KR20220067077A - 식물의 저항성을 증진시키는 바실러스 잔톡실리 균주 및 이의 용도 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 식물의 저항성을 증진시키는 신규한 바실러스 메소나에 균주 및 이의 용도에 관한 것으로, 다양한 스트레스에 대한 식물의 저항성 증진 효과가 우수한 바실러스 잔톡실리(Bacillus zanthoxyli) HS1 균주(기탁번호 : KCTC18833P), 상기 균주 또는 그 배양액 등을 포함하는 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물, 상기 균주를 사용한 식물의 스트레스 저항성 증진 방법 및 상기 균주를 사용한 식물의 생장 촉진 방법에 관한 것이다.
본 발명의 균주는 식물의 스트레스 저항성의 우수한 증가 효과를 보여, 이를 이용하여 고온과 염류집적 환경 또는 병원균이 존재하는 식물 생장이 불리한 환경하에서도 식물이 잘 성장할 수 있도록 하여 식물 생산량을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 균주는 식물의 스트레스 저항성의 우수한 증가 효과를 보여, 이를 이용하여 고온과 염류집적 환경 또는 병원균이 존재하는 식물 생장이 불리한 환경하에서도 식물이 잘 성장할 수 있도록 하여 식물 생산량을 증가시킬 수 있다.
Description
본 발명은 식물의 저항성, 질병 발생 억제 및 생육을 증진시키는 바실러스 잔톡실리 HS1 균주 및 이의 용도에 관한 것이며, 다양한 비생물적 스트레스 중에서도 염스트레스에 대한 내성 및 식물병에 대한 식물의 저항성 증진, 생육증진 효과가 우수한 바실러스 잔톡실리(Bacillus zanthoxyli) HS1(기탁번호: KCTC18833P) 및 이를 이용한 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물, 식물의 스트레스 저항성 증진 방법 및 식물 생장 촉진 방법에 관한 것이다.
통계청이 2018년에 발표한 자료에 의하면 대한민국의 시설하우스 재배 면적은 약 51,997ha였으며 경남지역이 약 9,566ha로 가장 많고 뒤를 이어 경북지역이 약 9,004ha, 충남지역이 약 7,939ha 그리고 경기지역이 약 6,507ha로 집계되었다고 한다. 대한민국 농촌진흥청은 전체 시설재배지 중 약 55%가 염류집적에 의한 피해를 보고 있는 것으로 추정하고 있다.
농경지에서 이러한 염류집적은 무분별한 화학비료 사용, 농약의 사용이 주요 원인으로 볼 수 있으며, 시설재배지의 경우에는 배수에 의한 집적이 주요 원인이 되는 것으로 볼 수 있다. 특히 화학비료를 사용하게 되는 경우 강우량이 증발산량보다 적은 토양인 시설재배지에서는 Ca2+, Mg2+, K+, Na+ 등이 용탈되지 않고 토양 염류집적이 발생하게 된다. 이를 통해 토양경화가 일어나고 식물체 뿌리 생장이 저해되어 균형 있게 양분을 흡수하지 못하게 된다. 염류집적에 따른 간접적인 피해로는 토양의 미생물상이 변화하여 식물의 생육환경을 변화시켜 식물의 생장 및 작황에 부정적 영향을 줄 수 있다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위해 전통육종 및 유전자변형으로 염스트레스에 저항성을 가지는 식물(작물)이 개발되고 있다. 하지만 각각 시간 및 비용측면에 있어 많은 투자를 필요로 한다. 특히, 유전자변형 생물체에 대한 품종허가가 쉽지 않으며 유전자변형 생물체에 대한 부정적 인식으로 인해 적절한 문제 해결방안이 되기 어렵다.
최근 식물생육촉진근권세균(PGPR; plant growth promoting rhizobacteria)을 이용하여 식물의 염 저항성을 증진시키는 연구가 증가하는 추세이고, 대표적인 미생물로 아조스피릴륨(Azospirillum), 버크홀데리아(Burkholderia), 라이조비움(Rhizobium), 슈도모나스(Pseudomonas), 아세토박터(Acetobacter) 및 바실러스(Bacillus) 속 등에 속하는 미생물이 식물의 염스트레스에 대한 내성을 증진시키는 연구결과가 발표되고 있다.
토양에 서식하는 미생물 중 많은 종류는 식물생육촉진, 물질순환 및 환경정화 등의 측면에서 중요한 역할을 수행하고 있다. 이중에서 식물과 공생채를 만들어 공기중의 질소를 고정하는 뿌리혹박테리아, 식물의 인산흡수를 촉진하는 균근균과 균과 식물 생육촉진을 돕는 근권세균이나, 병해충억제에 관련된 미생물에 대한 연구가 수행되어 이들을 미생물제제로 활용하고자 하는 시도가 여러 분야에서 이루어지고 있다.
미생물제제는 살아있는 미생물과 경우에 따라서는 접종균을 흡착한 담체, 접종균 활성화를 위한 유기영양원, 그 외의 보조제로 구성되어 있지만, 효과를 가지는 주된 성분은 제제 원료에 표시된 미생물, 즉 원료에 들어있는 미생물의 기능에 의한다. 그렇기에 미생물제제는 완성품인 일반 제품과는 달리 소비되는 순간까지 생명력이 유지되어 살아있는 기능을 발휘하여야 하는 진행성 제품이므로 4
에서 6개월 정도만 보관이 가능하며 유통기간이 경과함에 따라 미생물의 생존율이 감소하고 접종된 미생물이 사용한 토양에서 우점적으로 정착하여 안정적으로 작용하는 경우에만 그 효과를 나타낸다는 한계점들이 있다.
또한 미생물의 고유기능을 이용하지 않는 미생물제제는 일반 유기질비료에 불과하며 접종된 미생물의 생존을 위하여 포함되어 있는 영양물질 또한 토양에 집적되어 2차적인 토양문제를 야기할 수 있다. 마지막으로 이러한 미생물제제를 사용하였을 때 토양의 미생물 군집의 변화가 일어남으로써 야기되는 문제점들에 대해서는 아직 정확하게 밝혀진 것이 없다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 식물의 저항성을 증가시키는 데 효과적인 신규 균주 및 이러한 균주를 이용해 식물의 저항성을 증진시키고 생장을 촉진시키는 조성물 및 이를 이용한 식물의 저항성 증진 및 생장 촉진 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 균주의 활성이 저해, 억제 또는 중지된 경우에도 식물의 저항성을 증가시키고, 생장을 촉진시키는 조성물 및 이를 이용한 식물의 저항성 증진 및 생장 촉진 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 양상에 따르면, 바실러스 잔톡실리(Bacillus zanthoxyli) HS1 균주(기탁번호 : KCTC18833P)를 제공한다.
여기서, 본 발명에 따른 균주는 서열번호 1로 표시되는 염기서열의 16S rRNA를 갖는 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 발명은 바실러스 잔톡실리(Bacillus zanthoxyli) HS1 균주(기탁번호 : KCTC18833P), 상기 균주의 배양액 또는 이들 모두를 유효성분으로 포함하는 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물을 제공한다.
여기서, 본 발명에 따른 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물은 수분, 온도, 염, pH, 영양 및 병원균으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 스트레스에 대한 식물의 저항성, 질병 발생 억제 및 생육을 증진시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 발명에 따른 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물은 풋마름병균 (Ralstonia solanacearum)과 역병균(Phytophthora capsici)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 식물병을 유발시키는 병원균 스트레스에 대한 식물의 저항성, 질병 발생 억제 및 생육을 증진시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 발명에 따른 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물은 나무, 허브, 관목, 목초, 덩굴, 양치식물, 이끼, 녹조류, 단자엽 식물 및 쌍자엽 식물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 식물의 저항성, 질병 발생 억제 및 생육을 증진시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 발명에 따른 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물은 식물 성장 조절제, 식물 성장 자극제 및 식물 영양제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 발명은 바실러스 잔톡실리(Bacillus zanthoxyli) HS1 균주(기탁번호 : KCTC18833P), 상기 균주의 배양액, 상기 균주를 포함하는 조성물 및 상기 균주의 배양액을 포함하는 조성물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 식물, 식물 주변 영역 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 식물의 스트레스 저항성 증진 방법을 제공한다.
여기서, 본 발명에 따른 식물의 스트레스 저항성 증진 방법은 수분, 온도, 염, pH, 영양 및 병원균으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 스트레스에 대한 식물의 저항성, 질병 발생 억제 및 생육을 증진시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 발명에 따른 식물의 스트레스 저항성 증진 방법은 풋마름병균(Ralstonia solanacearum)과 역병균(Phytophthora capsici)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 식물병을 유발시키는 병원균 스트레스에 대한 식물의 저항성, 질병 발생 억제 및 생육을 증진시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 발명에 따른 상기 식물의 스트레스 저항성 증진 방법은 나무, 허브, 관목, 목초, 덩굴, 양치식물, 이끼, 녹조류, 단자엽 식물 및 쌍자엽 식물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 식물의 저항성, 질병 발생 억제 및 생육을 증진시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 발명은 바실러스 잔톡실리(Bacillus zanthoxyli) HS1 균주(기탁번호 : KCTC18833P), 상기 균주의 배양액, 상기 균주를 포함하는 조성물 및 상기 균주의 배양액을 포함하는 조성물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 식물, 식물 주변 영역 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 식물 생장 촉진 방법을 제공한다.
여기서, 본 발명에 따른 식물 생장 촉진 방법은 나무, 허브, 관목, 목초, 덩굴, 양치식물, 이끼, 녹조류, 단자엽 식물 및 쌍자엽 식물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 식물의 성장을 촉진시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면 다양한 스트레스에 대한 식물의 저항성(내성)을 증가시키는 신규 균주인 바실러스 잔톡실리(Bacillus zanthoxyli) HS1균주(기탁번호 : KCTC18833P), 상기 균주 또는 이의 배양액을 포함하는 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물, 이를 사용한 식물의 스트레스 저항성 증진 방법 및 식물 생장 촉진 방법을 제공할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 특정 균주를 이용하여 식물의 스트레스 저항성을 증가시켜 식물 생장이 불리한 환경하에서도 식물 생장을 촉진시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 신규 균주인 바실러스 잔톡실리(Bacillus zanthoxyli) HS1 균주의 활성이 저해, 억제 또는 중지된 경우에도 식물의 저항성을 증가시키고, 생장을 촉진시키는 조성물이 제공될 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 바실러스 잔톡실리( Bacillus zanthoxyli ) HS1 균주의 16S rRNA 염기서열 정보를 이용한 분자계통학적분류를 도시한 계통도이다.
도 2는 바실러스 잔톡실리( B. zanthoxyli ) HS1에 의해 유도되는 토마토와 파프리카 식물의 병저항성 실험결과이다. 도 2a는 랄스토니아 솔라네세아럼(R. solanacearum)에 의해 발생하는 토마토 풋마름병에 대한 실험결과이고, 도 2b는 파이토프토라 캡사이시(P. capsici)에 의해 발생하는 파프리카 역병에 대한 본 발명 균주의 병저항성 유도 효능을 실험한 결과이다. 토마토와 파프리카에 병원균을 접종하기 1주일 전 무처리구와 식물에 병저항성을 부여한다고 알려진 대표적인 물질인 BTH(Benzo(1,2,3) thiadiazole-7-carbothioic acid(S)-methyl ester) 및 본 발명의 균주를 처리한 각각에 대하여 병 발생률을 확인하였다. 그 결과, 본 발명의 균주 처리는 파이토프토라 캡사이시(P. capsici)에 의한 역병에 대해서 BTH보다 높은 효과를 가지고 있음을 확인하였고, 랄스토니아 솔라네세아럼(R. solanacearum)에 대해서도 무처리구에 비해 본 발명의 균주 처리구가 높은 병저항성을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 이는 본 발명의 균주가 식물에 병저항성을 부여한다는 것을 보여준다.
도 3는 바실러스 잔톡실리( B. zanthoxyli ) HS1에 의해 유도되는 배추, 오이, 토마토 식물의 염스트레스 대한 증진된 내성을 실험한 결과와 사진이다. 도 3a, 도 3b 및 도 3c는 염분 스트레스 조건에서의 채소 작물의 묘목 성장정도를 확인한 도면이다. 도 3a는 배추(Brassica rapa subsp. pekinensis cv. 력광), 도 3b는 오이(Cucumis sativus cv. 조은백다다기), 도 3c는 토마토(Solanum lycopersicum cv. 슈퍼도태랑) 를 각각 나타낸 것으로 묘목 전체 중량(fresh weight of total seedling), 뿌리 중량 (fresh weight of root) 및 순 중량(fresh weight of shoot)을 비교한 결과이다. 10mM MgSO4 (흰색 막대) 및 B. zanthoxyli HS1 균주(OD600 = 0.25 / g 토양) (회색 막대)를 염스트레스 연구에서 일반적으로 사용하는 표준 용액인 The Balanced Salinity Solution (TBSS) (125mM KNO3, 82mM Ca(NO3)2, 41mM MgSO4, 22mM KH2PO4)을 발명 균주 처리 7 일 후에 식물 재배 토양에 분주하였다. 식물은 염스트레스 조건에서는 발아율, 식물체의 생장 등이 억제되므로, 위의 결과를 보면 본 발명 균주를 분주한 식물이 대조구와 비교하여 염스트레스에서도 발아율, 순의 생장, 뿌리길이의 측정값이 더 큰 것을 확인할 수 있다. 이와 같은 결과는 본 발명 균주가 식물의 염스트레스로 인해 발생하는 생육억제를 완화시켜준다는 것을 의미한다.
도 4는 바실러스 잔톡실리( B. zanthoxyli ) HS1가 처리된 염스트레스 조건에서 생장한 배추와 오이 식물에서 광합성 색소의 함량 측정 결과이다. 도 4a, 도 4b, 도 4c 및 도 4d는 염분 스트레스 조건에서 자란 배추와 오이의 엽록소 및 카로티노이드 함량을 측정한 결과이다. 염분 스트레스는 엽록소 분해 효소로서의 클로로필라제 활성을 강화하고 색소-단백질 복합체가 불안정 해짐으로써 엽록소 함량을 감소시킬 수 있다. 식물의 염스트레스 내성 증진 효과를 자세히 살펴보기 위해 50mM NaCl 또는 TBSS (125mM KNO3, 82mM Ca(NO3)2, 41mM MgSO4, 22mM KH2PO4)을 적용한 후 배추와 오이 식물의 엽록소 및 카로티노이드 함량을 확인했다. 염스트레스 처리 후 배추 식물에서 엽록소 함량은 모의 처리된 식물보다 본 발명 균주를 처리한 식물에서 더 높았다(도 4a). 발명 균주가 처리된 배추 식물의 카로티노이드 수준은 50mM NaCl 처리 후 모의 처리된 배추 식물보다 상대적으로 높았지만 TBSS 처리에서는 무처리구와 유사하였다(도 4b). 하지만 발명 균주의 전처리는 오이 식물에서의 광합성 색소분해를 염분 스트레스로부터 보호하지 못했다(도 4c 및 4d). 이러한 결과는 본 발명 균주가 배추와 오이 식물의 색소 안정성에 다른 영향을 미치며, 염분 스트레스를 조절하기 위하여 오이 및 토마토 식물보다 배추 식물에 더 유용할 수 있음을 시사한다.
도 5는 바실러스 잔톡실리( B. zanthoxyli ) HS1의 사균처리가 염스트레스 하에서 애기장대 식물의 종자 발아와 유묘생장에 내성을 부여할 수 있다는 실험결과이다. 도 5a 와 도 5b는 본 발명 균주의 사균 농도에 따라 측정된 애기장대 야생형 및 애기장대 돌연변이체 sos2-2 (salt overly sensitive 2-2) 식물체의 염스트레스 반응을 엽록소 함량 측정을 통해 나타낸 것이고, 도 5c 와 도 5d는 본 발명균주 사균의 염스트레스에 대한 내성 부여 효과를 검증한 결과이다.
본 발명 균주가 사균 상태에서도 식물에 염저항성을 부여하는지 확인하기 위하여 모델 식물인 애기장대 (Arabidopsis thaliana)를 이용하여 실험을 진행하였으며 염스트레스에 감수성인 애기장대 돌연변이체 sos2-2 (salt overly sensitive 2-2)를 사용하여 그 효능을 재차 검증하였다. 야생형과 돌연변이체 종자를 대표적인 염인 NaCl가 0mM, 50mM, 75mM 농도로 처리된 액상의 식물배양배지(Murashige & Skoog(MS) media)에 담그고, 본 발명 균주의 사균을 OD600= 0, 0.01, 0.05 및 0.1의 농도로 각각 처리하였다. 도 5c를 보면 본 발명균주를 처리하지 않는 경우에는 야생형인 Columbia-0 (Col-0)와 돌연변이체인 sos2-2 모두 50mM NaCl 처리구부터 생장이 지연되거나 발아가 억제되는 것을 확인할 수 있다. 이에 비하여 도 5d를 통하여 알 수 있듯이 사균을 OD600=0.01의 농도로 처리하였을 때에는 NaCl 농도 50mM에서도 야생형과 돌연변이체 모두 발아와 생장이 NaCl 농도가 0mM인 식물체와 동일하게 정상적인 생육을 하는 것을 볼 수 있다. 도면과 같은 결과는 본 발명 균주가 사균 상태에서 식물에 염스트레스 저항성 부여 및 생육을 촉진함을 시사한다.
도 2는 바실러스 잔톡실리( B. zanthoxyli ) HS1에 의해 유도되는 토마토와 파프리카 식물의 병저항성 실험결과이다. 도 2a는 랄스토니아 솔라네세아럼(R. solanacearum)에 의해 발생하는 토마토 풋마름병에 대한 실험결과이고, 도 2b는 파이토프토라 캡사이시(P. capsici)에 의해 발생하는 파프리카 역병에 대한 본 발명 균주의 병저항성 유도 효능을 실험한 결과이다. 토마토와 파프리카에 병원균을 접종하기 1주일 전 무처리구와 식물에 병저항성을 부여한다고 알려진 대표적인 물질인 BTH(Benzo(1,2,3) thiadiazole-7-carbothioic acid(S)-methyl ester) 및 본 발명의 균주를 처리한 각각에 대하여 병 발생률을 확인하였다. 그 결과, 본 발명의 균주 처리는 파이토프토라 캡사이시(P. capsici)에 의한 역병에 대해서 BTH보다 높은 효과를 가지고 있음을 확인하였고, 랄스토니아 솔라네세아럼(R. solanacearum)에 대해서도 무처리구에 비해 본 발명의 균주 처리구가 높은 병저항성을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 이는 본 발명의 균주가 식물에 병저항성을 부여한다는 것을 보여준다.
도 3는 바실러스 잔톡실리( B. zanthoxyli ) HS1에 의해 유도되는 배추, 오이, 토마토 식물의 염스트레스 대한 증진된 내성을 실험한 결과와 사진이다. 도 3a, 도 3b 및 도 3c는 염분 스트레스 조건에서의 채소 작물의 묘목 성장정도를 확인한 도면이다. 도 3a는 배추(Brassica rapa subsp. pekinensis cv. 력광), 도 3b는 오이(Cucumis sativus cv. 조은백다다기), 도 3c는 토마토(Solanum lycopersicum cv. 슈퍼도태랑) 를 각각 나타낸 것으로 묘목 전체 중량(fresh weight of total seedling), 뿌리 중량 (fresh weight of root) 및 순 중량(fresh weight of shoot)을 비교한 결과이다. 10mM MgSO4 (흰색 막대) 및 B. zanthoxyli HS1 균주(OD600 = 0.25 / g 토양) (회색 막대)를 염스트레스 연구에서 일반적으로 사용하는 표준 용액인 The Balanced Salinity Solution (TBSS) (125mM KNO3, 82mM Ca(NO3)2, 41mM MgSO4, 22mM KH2PO4)을 발명 균주 처리 7 일 후에 식물 재배 토양에 분주하였다. 식물은 염스트레스 조건에서는 발아율, 식물체의 생장 등이 억제되므로, 위의 결과를 보면 본 발명 균주를 분주한 식물이 대조구와 비교하여 염스트레스에서도 발아율, 순의 생장, 뿌리길이의 측정값이 더 큰 것을 확인할 수 있다. 이와 같은 결과는 본 발명 균주가 식물의 염스트레스로 인해 발생하는 생육억제를 완화시켜준다는 것을 의미한다.
도 4는 바실러스 잔톡실리( B. zanthoxyli ) HS1가 처리된 염스트레스 조건에서 생장한 배추와 오이 식물에서 광합성 색소의 함량 측정 결과이다. 도 4a, 도 4b, 도 4c 및 도 4d는 염분 스트레스 조건에서 자란 배추와 오이의 엽록소 및 카로티노이드 함량을 측정한 결과이다. 염분 스트레스는 엽록소 분해 효소로서의 클로로필라제 활성을 강화하고 색소-단백질 복합체가 불안정 해짐으로써 엽록소 함량을 감소시킬 수 있다. 식물의 염스트레스 내성 증진 효과를 자세히 살펴보기 위해 50mM NaCl 또는 TBSS (125mM KNO3, 82mM Ca(NO3)2, 41mM MgSO4, 22mM KH2PO4)을 적용한 후 배추와 오이 식물의 엽록소 및 카로티노이드 함량을 확인했다. 염스트레스 처리 후 배추 식물에서 엽록소 함량은 모의 처리된 식물보다 본 발명 균주를 처리한 식물에서 더 높았다(도 4a). 발명 균주가 처리된 배추 식물의 카로티노이드 수준은 50mM NaCl 처리 후 모의 처리된 배추 식물보다 상대적으로 높았지만 TBSS 처리에서는 무처리구와 유사하였다(도 4b). 하지만 발명 균주의 전처리는 오이 식물에서의 광합성 색소분해를 염분 스트레스로부터 보호하지 못했다(도 4c 및 4d). 이러한 결과는 본 발명 균주가 배추와 오이 식물의 색소 안정성에 다른 영향을 미치며, 염분 스트레스를 조절하기 위하여 오이 및 토마토 식물보다 배추 식물에 더 유용할 수 있음을 시사한다.
도 5는 바실러스 잔톡실리( B. zanthoxyli ) HS1의 사균처리가 염스트레스 하에서 애기장대 식물의 종자 발아와 유묘생장에 내성을 부여할 수 있다는 실험결과이다. 도 5a 와 도 5b는 본 발명 균주의 사균 농도에 따라 측정된 애기장대 야생형 및 애기장대 돌연변이체 sos2-2 (salt overly sensitive 2-2) 식물체의 염스트레스 반응을 엽록소 함량 측정을 통해 나타낸 것이고, 도 5c 와 도 5d는 본 발명균주 사균의 염스트레스에 대한 내성 부여 효과를 검증한 결과이다.
본 발명 균주가 사균 상태에서도 식물에 염저항성을 부여하는지 확인하기 위하여 모델 식물인 애기장대 (Arabidopsis thaliana)를 이용하여 실험을 진행하였으며 염스트레스에 감수성인 애기장대 돌연변이체 sos2-2 (salt overly sensitive 2-2)를 사용하여 그 효능을 재차 검증하였다. 야생형과 돌연변이체 종자를 대표적인 염인 NaCl가 0mM, 50mM, 75mM 농도로 처리된 액상의 식물배양배지(Murashige & Skoog(MS) media)에 담그고, 본 발명 균주의 사균을 OD600= 0, 0.01, 0.05 및 0.1의 농도로 각각 처리하였다. 도 5c를 보면 본 발명균주를 처리하지 않는 경우에는 야생형인 Columbia-0 (Col-0)와 돌연변이체인 sos2-2 모두 50mM NaCl 처리구부터 생장이 지연되거나 발아가 억제되는 것을 확인할 수 있다. 이에 비하여 도 5d를 통하여 알 수 있듯이 사균을 OD600=0.01의 농도로 처리하였을 때에는 NaCl 농도 50mM에서도 야생형과 돌연변이체 모두 발아와 생장이 NaCl 농도가 0mM인 식물체와 동일하게 정상적인 생육을 하는 것을 볼 수 있다. 도면과 같은 결과는 본 발명 균주가 사균 상태에서 식물에 염스트레스 저항성 부여 및 생육을 촉진함을 시사한다.
본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기증을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
상기 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 바실러스 잔톡실리(Bacillus zanthoxyli) HS1 균주(기탁번호 : KCTC18833P), 상기 균주 또는 그 배양액 등을 포함하는 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물, 상기 균주 또는 상기 조성물 등을 이용한 식물의 스트레스 저항성 증진 방법 및 상기 균주 또는 상기 조성물 등을 이용한 식물의 식물 생장 촉진 방법임을 특징으로 한다.
본 발명은 바실러스 잔톡실리(Bacillus zanthoxyli) HS1 균주(기탁번호 : KCTC18833P)를 제공한다. 상기 균주는 서열번호 1로 표시되는 염기서열의 16S rRNA를 가질 수 있다.
본 발명은 바실러스 잔톡실리(Bacillus zanthoxyli) HS1 균주(기탁번호 : KCTC18833P), 상기 균주의 배양액 또는 이들 모두를 유효성분으로 포함하는 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물을 제공한다.
본 명세서에서 "식물"은 식물계에 속하는 임의의 살아있는 유기체 (즉, 식물계 내의 임의의 속/종)를 지칭하여, 나무, 허브, 관목, 목초, 덩굴, 양치식물, 이끼 및 녹조류와 같으나 이에 제한되지는 않는다. 따라서 조성물이 적용될 수 있는 대표적인 식물로 브라시카, 구근 채소, 곡물, 시트러스, 목화, 조롱박, 과실 채소, 잎 채소, 콩과식물, 오일 종자 작물, 땅콩, 이과류, 뿌리 채소, 괴경 채소, 구경 채소, 핵과류, 담배, 딸기 및 다른 장과류 및 다양한 관상식물을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 본 명세서에서 식물은 고추, 토마토 또는 파프리카일 수 있다.
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 또는 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 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물은 수분, 온도, 염, pH, 영양 및 병원균으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 스트레스에 대한 식물의 저항성, 질병 발생 억제 및 생육을 증진시킬 수 있다.
본 명세서에서 "스트레스"는 식물에 대한 생물적 또는 비생물적 또는 생물적 스트레스일 수 있으며, 구체적으로 비생물적 스트레스는 건조, 고온, 저온, 고 염분 또는 영양분 결핍일 수 있다. 용어 "비생물적 스트레스"는 특정 환경에서 살아있는 유기체에 대한 비-생물 인자의 부정적 영향으로서 그의 통상의 의미로 본원에서 사용되며, 따라서 식물과 관련하여 특정 환경에서 식물에 대한 비-생물 인자의 부정적 영향을 의미한다. 생물적 스트레스는 진균 또는 유해 곤충과 같은 살아있는 방해물을 포함하는 반면에, 비생물적 스트레스 인자는 자연 발생적인 것 또는 인간이 만든 것일 수 있고, 온도, 건조 토양, 삼투 스트레스, 가뭄, 염 또는 영양분 결핍을 포함하며, 이들은 모두 영향을 받은 영역에서 식물에게 해를 유발할 수 있다, 일례로, 상기 염 스트레스는 증가된 염 농도 또는 가뭄을 포함할 수 있다. 영양분 결핍은 식물 주변의 토양 영역에서의 토양 영양분, 예컨대 칼륨, 포스페이트 또는 철의 부족일 수 있다. (토양) 영양분, 예컨대 포스페이트 결핍에 대한 스트레스 저항성의 증가는 토양에 결여되어 있는 영양분의 개선된 가용화에 의해 제공될 수 있다.
용어 "염에 대한 저항성(또는 내성)"은 염 농도에 대한 식물의 저항성(내성)을 지칭하는 그의 통상의 의미로 본원에서 사용된다. 따라서, "식물의 염 내성 또는 저항성을 증가시키는 것"은 통상적으로 식물에게 생리학상 허용되는 염 농도보다 높은 염 농도에 식물을 노출시킨 경우에 (토양 또는 물에서와 같은 그의 환경에서) 염 농도를 견디거나 참는 식물의 능력이 증가 또는 개선되는 것을 의미한다.
용어 "수분 저항성(또는 내성)" 또는 "건조 저항성(또는 내성)"은 통상적으로 건조한 조건에 노출된 경우에도 바람직한 수분 균형 및 팽창을 유지하여 스트레스 및 그 결과를 회피하는 식물의 능력에 대한 그의 통상의 의미로 또한 본원에서 사용된다. 따라서, 식물의 "수분(또는 건조) 저항성을 증가시키는 것"은 식물이 수분 균형 및 팽창을 유지하기 위해 정기적으로 필요한 물의 양을 공급받지 못하는 가뭄 조건에 노출된 경우보다 바람직한 수분 균형 및 팽창을 유지하는 식물의 능력을 증가 또는 개선하는 것을 의미한다.
용어 "식물 병원균"은 식물에 침입하여 식물의 잎, 줄기, 뿌리 또는 과실을 손실 및 손상을 일으키는 병원균을 의미하며, 예컨대 진균(fungi), 세균(bacteria), 바이러스(virus) 및 파이토플라즈마(phytoplasma)를 포함한다. 식물 병원균에 대한 정보는 당해 분야에 잘 알려져 있으며, 한국식물병명목록(한국식물병리학회; 도서출판 아카데미) 및 농촌진흥청 홈페이지(www.rda.go.kr)에 개시되어 있다.
용어 "식물 병원균 저항성" 또는 "병균 저항성"은 통상적으로 병원균의 감염 및 성장으로부터 벗어나서 식물의 성장을 향상시키는 능력을 의미하고, 이러한 병원균에 대한 저항성을 증진시킨다는 것은 당해 분야에서 사용되는 방제, 살균, 방충의 의미를 포함한다.
본 발명에 따른 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물은 풋마름병균(Ralstonia solanacearum)과 역병균(Phytophthora capsici)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 식물병을 유발시키는 병원균 스트레스에 대한 식물의 저항성, 질병 발생 억제 및 생육을 증진시킬 수 있다.
본 발명의 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물은 나무, 허브, 관목, 목초, 덩굴, 양치식물, 이끼, 녹조류, 단자엽 식물 및 쌍자엽 식물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 식물의 저항성, 질병 발생 억제 및 생육을 증진시킬 수 있다.
본 발명은 식물의 스트레스 저항성 증진은 통하여 식물 생장 증진 또는 촉진을 발휘한다. 상기에서 '식물 생장'은 식물의 발아, 각 기관(뿌리, 줄기, 잎, 열매 등)의 분화, 개화 또는 발육, 그리고 크기 및 무게 증진, 수량 증진과 관련된 것을 의미한다.
본 발명의 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물은 상술한 본 발명의 균주, 상기 균주 배양액 또는 이들의 혼합물에 당해 분야에서 식물의 스트레스 저항성을 증진시키거나 생장을 촉진시키는 것으로 사용되는 다른 임의의 성분을 추가로 포함할 수 있다. 일례로, 식물 성장 조절제, 식물 성장 자극제 및 식물 영양제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다.
상기 식물 성장 조절제, 식물 성장 자극제 또는 식물 영양제는 화학물질 또는 박테리아의 또 다른 균주일 수 있고, 제초제, 살균제, 살충제, 비료 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
본 발명은 식물의 생장을 촉진시키는 조성물에는 유익한 다른 미생물들, 미생물 활성물질, 유기 비료, 그리고 화학비료가 포함될 수 있다.
상기 유익한 다른 미생물들에는 기존에 식물 생장을 촉진시키는 것으로 알려진 바실러스 종(Bacillus spp.), 아조토박터 종(Azotobacter spp.), 트리코데르마 종(Trichoderma spp) 그리고 사카로미세스 종(Saccharomyces spp)이 포함될 수 있다.
상기 미생물 활성물질에는 효소 전구물질, 미생물 대사물질, 유기산, 탄수화물, 효소 및/또는 미량원소 등이 포함될 수 있다. 예를 들면, 미생물 활성물질에는 효모 자가용해질과 같은 가공된 효소 산물, 부식질 재료들, 해초 추출물, 전분, 아미노산, 그리고 아연, 철, 구리, 망간, 브롬, 몰리브덴과 같은 미량원소 등이 포함될 수 있다.
유익한 다른 미생물들, 미생물 활성물질 그리고 유기 비료는 상기에서 설명된 것과 동일할 수 있다. 화학비료에는 식물 생장을 지원하기 위하여 질소, 인 및 칼륨 영양소를 제공할 수 있는 다양한 화학물질이 포함될 수 있다. 예를 들면, 화학비료에는 요소, 인산칼슘, 인산칼륨 및 혼합형 질소-인산-칼륨(N-P-K) 비료가 포함될 수도 있다. 화학비료에는 당분야에 공지된 다른 재료들도 포함될 수 있다.
본 발명은 바실러스 잔톡실리(Bacillus zanthoxyli) HS1 균주(기탁번호 : KCTC18833P), 상기 균주의 배양액, 상기 균주를 포함하는 조성물 및 상기 균주의 배양액을 포함하는 조성물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 식물, 식물 주변 영역 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 식물의 스트레스 저항성 증진 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 적용되는 식물의 부위는 제한되지 않는다. 따라서, 식물 전체는 물론, 식물의 부분, 예를 들어 씨앗, 새순, 줄기, 뿌리, 잎, 과실, 이들의 전체는 물론 이들의 일부를 모두 포함한다.
본 발명의 실시예는 상기 균주, 균주를 배양한 배양액 및 상기 균주를 이용한 조성물을 종자나 식물에 침지하거나 관주, 즉, 분무하여 수행할 수 있다. 침지하는 방법의 경우, 배양액 및 제제를 식물체 주변의 토양에 관주 또는 종자를 배양액 및 조성물에 담가 진탕 접종할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하여 적용되는 주변 영역이란 본 발명의 조성물이 효과를 발휘할 수 있는 범위를 의미하는 것으로, 지상 및 지하를 모두 포함한다. 예를 들어 식물, 식물 부분 또는 과실 주위의 약 2m 이내, 약 1m 이내, 약 70㎝ 이내, 약 50㎝ 이내, 약 25㎝ 이내, 약 10㎝ 이내 또는 약 5㎝ 이내의 영역일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방법은 바실러스 잔톡실리(Bacillus zanthoxyli) HS1 균주를 포함하는 조성물을 식물의 수명 주기 동안 임의의 시점에, 식물의 수명 주기의 하나 이상의 단계 동안 또는 식물의 수명 주기에서 정기적인 간격으로 또는 식물의 수명 전체에 걸쳐 계속적으로 적용하는 것을 포함한다. 따라서 조성물은 필요에 따라 적용될 수 있다. 조성물은 예를 들어 식물에게 성장 동안, 개화 전 및/또는 동안 및/또는 종자 발생 전 및/또는 동안 적용될 수 있다. 일례로, 조성물은 식물이 한 위치에서 또 다른 위치로, 예컨대 온실 또는 온상에서 필드로 이식되기 전, 동안 및/또는 직후에 적용될 수 있다. 또 다른 일례로, 각각의 조성물은 식물에 원하는 간격 기간으로 수 회 적용될 수 있다.
본 발명의 식물의 스트레스 저항성 증진 방법은 수분, 온도, 염, pH, 영양 및 병원균으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 스트레스에 대한 식물의 저항성, 질병 발생 억제 및 생육을 증진시킬 수 있다.
본 발명에 따른 식물의 스트레스 저항성 증진 방법은 풋마름병과 역병으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 식물병을 유발시키는 병원균 스트레스에 대한 식물의 저항성, 질병 발생 억제 및 생육을 증진시킬 수 있다. 병원균에 대한 구체적인 내용은 상술한 바와 같다.
본 발명의 상기 식물의 스트레스 저항성 증진 방법은 나무, 허브, 관목, 목초, 덩굴, 양치식물, 이끼, 녹조류, 단자엽 식물 및 쌍자엽 식물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 식물의 저항성, 질병 발생 억제 및 생육을 증진시킬 수 있다.
본 발명은 바실러스 잔톡실리(Bacillus zanthoxyli) HS1 균주(기탁번호 : KCTC18833P), 상기 균주의 배양액, 상기 균주를 포함하는 조성물 및 상기 균주의 배양액을 포함하는 조성물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 식물, 식물 주변 영역 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 식물 생장 촉진 방법을 제공한다.
본 발명의 상기 식물 생장 촉진 방법은 나무, 허브, 관목, 목초, 덩굴, 양치식물, 이끼, 녹조류, 단자엽 식물 및 쌍자엽 식물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 식물의 생장을 촉진시킬 수 있다.
이하, 실시 예를 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 경기도의 오이와 배추 근권토양에서 분리하였으며, 분류동정을 위해 Qiagen genomic tip kip을 사용하여 총 DNA를 분리하였으며, fD1과 rP2 프라이머를 이용하여 polymerase chain reaction(PCR)하여 16S rDNA 부분을 증폭하였다.
PCR 조건은 95
에서 4분, 58
에서 1분, 72
에서 2분으로 35회 반복하였으며 이 후 72
에서 8분 동안 유지하였다. 증폭된 PCR 부분의 염기서열을 분석한 후 National Center for Biotechnology Information (NCBI)에서 BLAST 네트워크 서비스를 이용하여 염기서열이 유사한 종을 확인하였다.
상기 실험 결과 얻은 본 발명의 균주의 16S rRNA 정보를 서열목록 1에 기재하였고, 이에 대한 계통분석을 통하여 바실러스 잔톡실리로 동정하였다(도 1 참조). 이에 상기 수득한 균주를 바실러스 잔톡실리 HS1로 명명하고, 기탁하여 수탁번호 KCTC18833P를 부여받았다.
도 1은 바실러스 잔톡실리(B. zanthoxyli) HS1 균주의 16S rRNA를 이용한 분류학적 분류를 도시한 계통도이다. 표 1은 바실러스 잔톡실리(B. zanthoxyli) HS1의 탄소원을 이용한 분류학적 분류를 나타낸다. Bacillus 속에 속하는 세균 종의 경우 16S rRNA 염기서열 만을 이용한 분류학적 분류가 힘들기 때문에 다른 특성 중 하나인 탄소원으로 사용하는 물질의 비교를 통해 좀 더 상세히 분류할 수 있다. 도 1과 표1을 참조할 때, 본 발명 균주는 Bacillus zanthoxyli에 속한다고 볼 수 있다.
| Characteristicsa | Bacillus sp. HS1 | B. zanthoxyli 1433T* | B. aryabhattai B8W22T* |
| pH growth range | 6.0-10.0 | 6.0-10.0 | 6.0-9. |
| NaCl tolerance(%) | 0-7 | 0-7 | 0-11 |
| Acid production from | |||
| Erythritol | + | - | + |
| Ribose | + | + | + |
| Galactose | - | - | - |
| D-sorbitol | + | + | - |
| D-lyxose | - | - | - |
| D-fucose | - | - | - |
| L-fucose | - | - | - |
| D-arabitol | + | - | - |
| Utilisation of | |||
| D-maltose | - | + | + |
| D-melibiose | - | - | + |
| D-glucose | - | + | + |
| D-mannose | - | - | + |
| D-fructose | - | - | + |
| D-sorbitol | - | - | + |
| D-mannitol | - | - | + |
[실시예 2]
Bacillus zanthoxyli
HS1에 의해 유도되는 식물 병저항성 실험
72공 육묘트레이에 토마토와 파프리카 종자를 파종한 후 떡잎이 나올 때까지 식물을 생육하였다. 본 발명의 균주는 트립틱 소이 아가배지에서 28℃, 24시간 동안 배양한 후 단일 콜로니를 100㎖ 트립틱 소이 브로스에 28℃, 150rpm으로 48시간 동안 진탕배양하였다, 배양액을 원심분리(5,000rpm, 5분)한 후 상청액은 제거하고 침전한 균만 10mM 황산마그네슘(MgSO4) 용액으로 수확하고 OD600=0.25/gram soil로 재 희석한 후 유묘 주변 2cm 반경에 관주하였다.
본 발명 균주 현탁액 관주 7일 후, 풋마름병원균(랄스토니아 솔라네세아럼(Ralstonia solanacearum)) (OD600=0.2, 1 ml/gram soil)과 역병균 (파이토프토라 캡사이시 (Phytophthora capsici)) (2,000 유주자/gram soil)을 토양관주법을 이용하여 접종하고 병발생율(%)을 평가하였다.
도 2a는 랄스토니아 솔라네세아럼(R. solanacearum)에 의해 발생하는 토마토 풋마름병에 대한 실험결과이고, 도 2b는 파이토프토라 캡사이시(P. capsici)에 의해 발생하는 파프리카 역병에 대한 본 발명 균주의 병저항성 유도 효능을 실험한 결과이다.
토마토와 파프리카에 병원균을 접종하기 1주일 전 무처리구와 식물에 병저항성을 부여한다고 알려진 대표적인 물질인 BTH(Benzo(1,2,3) thiadiazole-7-carbothioic acid(S)-methyl ester) 및 본 발명의 균주를 처리한 각각에 대하여 병 발생률을 확인하였다.
그 결과, 본 발명의 균주 처리는 파이토프토라 캡사이시(P. capsici)에 의한 역병에 대해서 BTH보다 높은 효과를 가지고 있음을 확인하였고, 랄스토니아 솔라네세아럼(R. solanacearum)에 대해서도 무처리구에 비해 본 발명의 균주 처리구가 높은 병저항성을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 이는 본 발명의 균주가 식물에 병저항성을 부여한다는 것을 보여준다.
[실시예 3]
Bacillus zanthoxyli
HS1에 의해 유도되는 염스트레스에 대한 내성 평가
배추, 오이, 토마토 유묘는 농우바이오에서 제공하는 바이오플러그(BioPlug)를 갖는 12공 육묘트레이에서 24도(12시간 광, 12시간 암)에서 7일 동안 생육하였다. 실시예 2에서 설명한 것처럼 준비한 본 발명의 균주 현탁액을 배추, 오이, 토마토 유묘 주변 주변 2cm 반경에 관주하였다.
본 발명 균주 처리 7일이 지난 후에 염스트레스 연구에서 일반적으로 사용하는 표준 용액인 the balanced salinity solution (TBSS) (125mM KNO3, 82mM Ca(NO3)2, 41mM MgSO4, 22mM KH2PO4)을 1 ml/soil에 2일 간격으로 모두 세 차례 처리하였으며 도3에 있는 결과는 마지막 처리 후 10일이 경과한 후 측정한 결과이다.
도 3a는 배추(Brassica rapa subsp. pekinensis cv. 력광), 도 3b는 오이(Cucumis sativus cv. 조은백다다기), 도 3c는 토마토(Solanum lycopersicum cv. 슈퍼도태랑)를 각각 나타낸 것으로 묘목 전체 중량(fresh weight of total seedling), 뿌리 중량 (fresh weight of root) 및 순 중량(fresh weight of shoot)을 비교한 결과이다. 10mM MgSO4 (흰색 막대) 및 B. zanthoxyli HS1 균주(OD600 = 0.25 / g 토양) (회색 막대)를 염스트레스 연구에서 일반적으로 사용하는 표준 용액인 The Balanced Salinity Solution (TBSS) (125mM KNO3, 82mM Ca(NO3)2, 41mM MgSO4, 22mM KH2PO4)을 발명균주 처리 7 일 후에 식물 재배 토양에 분주하였다. 식물은 염스트레스 조건에서는 발아율, 식물체의 생장 등이 억제되므로, 위의 결과를 보면 본 발명 균주를 분주한 식물이 대조구와 비교하여 염스트레스에서도 발아율, 순의 생장, 뿌리길이의 측정값이 더 큰 것을 확인할 수 있다. 이와 같은 결과는 본 발명 균주가 식물의 염스트레스로 인해 발생하는 생육억제를 완화시켜준다는 것을 의미한다.
[실시예 4]
Bacillus zanthoxyli
HS1의 처리를 통한 염분 스트레스 조건에서 자란 배추와 오이의 엽록소 및 카로티노이드 함량측정
실시예 4를 위한 실험의 식물 생육 및 염스트레스 처리조건은 실시예 3과 같으며 염스트레스 처리를 위하여 실시예 3에서 사용한 TBSS 이외에 50mM NaCl을 추가로 사용하였다. 50mM NaCl 처리 역시 토양 1 gram에 1mL을 토양관주하였으며, 엽록소 및 카로티오니드 함량도 마지막 처리 후 10일 경과한 날 실시하였다.
도 4a, 도 4b, 도 4c 및 도 4d는 염분 스트레스 조건에서 자란 배추와 오이의 엽록소 및 카로티노이드 함량을 측정한 결과이다. 염분 스트레스는 엽록소 분해 효소로서의 클로로필라제 활성을 강화하고 색소-단백질 복합체가 불안정 해짐으로써 엽록소 함량을 감소시킬 수 있다. 식물의 염스트레스 내성 증진 효과를 자세히 살펴보기 위해 50mM NaCl 또는 TBSS (125mM KNO3, 82mM Ca(NO3)2, 41mM MgSO4, 22mM KH2PO4)을 적용한 후 배추와 오이 식물의 엽록소 및 카로티노이드 함량을 확인했다. 염스트레스 처리 후 배추 식물에서 엽록소 함량은 모의 처리된 식물보다 본 발명 균주를 처리한 식물에서 더 높았다(도 4a). 발명 균주가 처리된 배추 식물의 카로티노이드 수준은 50mM NaCl 처리 후 모의 처리된 배추 식물보다 상대적으로 높았지만 TBSS 처리에서는 무처리구와 유사하였다(도 4b). 하지만 발명 균주의 전처리는 오이 식물에서의 광합성 색소분해를 염분 스트레스로부터 보호하지 못했다(도 4c 및 4d). 이러한 결과는 본 발명 균주가 배추와 오이 식물의 색소 안정성에 다른 영향을 미치며, 염분 스트레스를 조절하기 위하여 오이 및 토마토 식물보다 배추 식물에 더 유용할 수 있음을 시사한다.
[실시예 5]
Bacillus zanthoxyli
HS1R의 사균 처리를 통해 유도되는 염스트레스 내성 평가
모델 식물로 사용되는 애기장대(Arabidopsis thaliana) 야생형(Columbia-0)와 염류민감성이 매우 강한 돌연변이 식물인 sos2-2 (salt overly sensitive 2-2)의 종자를 소독 후 0mM, 50mM, 75mM NaCl과 본 발명 균주의, 사균 현택액 (OD600= 0, 0.01, 0.05, 0.1)을 포함하는 액상의 식물배양배지(Murashige & Skoog(MS) media)에서 진탕배양(75 rpm)하였다 (24도, 16시간-광, 8시간-암). 배양 후 약 10일 이 경과한 후 엽록소 함량과 종자의 발아를 비교하였다.
도 5a 와 도 5b는 본 발명 균주의 사균 농도에 따라 측정된 애기장대 야생형 및 애기장대 돌연변이체 sos2-2 (salt overly sensitive 2-2) 식물체의 염스트레스 반응을 엽록소 함량 측정을 통해 나타낸 것이고, 도 5C 와 도 5D본 발명균주 사균의 염스트레스에 대한 내성 부여 효과를 검증한 결과이다.
본 발명 균주가 사균 상태에서도 식물에 염저항성을 부여하는지 확인하기 위하여 모델 식물인 애기장대를 이용하여 실험을 진행하였으며 염스트레스에 감수성인 애기장대 돌연변이체 sos2-2 (salt overly sensitive 2-2)를 사용하여 그 효능을 재차 검증하였다.
야생형과 돌연변이체 종자를 대표적인 염인 NaCl가 0mM, 50mM, 75mM 농도로 처리된 액상의 식물배양배지(Murashige & Skoog(MS) media)에 담그고, 본 발명 균주의 사균을 OD600= 0, 0.01, 0.05 및 0.1의 농도로 각각 처리하였다.
도 5C를 참고하면, 본 발명균주를 처리하지 않는 경우에는 야생형인 Columbia-0 (Col-0)와 돌연변이체인 sos2-2 모두 50mM NaCl 처리구부터 생장이 지연되거나 발아가 억제되는 것을 확인할 수 있다. 이에 비하여 도 5D를 통하여 알 수 있듯이 사균을 OD600=0.01의 농도로 처리하였을 때에는 NaCl 농도 50mM에서도 야생형과 돌연변이체 모두 발아와 생장이 NaCl 농도가 0mM인 식물체와 동일하게 정상적인 생육을 하는 것을 볼 수 있다. 도면과 같은 결과는 본 발명 균주가 사균 상태에서 식물에 염스트레스 저항성 부여 및 생육을 촉진함을 시사한다.
본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
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<213> Unknown
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<223> 16S rRNA of Bacillus zanthoxyli HS1
<400> 1
atgaacgctg gcggcgtgcc taatacatgc aagtcgagcg aactgattag aagcttgctt 60
ctatgacgtt agcggcggac gggtgagtaa cacgtgggca acctgcctgt aagactggga 120
taacttcggg aaaccgaagc taataccgga taggatcttc tccttcatgg gagatgattg 180
aaagatggtt tcggctatca cttacagatg ggcccgcggt gcattagcta gttggtgagg 240
taacggctca ccaaggcaac gatgcatagc cgacctgaga gggtgatcgg ccacactggg 300
actgagacac ggcccagact cctacgggag gcagcagtag ggaatcttcc gcaatggacg 360
aaagtctgac ggagcaacgc cgcgtgagtg atgaaggctt tcgggtcgta aaactctgtt 420
gttagggaag aacaagtacg agagtaactg ctcgtacctt gacggtacct aaccagaaag 480
ccacggctaa ctacgtgcca gcagccgcgg taatacgtag gtggcaagcg ttatccggaa 540
ttattgggcg taaagcgcgc gcaggcggtt tcttaagtct gatgtgaaag cccacggctc 600
aaccgtggag ggtcattgga aactggggaa cttgagtgca gaagagaaaa gcggaattcc 660
acgtgtagcg gtgaaatgcg tagagatgtg gaggaacacc agtggcgaag gcggcttttt 720
ggtctgtaac tgacgctgag gcgcgaaagc gtggggagca aacaggatta gataccctgg 780
tagtccacgc cgtaaacgat gagtgctaag tgttagaggg tttccgccct ttagtgctgc 840
agctaacgca ttaagcactc cgcctgggga gtacggtcgc aagactgaaa ctcaaaggaa 900
ttgacggggg cccgcacaag cggtggagca tgtggtttaa ttcgaagcaa cgcgaagaac 960
cttaccaggt cttgacatcc tctgacaact ctagagatag agcgttcccc ttcgggggac 1020
agagtgacag gtggtgcatg gttgtcgtca gctcgtgtcg tgagatgttg ggttaagtcc 1080
cgcaacgagc gcaacccttg atcttagttg ccagcattta gttgggcact ctaaggtgac 1140
tgccggtgac aaaccggagg aaggtgggga tgacgtcaaa tcatcatgcc ccttatgacc 1200
tgggctacac acgtgctaca atggatggta caaagggctg caagaccgcg aggtcaagcc 1260
aatcccataa aaccattctc agttcggatt gtaggctgca actcgcctac atgaagctgg 1320
aatcgctagt aatcgcggat cagcatgccg cggtgaatac gttcccgggc cttgtacaca 1380
ccgcccgtca caccacgaga gtttgtaaca cccgaagtcg gtggagtaac cgtaaggagc 1440
tagccgccta aggtgggaca gatgattggg gtg 1473
Claims (12)
- 바실러스 잔톡실리(Bacillus zanthoxyli) HS1 균주(기탁번호 : KCTC18833P).
- 제1항에 있어서,
상기 균주는 서열번호 1로 표시되는 염기서열의 16S rRNA를 갖는 것을 특징으로 하는 바실러스 잔톡실리(Bacillus zanthoxyli) HS1 균주(기탁번호 : KCTC18833P). - 제1항에 따른 균주, 상기 균주의 배양액 또는 이들 모두를 유효성분으로 포함하는 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물.
- 제3항에 있어서,
상기 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물은 수분, 온도, 염, pH, 영양 및 병원균으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 스트레스에 대한 식물의 저항성을 증진시키는 것을 특징으로 하는 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물. - 제4항에 있어서,
상기 병원균은 풋마름병균(Ralstonia solanacearum)과 역병균(Phytophthora capsici)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 식물병을 유발시키는 병원균인 것을 특징으로 하는 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물. - 제3항에 있어서,
상기 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물은 나무, 허브, 관목, 목초, 덩굴, 양치식물, 이끼, 녹조류, 단자엽 식물 및 쌍자엽 식물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 식물의 저항성을 증진시키는 것을 특징으로 하는 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물. - 바실러스 잔톡실리(Bacillus zanthoxyli) HS1 균주(기탁번호 : KCTC18833P), 상기 균주의 배양액, 상기 균주를 포함하는 조성물 및 상기 균주의 배양액을 포함하는 조성물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 식물, 식물 주변 영역 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 식물의 스트레스 저항성 증진 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 식물의 스트레스 저항성 증진 방법은 수분, 온도, 염, pH, 영양 및 병원균으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 스트레스에 대한 식물의 저항성을 증진시키는 것을 특징으로 하는 식물의 스트레스 저항성 증진 방법. - 제8항에 있어서,
상기 병원균은 풋마름병균(Ralstonia solanacearum)과 역병균(Phytophthora capsici)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 식물병을 유발시키는 병원균인 것을 특징으로 하는 식물의 스트레스 저항성 증진 방법. - 제7항에 있어서,
상기 식물의 스트레스 저항성 증진 방법은 나무, 허브, 관목, 목초, 덩굴, 양치식물, 이끼, 녹조류, 단자엽 식물 및 쌍자엽 식물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 식물의 저항성을 증진시키는 것을 특징으로 하는 식물의 스트레스 저항성 증진 방법. - 바실러스 잔톡실리(Bacillus zanthoxyli) HS1 균주(기탁번호 : KCTC18833P), 상기 균주의 배양액, 상기 균주를 포함하는 조성물 및 상기 균주의 배양액을 포함하는 조성물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 식물, 식물 주변 영역 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 식물 생장 촉진 방법.
- 제11항에 있어서,
상기 식물 생장 촉진 방법은 나무, 허브, 관목, 목초, 덩굴, 양치식물, 이끼, 녹조류, 단자엽 식물 및 쌍자엽 식물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 식물의 성장을 촉진시키는 것을 특징으로 하는 식물 생장 촉진 방법.
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