KR20230085601A - 콩 식물 염해 저감 효과가 있는 바실러스 속 균주 sg04 및 이의 용도 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 콩의 염해 저감 효과를 갖는 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주 및 이의 용도에 관한 것으로, 콩의 염해 저감 효과를 갖는 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주, 상기 균주 및/또는 상기 균주의 배양액 등을 포함하는 콩의 염해 저감용 조성물, 상기 균주, 상기 배양액, 및/또는 상기 조성물을 적용한 콩의 염해 저감 방법에 관한 것이다.

Description

콩 식물 염해 저감 효과가 있는 바실러스 속 균주 SG04 및 이의 용도{BACILLUS SPECIES SG04 HAVING THE ALLEVIATION OF SALT DAMAGE IN SOYBEAN PLANTS AND USES THEREOF}
본 발명은 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주에 관한 것이다.
1960년대 이후 간척한 농경지 면적은 135,100ha나 되지만 간척지는 토성이 불량하고, 염분 농도가 높아 작물 생육에 매우 부적합하여 작물 수량의 안정적 확보와 다양한 작물 재배를 위해서는 토양 개량과 그에 알맞은 재배기술 및 내염성 품종 개발이 시급한 실정이다.
간척지는 염류 함량이 매우 높기 때문에 다른 작물보다 내염성이 있는 벼를 재배하여 간척지 활용을 증대시킬 수 있지만 소비 감소로 인한 쌀 재고량이 급증하여 벼 대신에 밭 작물 재배나 사료 작물 재배를 통하여 안정적인 농가 소득을 확보할 수 있는 시스템이 필요하다.
친환경 농업은 농림축산물 생산 과정에서 화학 농약이나 비료 및 항생제를 최소한으로 투입함으로써 물, 공기, 토양 등을 포함한 생물 환경의 오염을 최소화하는 농법을 말한다. 이는 농업의 생산력과 생태계를 유지하면서 인체에 안전한 농산물을 생산하는 농법으로 주목받고 있다.
오랜 시간 농업에서는 작물 재배의 효율을 높이기 위해 농약, 비료 등의 화학물질을 사용해 왔으나, 이는 잔류 농약으로 인한 독성 문제를 유발하고, 화학 성분에 저항성을 갖는 병충해가 생김으로써 사용하는 화합물을 주기적으로 바꿔야 하는 문제를 지속해왔다.
이에, 유용 미생물을 활용한 친환경 농업은 이러한 문제를 해결하는 수단으로써 대두되고 있다. 농업에 쓰이는 유용 미생물은 광합성균, 고초균, 유산균, 효모균, 클로렐라 등이며, 각각 '생물 촉진제'와 '바이오 농약'으로 활용되고 있다.
농업용 미생물은 화학 농약이 가지고 있는 유해성의 문제로부터 자유로우면서도 안정적인 농업을 가능하게 하는 수단으로 그 수요가 점차 증가하고 있다. 농업용 미생물은 유용 미생물 활성액, 유기질 발효퇴비, 유기산 발효액 등의 다양한 형태로 생산되어 농업 현장에서 활용되고 있다.
본 발명의 목적은 염해 저감 효과를 갖는 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주를 제공하는 것이다.
본 발명은 콩의 염해 저감 효과를 갖는 균주에 관한 것으로, 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 균주는 서열번호 1로 표시되는 염기서열의 16S rRNA를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 콩의 염해 저감용 조성물에 관한 것으로, 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주, 상기 균주의 배양액, 또는 이들 모두를 유효성분으로 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 조성물은 디클로로메탄 또는 에틸아세테이트로 추출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 콩의 염해 저감용 조성물은 콩의 염류 스트레스 지수를 완화시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 염류 스트레스 지수는 SIPI, CRI1, 및 CRI2 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명은 콩의 염해 저감 방법에 관한 것으로, 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주, 상기 균주의 배양액, 상기 균주를 포함하는 조성물, 및 상기 균주의 배양액을 포함하는 조성물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 콩, 콩 주변 영역, 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 콩의 염해 저감 방법은 콩의 염류 스트레스 지수를 완화시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 처리하는 단계에 있어서, 상기 균주, 상기 배양액, 및 상기 조성물을 상기 콩에 종자 침지 방법으로 처리할 수 있다.
본 발명은 콩의 염해 저감용 조성물에 관한 것으로, 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주, 상기 균주의 배양액, 또는 이들 모두가 디클로로메탄으로 추출된 것을 유효성분으로 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 콩의 염해 저감용 조성물은 콩의 염류 스트레스 지수인 SIPI, CRI1, 및 CRI2를 완화시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주는 콩의 염해를 저감시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주는 콩의 염류 스트레스를 완화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 여러 균주를 대상으로 실시한 염해 조건에서 콩 발아율 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명 SG04 균주의 16S rRNA 염기서열을 바실러스 속 균주와 비교하여 나타낸 계통분석도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용매를 달리하여 실시한 염해 조건에서 콩 발아율 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따라 염류 스트레스 관련 식물의 생리 지수를 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 콩 식물 염해 저감 효과가 있는 바실러스 속 균주 SG04 및 이의 용도를 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
상세한 설명, 도면들, 및 청구항들에서 상술하는 예시적인 실시 예들은 한정을 위한 것이 아니며, 다른 실시 예들이 이용될 수 있으며, 여기서 개시되는 기술의 사상이나 범주를 벗어나지 않는 한 다른 변경들도 가능하다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.
당업자는 본 개시의 구성요소들, 즉 여기서 일반적으로 기술되고, 도면에 기재되는 구성요소들을 다양하게 다른 구성으로 배열, 구성, 결합, 및 도안할 수 있으며, 이것들의 모두는 명백하게 고안되며, 본 개시의 일부를 형성하고 있음을 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주, 상기 균주, 또는 그 배양액 등을 포함하는 콩의 염해 저감 조성물, 상기 균주 또는 상기 조성물 등을 이용한 콩의 염해 저감 방법을 포함한다.
본 발명은 콩의 염해 저감 효과를 갖는 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주를 제공한다. 상기 균주는 바실러스 테퀼렌시스(Bacillus tequilensis) KCTC 13622T와 100% 완결성에서 99.93% 유사성이 나타나고, 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis) CR-502T와는 95.4% 완결성에서 99.79%의 유사성이 나타나는 서열번호 1로 표시되는 염기서열의 16S rRNA를 가진다.
본 발명은 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주, 상기 균주의 배양액, 또는 이들 모두를 유효성분으로 포함하는 콩의 염해 저감용 조성물을 제공한다.
본 명세서에서 '배양액'은 균주를 배지에 접종하고 일정시간 배양하여 얻은 결과물로서, 본 발명에 따른 균주를 적합한 액체 배지에서 배양한 배양액 자체, 상기 배양액을 여과 또는 원심분리하여 균주를 제거한 여액(여과액 또는 원심분리한 상등액), 상기 배양액을 초음파 처리하거나 상기 배양액에 용해효소(lysozyme)를 처리하여 수득한 세포 파쇄액, 상기 배양액, 여액, 파쇄액 등을 농축한 농축액 등을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 생균제 또는 염해 내성 유도용 조성물은 고체 배지 배양물, 및 상기 배양액의 건조물 또는 추출물 등의 배양물을 함유할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 나아가 적합한 부형제 또는 담체를 추가로 포함할 수도 있다.
본 발명의 조성물은 액상 비료 형태로 제조될 수 있으며 이에 증량제를 첨가하여 가루 분말의 형태로 이용하거나 이를 제형화하여 과립화시킬 수도 있다. 그러나 그 제형에 특별히 한정되지는 않는다.
또한, 본 발명의 조성물은 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주, 상기 균주의 배양액, 또는 이들 모두를 유기 용매로 추출하여 제조될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 조성물은 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주, 상기 균주의 배양액, 또는 이들 모두를 디클로로메탄(Dichloromethane) 또는 에틸아세테이트(Ethyl acetate)로 추출하여 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 본 발명의 조성물은 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주, 상기 균주의 배양액, 또는 이들 모두를 디클로로메탄(Dichloromethane)으로 추출하여 제조될 수 있다.
본 발명의 콩의 염해 저감용 조성물은 콩의 염해를 저감시킬 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 콩의 염해 저감용 조성물은 콩의 종자 및 콩의 유묘 중 적어도 하나에 발생하는 염해를 저감시킬 수 있다.
용어 '염해 저감'은 염류로 인해 콩의 발아율 또는 생장이 저하되는 현상이 저감됨을 지칭하는 그의 통상의 의미로서 본원에서 사용된다.
따라서, '콩의 염해가 저감되는 것'은 통상적으로 콩에게 생리학상 허용되는 염류 농도보다 높은 염류 농도에 콩을 노출시킨 경우(토양 또는 물과 같은 그의 환경에서)에 염류 농도에 의한 발아율 또는 생장 억제 현상이 줄어드는 것을 의미하고, 이는 염류 농도를 견디거나 참는 콩의 능력이 향상되는 것을 의미한다.
본 발명의 콩의 염해 저감용 조성물은 콩의 염류 스트레스 지수를 완화시킬 수 있다.
용어 '스트레스 지수'는 식물의 생리 상황에 따라 민감하게 변화하는 식물 잎 속에 있는 특정 성분을 측정하여 나타낸 값으로, 일반적으로 광합성 관련 3가지 색소인 엽록소, 카로티노이드, 및 안토시아닌을 기반으로 측정할 수 있다. 해당 스트레스가 어떤 요인에 의한 것인지는 실험의 설계에 따라 조절할 수 있다.
예를 들어, 스트레스 지수로 염류에 대한 스트레스 지수를 측정하고, 이는 구조둔감성색소지수(SIPI; Structure Insensitive Pigment Index) 및 카로티노이드반사율지수(CRI; Carotenoid Reflectance Index) 1&2를 통해 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 염류 스트레스 지수는 구조둔감성색소지수(SIPI), 카로티노이드반사율지수 1(CRI1), 및 카로티노이드반사율지수 2(CRI2) 중 적어도 하나일 수 있다.
구조둔감성색소지수(SIPI; Structure Insensitive Pigment Index)는 카로티노이드계 색소와 엽록소 비율을 나타내는 지수로 카로티노이드(Carotenoid)의 변화를 반영하며, 스트레스가 높으면 이 지수도 높아지는 경향을 보인다. 구조둔감성색소지수는 (NIR-Blue(청색광))/(NIR-Red(적색광))로 계산할 수 있다.
근적외선(NIR; Near-Infrared)은 파장이 0.75㎛ 내지 3㎛ 영역인 적외선이다. 전자 광학 장비 분야에서는 이 중의 일부인 1.4㎛ 내지 3㎛ 영역을 SWIR(Short Wave InfraRed)로 분류하기도 한다.
엽색소지수 중 하나인 카로티노이드반사율지수(CRI; Carotenoid Reflectance Index)는 식물 잎의 카로티노이드 색소에 민감한 반사율 측정값이고, CRI값이 높을수록 엽록소에 비해 카로티노이드 농도가 더 높음을 의미한다.
또한, 카로티노이드반사율지수(CRI)는 계산식에 사용되는 파장에 따라 CRI1과 CRI2로 구분된다.
CRI1(Carotenoid Reflectance Index 1)은 510nm에서 카로티노이드(Carotenoid)의 역반사율이 가장 높지만 이 값은 엽록소의 영향을 받기 때문에, 엽록소의 영향을 제거하기 위해 550nm에서의 역반사율이 사용된다.
CRI2(Carotenoid Reflectance Index 2)는 CRI1의 변형으로, 550nm에서의 역반사율 대신 700nm에서의 역반사율이 사용된다.
카로티노이드(Carotenoid)는 광합성의 보조색소로서 탄소가 30개인 물에 잘 녹지 않는 지용성 물질로 가을철 단풍의 주된 성분이다. 항산화 물질에 속하는 카로티노이드(Carotenoid)는 과산화 라디칼과 ROS(Reactive Oxygen Species)인 1중항산화분자의 소거 능력을 가지고 있어, 스트레스에 의해 생성되는 활성산소를 제거하여 스트레스를 잘 견딜 수 있도록 도와주는 물질로 알려져 있다.
또한, 카로티노이드(Carotenoid)는 식물의 빛 흡수 과정과 지나치게 많은 빛의 유해한 영향으로부터 식물을 보호하는 역할을 수행하므로, 약화된 식생에서는 보다 높은 카로티노이드(Carotenoid) 농도가 확인된다. 이에 따라, 구조둔감성색소지수(SIPI), 엽색소지수(CRI1 및/또는 CRI2) 등 카로티노이드(Carotenoid)를 측정하는 지수가 높을수록 해당 식물이 보다 많은 스트레스를 받았다는 것을 의미한다.
본 발명의 콩의 염해 저감용 조성물은 상술한 본 발명의 균주, 상기 균주의 배양액, 또는 이들의 혼합물에, 당해 분야에서 콩의 염해를 저감시키거나 염류 스트레스 지수를 완화시키는 것으로 사용되는 다른 임의의 성분을 추가로 포함할 수 있다. 상기 다른 임의의 성분은 화학물질 또는 박테리아의 또다른 균주일 수 있다.
본 발명은 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주, 상기 균주의 배양액, 상기 균주를 포함하는 조성물, 상기 균주의 배양액을 포함하는 조성물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 콩, 콩 주변 영역, 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 콩의 염해 저감 방법을 제공한다.
본 발명의 콩의 염해 저감 방법이 적용되는 콩의 부위는 제한되지 않는다. 따라서, 콩 전체뿐만 아니라, 콩의 부분, 예를 들어 종자, 새순, 줄기, 뿌리, 잎, 과실, 및 이들의 전체는 물론 이들의 일부를 모두 포함한다.
본 발명은 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주, 상기 균주의 배양액, 및 상기 균주를 포함하는 조성물을 콩의 종자, 콩의 유묘, 및 콩에 침지, 관주, 분무 등으로 제공할 수 있다.
예를 들어, 콩의 종자를 상기 배양액 또는 상기 조성물에 침지할 수 있다. 또한, 예를 들어, 상기 균주의 배양액 또는 상기 균주의 조성물을 콩의 유묘에 관주 처리할 수 있다.
본 발명에 개시된 주변 영역이란, 본 발명의 균주, 상기 균주의 배양액, 및 상기 균주 및/또는 상기 배양액을 포함하는 조성물 중 어느 하나가 효과를 발휘할 수 있는 범위를 의미하고, 지상 및 지하를 모두 포함한다.
예를 들어, 콩, 콩의 일부 기관, 또는 과실 주위의 약 2m 이내, 약 1m 이내, 약 70cm 이내, 약 50cm 이내, 약 25cm 이내, 약 10cm 이내, 또는 약 5cm 이내의 영역일 수 있다.
본 발명의 콩의 염해 저감 방법은 본 발명의 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주, 상기 균주의 배양액, 및 상기 균주 및/또는 상기 배양액을 포함하는 조성물 중 어느 하나를 콩의 수명 주기 중 임의의 시점, 콩의 수명 주기 중 하나 이상의 단계의 시점, 콩의 수명 주기에서 정기적인 시점, 및/또는 콩의 수명 전체에 걸쳐 계속적으로 적용하는 것을 포함한다.
따라서, 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주, 상기 배양액, 및 상기 조성물 중 어느 하나는 필요에 따라 적용 시점이 변경될 수 있다.
예를 들어, 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주, 상기 균주의 배양액, 및 상기 균주 및/또는 상기 배양액을 포함하는 조성물 중 어느 하나는 콩의 생장 동안, 개화 전 및/또는 개화 동안, 종자 발생 전 및/또는 종자 발생 동안 적용될 수 있다.
또한, 예를 들어, 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주, 상기 균주의 배양액, 및 상기 균주 및/또는 상기 배양액을 포함하는 조성물 중 어느 하나는 설정된 간격에 따라 다수 회 적용될 수 있다.
또한, 예를 들어, 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주, 상기 균주의 배양액, 및 상기 균주 및/또는 상기 배양액을 포함하는 조성물 중 어느 하나는 콩이 한 위치에서 또 다른 위치로, 예컨대 온실 또는 온상에서 필드로 이식되기 전, 동안, 및/또는 직후에 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 배양액 또는 상기 조성물은 콩의 종자를 파종하기 전에 적용될 수 있다.
이하, 실시예를 통해서 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 하지만, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 염해 저감 효과가 우수한 균주 선발
염해 저감 효과가 우수한 균주를 선발하기 위하여, GG01 균주, GLC02 균주, GLSH03 균주, H19-1 균주, SG04 균주, 및 TS2 균주를 대상으로 콩 발아율 감소 완화 효과 실험을 진행하였다.
각 균주의 배양여액을 얻기 위해, TSB(tryptic soy broth, Difco, USA) 배지에서 3일간 배양(28℃, 150rpm)한 후 6,000rpm에서 20분간 원심분리하였고, 상청액을 0.45㎛ 필터를 사용하여 여과하였다.
여과한 상청액에 콩(품종: 대원)을 100mL당 50개가 포함되도록 넣고 1시간 동안 침지한 후, 클린벤치에서 건조(air-dried)하였다. 이후 9cm 페트리접시(petridish)에 멸균한 필터 페이퍼(filter paper, Whatman no.1)를 2겹 깔고, 상기 페트리접시에 멸균된 200mM 염화나트륨(NaCl)을 20mL 관주한 후 종자를 하나의 플레이트 당 20종자씩 치상하였다.
종자 침지 후 3일 내지 5일 동안 발아율을 평가하였으며, 대조구로는 필터링한 TSB 배지와 물을 사용하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 여러 균주를 대상으로 실시한 염해 조건에서 콩 발아율 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 1을 참조하면, 총 6개체의 균주를 대상으로 염해 조건에서 콩 발아율 평가를 실시하였고, 그 중 3개체 균주(GLSH03 균주, GC01 균주, 및 SG04 균주)의 콩 발아율이 유의하게 높음(*)을 확인하였다.
더 자세하게, 대조구인 물에서의 염해 조건에서 콩 발아율이 35.8±5.9%이고, TSB 배지에서의 염해 조건에서 콩 발아율이 약 20%인 반면, GLSH03 균주는 염해 조건에서 콩 발아율이 42.5±8.6%, GC01 균주는 염해 조건에서 콩 발아율이 43.3±6.7%, 및 SG04 균주는 염해 조건에서 콩 발아율이 45.0±10.9%로 대조군에 비해 유의하게 높았으며, 이는 염류에 의해 줄어든 콩 발아율이 완화되었음을 의미한다. 즉, 염류에 의한 피해가 완화되었음을 의미한다.
이하 실시예 대상으로 상기 균주들 중 콩 발아율 평가 결과가 가장 우수한 SG04 균주를 최종 선정하였다.
실시예 2: SG04 균주의 동정
SG04 균주의 계통분류학적 위치와 동정은 16S rRNA 염기서열 분석을 이용하였다. 염기서열 유사도는 이즈바이오클라우드(EZBioCloud)으로 분석하였다.
계통도의 작성을 위해 시나 (SINA; SILVA Incremental Aligner) v1.2.11 (https://www.arb-silva.de/aligner/)으로 염기서열을 정렬하고 염기서열 길이를 맞추었다. 메가(MEGA; Molecular Evolutionary Genetics Anaylsis) 6.0 프로그램으로 근연접합법(Neighbor-joining) 알고리즘을 사용하여 계통도를 작성하였으며, 계통도의 안정성은 1000회 부트스트래핑(bootstrapping)을 수행하여 확인하였다.
계통 분석 결과 SG04 균주는 16S rRNA 염기서열에서 바실러스 테퀼렌시스(Bacillus tequilensis) KCTC 13622T와 100% 완결성에서 99.93% 유사성이 나타났고, 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis) CR-502T와는 95.4% 완결성에서 99.79%의 유사성이 나타났다.
따라서, SG04 균주는 바실러스 테퀼렌시스(Bacillus tequilensis) 균주에 가까운 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04 균주로 동정하였다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명 SG04 균주의 16S rRNA 염기서열을 바실러스 속 균주와 비교하여 나타낸 계통분석도이다.
도 2를 참조하면, SG04 균주의 16S rRNA 염기서열(1,443bp)을 이용하여 계통수를 작성한 결과, 본 발명의 SG04 균주는 바실러스 테퀼렌시스(Bacillus tequilensis)와 상당히 가까운 균주인 것을 확인하였다.
본 발명의 SG04 균주를 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04 균주로 명명하고 국립농업과학원(농업유전자원센터; KACC)에 2021년 10월 01일자로 기탁하여 수탁 번호 KACC 92374P를 부여받았다.
실시예 3: 용매에 따른 콩 발아율 감소 완화 평가
바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주의 배양여액을 용매로 추출하기 위해, TSB(Tryptic soy broth, Difco, USA) 배지에서 3일간 배양(28℃, 150rpm)한 후 6,000rpm에서 20분간 원심분리하였고, 상청액을 0.45㎛ 필터를 사용하여 여과하였다.
여과한 배양액을 유기 용매(디클로로메탄(Dichloromethane) 또는 에틸아세테이트(Ethyl acetate))로 추출한 후 감압 농축하였다. 각각의 추출물은 희석하여 10ppm의 농도로 맞추었다. 농도를 맞춘 추출물에 콩(품종: 대원)을 100mL당 50개가 포함되도록 넣고 1시간 동안 침지한 후, 클린벤치에서 건조(air-dried)하였다.
이후 9cm 페트리접시(petridish)에 멸균한 필터 페이퍼(filter paper, Whatman no.1)를 2겹 깔고, 상기 페트리접시에 멸균된 200mM 염화나트륨(NaCl)을 20mL 관주한 후 종자를 하나의 플레이트 당 20종자씩 치상하였다(20종자/plate). 종자 침지 후 3일 내지 5일 동안 발아율을 평가하였으며, 대조구로는 물에 침지된 콩을 사용하였다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용매를 달리하여 실시한 염해 조건에서 콩 발아율 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하면, 용매로 디클로로메탄(Dichloromethane) 및 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 사용하였고, 그 중 용매로 디클로로메탄(Dichloromethane)을 사용하는 경우, 콩의 발아율이 현저하게 높음을 확인하였다.
더 자세하게, 대조구에서의 콩 발아율이 35±3.6%인 반면, 에틸아세테이트(Ethyl acetate) 추출물 처리된 경우의 콩 발아율은 41.5±9.2%로 콩 발아율 감소 정도가 약간 완화되었고, 디클로로메탄(Dichloromethane) 추출물 처리된 경우의 콩 발아율은 51.5±6.7%로 콩 발아율 감소 정도가 현저하게 완화되었다.
실시예 4: 염류 스트레스 관련 식물의 생리 지수 분석
염류 스트레스와 관련된 식물의 생리 지수를 분석하기 위해서, 대조군으로 아무 처리도 하지 않은 콩과, 실험군으로 디클로로메탄(Dichloromethane) 추출물을 처리한 콩을 대상으로 식물의 생리 지수(SIPI, CRI1, 및 CRI2)를 측정하였다.
보다 자세하게, 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주의 디클로로메탄(Dichloromethane) 추출물(10ppm)을 콩에 1시간 동안 침지한 후 상토가 담긴 포트(지름 14cm)에 파종한 후, 5엽기 내지 6엽기 동안 유리 온실에서 콩을 재배하였다.
파종 후 염화나트륨(NaCl) 용액 200mM을 40mL씩 3일 동안 관주 처리하여 염류 스트레스를 주었으며, 마지막 염류 용액을 관주 처리하고 1주일 후, 콩 식물의 염류에 의한 스트레스 지수(SIPI, CRI1, 및 CRI2)를 광학센서(PolyPen, Czech)로 평가하였다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따라 염류 스트레스 관련 식물의 생리 지수를 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 대조군에 비해, 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주의 디클로로메탄(Dichloromethane) 추출물이 처리된 콩의 SIPI, CRI1, 및 CRI2가 현저히 줄었음을 확인하였다. 다만, 생리 지수인 SIPI, CRI1, 및 CRI2는 단위가 없는 값이므로, 별도의 단위가 개시되어 있지 않다.
보다 자세하게, 대조군 콩의 SIPI는 0.80±0.001이 측정된 반면, 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주의 디클로로메탄(Dichloromethane) 추출물이 처리된 콩의 SIPI는 0.78±0.006으로 유의하게 감소하였다.
또한, 대조군 콩의 CRI1은 7.68±0.14인 반면, 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주의 디클로로메탄(Dichloromethane) 추출물이 처리된 콩의 CRI1은 6.90±0.28로 현저하게 감소하였다.
또한, 대조군 콩의 CRI2는 7.60±0.15인 반면, 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주의 디클로로메탄(Dichloromethane) 추출물이 처리된 콩의 CRI1은 6.85±0.26으로 현저하게 감소하였다.
따라서, 상기 본 발명 균주의 디클로로메탄(Dichloromethane) 추출물을 처리하는 경우 SIPI, CRI1, 및 CRI2가 모두 대조군에 비해 유의하게 감소하였으므로, 상기 추출물이 처리된 콩은 염류에 의한 스트레스 반응이 완화되었음을 확인하였다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주는 콩의 염해를 저감시키는 효과 및 콩의 염류 스트레스를 완화시키는 효과를 가지고 있으며, 이를 통해 염류에 의한 콩의 발아율 및 생장 억제를 완화시킬 수 있다. 특히, 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주를 배양하고, 배양여액을 디클로로메탄(Dichloromethane)으로 추출한 후 작물에 종자 처리하는 경우, 현저한 염류 스트레스 완화 및 콩의 염해 저감 효과가 나타날 수 있다.
본 발명의 균주, 본 발명의 콩의 염해 저감용 조성물, 및 본 발명의 콩의 염해 저감 방법이 적용되면, 간척지 등 염류 함량이 높은 지역에서도 콩의 재배가 원활하게 진행될 수 있다. 이에 따라, 환경 스트레스 저항성 콩의 상품화에 큰 기여를 할 수 있게 되고, 경지 면적 감소에 대한 대응이 가능해지며, 콩의 생산 효율을 증가시킬 수 있다.
특히, 국토 면적이 좁고 산악지형이 발달한 한국에서는 식량을 안정적으로 생산하기 위해 간척 농지가 생성되어야 하는데, 이러한 간척 농지에서도 콩을 생산할 수 있게 된다는 식량 안보 측면에서의 큰 의의가 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니며 특허 청구의 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
농업생명공학연구원 KACC92374P 20211001
<110> REPUBLIC OF KOREA(RURAL DEVELOPMENT ADMINISTRATION) <120> BACILLUS SPECIES SG04 HAVING THE ALLEVIATION OF SALT DAMAGE IN SOYBEAN PLANTS AND USES THEREOF <130> FP-2109068-KR <160> 1 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 1443 <212> RNA <213> Unknown <220> <223> 16S rRNA of Bacillus sp. SG04 <400> 1 tcctaaaagg ttacctcacc gacttcgggt gttacaaact ctcgtggtgt gacgggcggt 60 gtgtacaagg cccgggaacg tattcaccgc ggcatgctga tccgcgatta ctagcgattc 120 cagcttcacg cagtcgagtt gcagactgcg atccgaactg agaacagatt tgtgggattg 180 gcttaacctc gcggtttcgc tgccctttgt tctgtccatt gtagcacgtg tgtagcccag 240 gtcataaggg gcatgatgat ttgacgtcat ccccaccttc ctccggtttg tcaccggcag 300 tcaccttaga gtgcccaact gaatgctggc aactaagatc aagggttgcg ctcgttgcgg 360 gacttaaccc aacatctcac gacacgagct gacgacaacc atgcaccacc tgtcactctg 420 cccccgaagg ggacgtccta tctctaggat tgtcagagga tgtcaagacc tggtaaggtt 480 cttcgcgttg cttcgaatta aaccacatgc tccaccgctt gtgcgggccc ccgtcaattc 540 ctttgagttt cagtcttgcg accgtactcc ccaggcggag tgcttaatgc gttagctgca 600 gcactaaggg gcggaaaccc cctaacactt agcactcatc gtttacggcg tggactacca 660 gggtatctaa tcctgttcgc tccccacgct ttcgctcctc agcgtcagtt acagaccaga 720 gagtcgcctt cgccactggt gttcctccac atctctacgc atttcaccgc tacacgtgga 780 attccactct cctcttctgc actcaagttc cccagtttcc aatgaccctc cccggttgag 840 ccgggggctt tcacatcaga cttaagaaac cgcctgcgag ccctttacgc ccaataattc 900 cggacaacgc ttgccaccta cgtattaccg cggctgctgg cacgtagtta gccgtggctt 960 tctggttagg taccgtcaag gtaccgccct attcgaacgg tacttgttct tccctaacaa 1020 cagagcttta cgatccgaaa accttcatca ctcacgcggc gttgctccgt cagactttcg 1080 tccattgcgg aagattccct actgctgcct cccgtaggag tctgggccgt gtctcagtcc 1140 cagtgtggcc gatcaccctc tcaggtcggc tacgcatcgt tgccttggtg agccgttacc 1200 tcaccaacta gctaatgcgc cgcgggtcca tctgtaagtg gtagccgaag ccacctttta 1260 tgtttgaacc atgcggttca aacaaccatc cggtattagc cccggtttcc cggagttatc 1320 ccagtcttac aggcaggtta cccacgtgtt actcacccgt ccgccgctaa catcagggag 1380 caagctccca tctgtccgct cgacttgcat gtattaggca cgccgccagc gttcgtcctg 1440 agc 1443

Claims (12)

  1. 콩의 염해 저감 효과를 갖는 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 균주는 서열번호 1로 표시되는 염기서열의 16S rRNA를 갖는 것을 특징으로 하는 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주.
  3. 제1 항에 따른 균주, 상기 균주의 배양액, 또는 이들 모두를 유효성분으로 포함하는 콩의 염해 저감용 조성물.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 조성물은 디클로로메탄 또는 에틸아세테이트로 추출되는 콩의 염해 저감용 조성물.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 콩의 염해 저감용 조성물은 콩의 염류 스트레스 지수를 완화시키는 것을 특징으로 하는 콩의 염해 저감용 조성물.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 염류 스트레스 지수는 SIPI, CRI1, 및 CRI2 중 적어도 하나인 콩의 염해 저감용 조성물.
  7. 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주, 상기 균주의 배양액, 상기 균주를 포함하는 조성물, 및 상기 균주의 배양액을 포함하는 조성물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 콩, 콩 주변 영역, 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 콩의 염해 저감 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 콩의 염해 저감 방법은 콩의 염류 스트레스 지수를 완화시키는 것을 특징으로 하는 콩의 염해 저감 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 염류 스트레스 지수는 SIPI, CRI1, 및 CRI2 중 적어도 하나인 콩의 염해 저감 방법.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 처리하는 단계는 상기 균주, 상기 배양액, 및 상기 조성물 중 어느 하나를 상기 콩에 종자 침지 방법으로 처리하는 콩의 염해 저감 방법.
  11. 바실러스 속(Bacillus sp.) SG04(수탁 번호: KACC 92374P) 균주, 상기 균주의 배양액, 또는 이들 모두가 디클로로메탄으로 추출된 것을 유효성분으로 포함하는 콩의 염해 저감용 조성물.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 콩의 염해 저감용 조성물은 콩의 염류 스트레스 지수인 SIPI, CRI1, 및 CRI2를 완화시키는 것을 특징으로 하는 콩의 염해 저감용 조성물.
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