KR20220095438A - 쌍떡잎식물 꿀풀과 식물의 병원균에 대한 항균 활성을 갖는 미생물 제제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스마트팜에서 재배된는 쌍떡잎식물 꿀풀과 작물(곰보배추)의 주요 병원균에 대한 항균 활성을 갖는 미생물 제제에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 바실러스 섭틸리스 균주 자체 또는 그 혼합물을 이용하여 흰가루병의 원인균인 스패로세카 마쿨라, 잿빛곰팡이병의 원인이 되는 보트리티스시네리아, 근부병 원인이 되는 푸사리움 솔라니, 흑성병의 원인이 되는 클라도스포리움 풀붐, 입고병과 잘록병의 원인균 피시움속, 고추역병 병균인 파이토프소라 카프시시 등을 일으키는 식물 병원성 균을 방제할 수 있는 미생물 제제에 관한 것이다.

Description

쌍떡잎식물 꿀풀과 식물의 병원균에 대한 항균 활성을 갖는 미생물 제제{Bacillus subtilis with antimicobial activity against a dicotyledonous plant in Smart Farm}

본 발명은 스마트팜에서 재배되는 쌍떡잎식물 꿀풀과(곰보배추) 식물의 주요 병원균에 대한 항균 활성을 갖는 미생물 제제에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 바실러스 섭틸리스 균주 자체 또는 그 혼합물을 이용하여 잿빛 곰팡이병, 모 잘록병, 점무늬병, 뿌리 썩음병 등을 일으키는 식물 병원성 균을 방제할 수 있는 미생물 제제에 관한 것이다

식물 병원 진균에 의한 작물의 병은 해충, 잡초와 더불어 작물의 안정적 생산에 매우 큰 제한 요인으로 작용하고 있다. 많은 식물 병원성 진균 중에서도 보트리티스 시네리아와 같이 균핵을 형성하는 병균은 대부분이 토양 전염성으로 다양한 작물에 병을 유발함으로써 막대한 피해를 초래한다. 이러한 식물 병원성 진균들은균핵 상태로 존재하여 고온 및 저온 등 열악한 환경에서도 생존이 가능하여 매년 이러한 균핵이 식물에 대한 1차 감염원이 되는 것으로 알려져 있다. 이러한 균핵은병든 조직이나 토양 중에 있으면서 열악한 환경조건에서도 생존이 가능하고 포자나균사형태보다 이웃 길항 미생물에 의한 분해 및 억제에도 강하기 때문에 효과적인방제를 기대하기가 어려운 실정이다. 이러한 병원 진균의 방제를 위한 방법으로서는 재배환경을 개선해 주는 물리적 방법, 살균제를 이용한 화학적 방법 및 미생물 을 이용한 미생물학적 방법 등이 있다. 그러나 물리적 방제만으로는 큰 효과를 기대할 수 없으며, 화학적 방제는 최근 약제 저항성 병원균의 출현으로 포장에서의 방제효과가 크게 저하되었을 뿐만 아니라, 화학농약 다량 살포에 의한 심각한 환경오염으로 이어지고 있다. 또한, 화학합성 농약에 의한 방제는 사람과 동물에 대한독성 문제, 토양 및 작물 내의 잔류 독성 문제, 포장 용기에 의한 환경오염 문제 등으로 인하여 점차 그 사용이 규제되고 있으며, 이미 선진 각국에서는 이들 화학합성 농약에 대한 구체적인 규제 강화 등으로 사용이 크게 제한되고 있다. 따라서최근에는 이의 대체 방안으로 미생물학적 방제에 관한 연구가 최근 활발하게 진행되어 오고 있으며, 환경 친화적 농업을 위한 효과적인 방제 방법의 개발이 절실히요구되고 있다. 현재 외국에서 개발되어 상품화된 대표적인 미생물 제제는 트리코데르마 하지아눔(Trichoderma harzianum)과 트리코데르마 폴리스포룸(T polysporum)으로 만들어져 목재 부후균을 억제하는 BINAB T(1988, ER Butts International), 글리오클라디움 비렌스(Gliocladium virens)를 이용한 온실 화훼작물 유묘의 병 방제제인 글리오가드(GlioGard; 1990, W R Grace Co), 트리코데르마 하르지아눔을 이용한 에프스탑(Fstop; 1991, Kodak), 트리코덱스(Trichodex; 1997년, 이스라엘에서 개발)과 길항세균 바실러스 섭틸리스를 이용한 종자처리제인 코디악(KODIAK; 1990, Gustafson), 슈도모나스 플루오레슨스(Pseudomonas fluorescens)를 이용하여 목화의 리족토니아나 피티움(Pythium sp) 모 잘록병을 방제하는 대거(DAGGER; 1990, Ecogen Inc), 슈도모나스 세파시아(P cepacia)를 이용한 여러 작물의 종자 처리제인 블루 써클(BLUE CIRCLE; 1990, Stine Microbial Products), 그리고 길항방선균 스트렙토마이세스 그리세오비리디스(Streptomyces griseoviridis)를 이용한 푸사리움(Fusarium) 시들음병, 모 잘록병 방제제인 마이코스탑(MYCOSTOP; 1985,Kemira Oy Biocontrol of Finland) 등이 있다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같이 스마트팜에서 재배되는 쌍떡잎식물 꿀풀과 식물의 병원성균에 대하여 길항 작용을 갖는 다양한 미생물 농약이 보고되었지만, 보다 효과적이고 친환경적인 미생물 제제를 제공하고자 함이며, 이를 위하여 식물 병원균에 대하여 항균 활성을 갖는 신균주를 찾고 신균주를 이용하여 보다 친환경적인 농업을 영위하고자 함이다.

본 발명은 상기 과제를 해결하고자, 본 발명은 쌍떡잎식물 꿀풀과 식물 병원균에 길항능력을 지니는 바실러스 섭틸리스 균주를 제공한다. 또한 본 발명은 바실러스 섭틸리스 균주의 배양액을 유효 성분으로 함유하는 식물 병원균 방제용 미생물 제제를 제공한다.

본 발명에 의한 스마트팜에서 재배되는 뿌리식물에 대한 신규한 미생물 및 이를 이용한 미생물 방제제는, 잿빛 곰팡이병의 원인이 되는 보트리티스 시네리아(Botrytis cinerea), 모 잘록병의 원인이되는 피시움 울티멈(Pythium ultimum), 점무늬병의 원인이 되는 얼터나리아 파낙스(Alternaria panax), 뿌리 썩음병의 원인이 되는 푸사리움 속(Fusarium sp), 실린드로카폰 데스트럭탄스(Cylindrocarpon destructans), 라이족토니아 솔라니(Rhizoctonia solani), 고추 역병의 원인이 되는 파이토프소라 캅사이시(Phytophthora capsici), 감자 더뎅이병의 원인이 되는 스트렙토마이세스 스카비에스(Streptomyces scabies)에 대해서 우수한 억제 효과가 있을 뿐만 아니라, 환경친화적인 무공해 생물 농약으로 사용할 경우 생태계 파괴 및 인축 독성 문제를 해소할 수 있으므로 농약 산업 및 환경 산업분야에 유용하게 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 신균주 바실러스 섭틸리스을 10,000배로 확대하여 촬영한 전자현미경 사진
도 2는 보트리티스 시네리아(Botritis cinerea)에 대한 본 발명의 신균주 바실러스 섭틸리스의 항균활성을 나타낸 사진

본 발명은 스마트팜에서 재배되는 쌍떡잎식물 꿀풀과 식물의 병원균에 길항능력을 지니는 바실러스 섭틸리스 균주를 제공한다. 본 발명에서 상기 식물 병원균은, 보트리티스 시네리아, 피시움 울티멈, 얼터나리아 파낙스, 푸사리움 솔라니, 실린드로카폰 데스트럭탄스, 라이족토니아 솔라니, 파이토프소라 캅사이시 및 바실러스 섭틸리스으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한 본 발명에서 상기 식물 병원균은, 잿빛 곰팡이의 원인이 되는 보트리티스 시네리아; 모 잘록병의 원인이 되는 피시움 울티멈; 점무늬병의 원인이 되는 얼터나리아 파낙스; 뿌리 썩음병의 원인이 되는 푸사리움 솔라니, 실린드로카폰 데스트럭탄스, 라이족토니아 솔라니; 고추 역병의 원인이 되는 파이토프소라 캅사이시;및 감자 더뎅이병의 원인이 되는 바실러스 섭틸리스으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

<균주의 분리 및 동정>

본 실시예에서는 스패로세카 마쿨라(Sphaerotheca macular) 및 보트리티스

시네리아(Botritis cineria)를 시험 균주로 하여 이에 길항력이 있는 미생물을 분

리하기 위하여 전국 각지에서 토양 및 퇴비시료를 채취하였다. 채취한 시료 1g에 멸균수 10㎖를 혼합하여 30℃에서 30분간 진탕한 후, 토양 희석 한천평판법으로 10⁴배까지 희석하여 희석액 01㎖를 LB 배지(표 1의 조성)에 분주하여 배지 전면에 골고루 편 다음, 30℃ 항온기에서 3일간 배양 후 진균의 단일 콜로니(single colony)를 순수 분리하여 사면 배지에 옮겨 4℃에서 보관하였다. 각각의 진균은 스패로세카 마쿨라 및 보트리티스 시네리아를 시험균주로 하여 이에 공통적으로 강한항균력을 나타내는 가장 우수한 하나의 균주를 선별하였다.

<식물병원균에 대한 길항력 검정>

식물 병원균으로는 식물에 막대한 피해를 야기하는 다양한 병원균인 딸기흰가루병균(Sphaerotheca macular), 잿빛 곰팡이병균(Botrytis cineria), 근부병균(Fusarium solani), 입고병·잘록병균(Pythium sp), 고추역병균(Phytophtora capsici), 흑부병균(Alternaria citri), 흑성병균(Cladosporium fulvum), 도열병균(Pyricularia oryzae), 브라운패취(Rhizoctonia solani)의 9종의 시험균을 대상으로 바실러스 섭틸리스의 길항력을 검정하여 항균 범위를 조사하였다. 감자한천배지(PDA, Difco)를 살균한 후, 50℃의 배지에 각 병원균의 균사, 세포, 포자를 혼합평판하고 배지가 완전히 굳은 다음 길항미생물을 배양한 배양액을 페이퍼디스크(직경 8mm)에 묻힌 후 병원균이 혼합된 페트리디쉬(petri-dish)에 올려놓고 각종 병원균의 생육이 잘 되는 28℃에서 3∼4일 배양하였다. 길항미생물이 각종 병원균에 미치는 영향을 저지원의 직경으로 조사하였다. 본 발명의 길항미생물 바실러스 섭틸리스 균주의 식물 병원균과의 길항효과에 대한 검정 결과, 본 발명의 상기 균주는 딸기흰가루병의 원인균인 스패로세카 마쿨라, 잿빛곰팡이병의 원인이 되는 보트리티스 시네리아 및 근부병 원인이 되는 푸사리움 솔라니에 대하여 강한 길항력을 나타내었으며, 흑성병의 원인이 되는 클라도스포리움 풀붐, 입고병과 잘록병의 원인균 피시움속, 고추역병균인 파이토프소라 카프시시에 대하여서도 길항 효과를 나타내는 것을 확인하였다

<배양액의 희석 정도에 따른 항균활성>

상기 조건으로 바실러스 섭틸리스 균주를 배양하여 배양액을 일정한 비율로 희석한 후, 배양액의 희석정도에 따라 잿빛 곰팡이병의 원인이 되는 보트리티스 시네리아, 모 잘록병의 원인이 되는 피시움 울티멈, 뿌리 썩음병의 원인이 되는 푸사리움 솔라니에 대한 항균활성을 측정하였다.

<바실러스 섭틸리스의 배양 조건>

길항 미생물 바실러스 섭틸리스 균주는 25ℓ 발효기를 사용하여 배양되었으며, 이때 사용한 배지는 표 1과 같은 조성으로 pH를 70으로 조절한 통상적인 액체배지를 제조하여 사용하였다. 종배양은 500㎖ 삼각플라스크에 표 1과 같은 조성으로 pH를 70로 조절하여 100ml의 액체 배지를 이용하여 배양하였다. 배양조건은 30℃ , 200rpm으로 24시간 진탕 배양한 후 바실러스 섭틸리스가 포함된 종배양액5%(v/v)를 15ℓ 생산 배지를 함유한 25ℓ 발효기에 접종하고 30℃에서 250rpm, 1 vvm의 조건으로 72시간 동안 배양하였다.

Claims (3)

1. 쌍떡잎식물 꿀풀과 식물의 병원균의 길항 균주인 바실러스 섭틸리스 성분을 포함하는 쌍떡잎식물 꿀풀과 식물의 병원균에 대한 항균 활성을 갖는 미생물 제제.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 쌍떡잎식물 꿀풀과 식물의 병원균은 딸기흰가루병의 원인균인 스패로세카 마쿨라, 잿빛곰팡이병의 원인이 되는 보트리티스시네리아, 근부병 원인이 되는 푸사리움 솔라니, 흑성병의 원인이 되는 클라도스포리움 풀붐, 입고병과 잘록병의 원인균 피시움속, 고추역병 병균인 파이토프소라 카프시시 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 쌍떡잎식물 꿀풀과 식물의 병원균에 대한 항균 활성을 갖는 미생물 제제.
   
3. 상기 바실러스 섭틸리스 성분은,
   자연에서 분리된 쌍떡잎식물 꿀풀과 식물의 병원균에 길항능력을 지니는 바실러스 섭틸리스를 배지에서 성장 발육시키고, 성장 발육한 바실러스 섭틸리스를 희석배율 0 ~ 50배로 희석시켜 획득한 것을 특징으로 하는 쌍떡잎식물 꿀풀과 식물의 병원균에 대한 항균 활성을 갖는 미생물 제제
   

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