야외 포장으로 이식하였으며, 대조구(control)는 동일한 시기에 멸균수만 처리한 고추를 사용하였다. TCH3-2 균주 처리구 64주와 대조구 50주(총 114주)는 이식 영역에 따른 3반복이 되도록 무작위로 포장에 이식한 후 14주간 생육시키며 자연 발생적인 고온을 유도하였다. 고추는 주간 25-28℃, 야간 18-22℃인 온도 범위에서 최적 생육을 할 수 있고, 개화기에는 30℃ 이상이면 개화와 착과에 악영향을 미친다. 고사 식물체를 계수한 월(달)의 평균 최고 기온 31.8℃와 평균 최저 기온이 23.4℃로 생육 적온보다 높은 기온이 유지되었으며, 계수 직전 4일간 평균 최고 기온이 36℃와 평균 최저 기온이 25.2℃로 생육 적온과 비교하여 매우 큰 차이를 보였다. 높은 고온기와 맑은 날씨가 이어질 때 식물체를 계수한 결과, 도 3에 개시한 바와 같이 멸균수만 처리한 대조구는 42.5% 생존한 반면, TCH3-2 균주 처리구에서는 69.4% 생존한 것을 확인하였다. 이를 통해, TCH3-2 균주가 고추에 자연발생할 수 있는 고온 스트레스에 대한 내성을 부여할 수 있다는 것을 확인하였다.
농업생명공학연구원 KACC92107P 20151120

Claims (7)

  1. 플라보박테리움 속(Flavobacterium sp.) TCH3-2 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 식물의 환경 스트레스 내성 증진용 미생물 제제.
  2. 제1항에 있어서, 상기 균주는 기탁번호가 KACC92107P인 것을 특징으로 하는 식물의 환경 스트레스 내성 증진용 미생물 제제.
  3. 제1항에 있어서, 상기 환경 스트레스는 고온 또는 건조 스트레스인 것을 특징으로 하는 식물의 환경 스트레스 내성 증진용 미생물 제제.
  4. 플라보박테리움 속(Flavobacterium sp.) TCH3-2 균주 또는 이의 배양액의 유효량을 식물, 식물의 종자 또는 식물 식재 토양에 처리하는 단계를 포함하는 식물의 환경 스트레스 내성을 증진시키는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 환경 스트레스는 고온 또는 건조 스트레스인 것을 특징으로 하는 식물의 환경 스트레스 내성을 증진시키는 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 균주는 기탁번호가 KACC92107P인 것을 특징으로 하는 식물의 환경 스트레스 내성을 증진시키는 방법.
  7. 플라보박테리움 속(Flavobacterium sp.) TCH3-2 균주를 배양하는 단계를 포함하는 식물의 환경 스트레스 내성 증진용 미생물 제제의 제조 방법.
KR1020200034003A 2020-03-19 2020-03-19 플라보박테리움 속 tch3-2 균주를 유효성분으로 함유하는 식물의 환경 스트레스 내성 증진용 미생물 제제 및 이의 용도 KR102360511B1 (ko)

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