KR20230126749A - 제노랍두스 호미니키아이(Xenorhabdus hominickii)의 세균 대사체를 유효성분으로 하는, 파검은무늬병을 포함한 식물병 방제용 조성물 - Google Patents

제노랍두스 호미니키아이(Xenorhabdus hominickii)의 세균 대사체를 유효성분으로 하는, 파검은무늬병을 포함한 식물병 방제용 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제노랍두스 호미니키아이의 세균 대사체를 유효성분으로 하는 식물병 방제용 조성물에 관한 것으로, 특히 파검은무늬병, 고추역병, 고추탄저병, 고추시들음병 등의 식물병에 대한 방제효과가 우수한 조성물에 관한 것이다. 본 발명에서는 알터나리아 알터나타(Alternaria alternata)가 파검은무늬병의 원인균임을 규명하고, 제노랍두스 호미니키아이(Xenorhabdus hominickii)의 세균 대사체로 이를 방제할 수 있음을 확인한다. 이러한 결과를 토대로, 본 발명에서는 제노랍두스 호미니키아이의 세균 대사체 또는 세균배양액을 유효성분으로 함유하는 식물병 방제용 조성물을 제공한다. 이들 식물병에 방제효과를 나타내는 세균 대사체의 유효성분에는 옥시인돌, 벤질리덴아세톤(BZA), 3-에톡시-4-메톡시페놀(EMP) 등이 포함된다.

Description

제노랍두스 호미니키아이(Xenorhabdus hominickii)의 세균 대사체를 유효성분으로 하는, 파검은무늬병을 포함한 식물병 방제용 조성물 {Composition for controlling plant diseases, including black rot disease, comprising bacterial metabolite of Xenorhabdus hominickii as an active ingredient}
본 발명은 제노랍두스 호미니키아이의 세균 대사체를 유효성분으로 하는 식물병 방제용 조성물에 관한 것으로, 특히 파검은무늬병, 고추역병, 고추탄저병, 고추시들음병 등의 식물병에 대한 방제효과가 우수한 조성물에 관한 것이다.
스테이너네마티대(Steinernematidae)와 헤테로합디티대(Heterorhabditidae)에 속하는 다양한 곤충병원성 선충들은 다양한 해충에 대하여 살충효과를 나타내는데, 이러한 곤충병원성 선충들의 살충효과는 이들의 장 속에 존재하는 공생세균의 협력에 의하여 나타난다.
이 중 스테이너네마티대에 속하는 스테이너네마(Steinernema) 속의 선충들은 제노랍두스 속의 공생세균을 가지고 있고, 헤테로합디티대에 속하는 헤테로합디티스(Heterorhabditis) 속의 선충들은 포토랍두스(Photorhabdus) 속의 공생세균을 가지고 있는 것을 알려져 있다(Kaya and Gaugler, 1993; Park and Kim, 2000).
제노랍두스 속의 공생세균은 그람음성의 장내세균과에 속하는 간상형 균이다(Park and Kim, 2000). 이 공생세균은 토양 속에 존재하는 곤충병원성 선충의 장 속에 공생하며 감염태 곤충병원성 선충이 대상곤충의 혈강으로 침입할 때 기주의 혈강 안에서 공생세균이 선충의 장으로부터 분리되어 24시간 내에 병원성을 나타내며, 선충없이 단독으로 혈강으로 접종되었을 때에도 대상 해충에 대한 살충력을 가지는 것으로 확인되었다(Park and Kim, 2000). 이러한 살충력으로 인해 제노랍두스 속과 포토랍두스 속의 공생세균은 곤충병원성 세균으로 특징지어진다.
대한민국 특허등록 제10-1762542호에서는 스테이너네마 몬티콜럼(Steinernema monticolum)으로부터 분리되고, 파밤나방과 담배나방에 대하여 우수한 살충효과를 가진 제노랍두스 호미니키아이 ANU1(Xenorhabdus hominickii ANU1)(수탁번호KCTC18464P)이 개시되어 있다. 제노랍두스 호미니키아이 ANU1는 우수한 살충력으로 해충 방제에 유용하게 이용될 수 있는 것으로 기재되어 있다.
제노랍두스 호미니키아이와 관련된 연구에서 이 세균의 이차대사물질로, 옥시인돌(Sadekuzzaman et al., 2017), 벤질리덴아세톤(Seo et al., 2012), 3-ethoxy-4-methoxyphenol (EMP) (Mollah et al., 2020) 등이 알려졌다.
검은무늬병(black rot)은 식물의 잎이나 과실에 발생하는 식물병으로, 잎에 발생하는 경우 처음에는 타원형 또는 방추형 담갈색 병반으로 나타나고 진전되면 여려 겹무늬 대형병반으로 확대되며, 병반 중앙에는 검은 포자층이 밀생하여 검게 보이고, 심하면 잎전체가 말라죽는다. 검은무늬병은 배추, 순무, 양배추, 무, 배나무, 목화, 파, 당근, 포도나무, 아욱, 셀러리, 아스파라거스 등에 발생한다.
알터나리아 알터나타(Alternaria alternata)는 식물의 잎 등에서 많이 보이며 잎 위에 반점을 만들어 썩게 하거나 마르게 하는 곰팡이이다. 이외 식물 부위에서도 반점 형태로 나타나거나 썩게 하거나 여러 가지 병해를 주며, 380종의 기주 식물들에게서 나타난다. 또한 후천성 면역 결핍증 환자와 천식 환자들에게 고통을 주는 원인인 기도 감염을 일으킨다. 어항의 물이 더러울 때 가끔 물고기를 감염시켜 병들게 한다.
대한민국 특허공개 제10-2013-0134294호 대한민국 특허공개 제10-2012-0013802호 대한민국 특허공개 제10-2014-0127409호 대한민국 특허공개 제10-2013-0138596호 대한민국 특허등록 제10-1362211호
Mollah MMI, Roy MC, Choi DY, Hasan MA, Al Baki MA, Yeom HS, Kim Y (2020) Variations of Indole Metabolites and NRPS-PKS Loci in Two Different Virulent Strains of Xenorhabdus hominickii. Front. Microbiol. 11: 583594 Sadekuzzaman M, Park Y, Lee S, Kim K, Jung JK, Kim Y. 2017. An entomopathogenic bacterium, Xenorhabdus hominickii ANU101, produces oxindole and suppresses host insect immune response by inhibiting eicosanoid biosynthesis. J Invertebr Pathol. 145, 13-22. Seo S, Lee S, Hong Y, Kim Y. 2012. Phospholipase A2 inhibitors synthesized by two entomopathogenic bacteria, Xenorhabdus nematophila and Photorhabdus temperata subsp. temperata. Appl Environ Microbiol. 78, 3816-3823. Mollah MMI, Roy MC, Choi DY, Hasan MA, Al Baki MA, Yeom HS, Kim Y. 2020. Variations of Indole Metabolites and NRPS-PKS Loci in Two Different Virulent Strains of Xenorhabdus hominickii. Front. Microbiol. 11, 583594. Mollah MMI, Dekebo A, Kim Y. 2020. Immunosuppressive activities of novel PLA2 inhibitors from Xenorhabdus hominickii, an entomopathogenic bacterium. Insects 11, 505.
본 발명에서는 알터나리아 알터나타(Alternaria alternata)가 파검은무늬병의 원인균임을 확인함으로써, 이를 토대로 파검은무늬병 방제용 조성물과 그 원인균을 억제하는 항균성 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명에서는 곤충병원성 세균을 이용해 파검은무늬병과 그 원인균을 억제할 수 있는 방제용 조성물을 제공하고자 한다. 이를 위해 본 발명에서는, 제노랍두스 호미니키아이의 세균 대사체 또는 이를 포함하는 세균배양액이 파검은무늬병 및 원인균을 억제하는 방제효과가 있으며, 또한 고추역병, 고추탄저병, 고추시들음병에도 방제효과가 있음을 확인한다.
본 발명에서는 제노랍두스 호미니키아이의 세균 대사체에서 위와 같은 방제효과를 나타내는 유효물질들을 동정하고 이의 방제효과를 확인함으로써, 이를 포함하는 방제용 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명에서는,
제노랍두스 호미니키아이(Xenorhabdus hominickii)의 세균 대사체 또는 세균배양액을 유효성분으로 함유하는 파검은무늬병 방제용 조성물을 제공한다. 상기 세균 대사체 또는 세균 배양액은, 바람직하게는, 옥시인돌, 벤질리덴아세톤(BZA), 3-에톡시-4-메톡시페놀(EMP) 중 어느 하나 이상을 포함한다.
또한, 본 발명에서는,
제노랍두스 호미니키아이(Xenorhabdus hominickii)의 세균 대사체 또는 세균배양액을 유효성분으로 함유하는 알터나리아 알터나타(Alternaria alternata) 또는 알터나리아 알터나타가 유발하는 식물병의 방제를 위한 항균 조성물을 제공한다. 상기 세균 대사체 또는 세균 배양액은, 바람직하게는, 옥시인돌, 벤질리덴아세톤(BZA), 3-에톡시-4-메톡시페놀(EMP) 중 어느 하나 이상을 포함한다.
본 발명에서는,
제노랍두스 호미니키아이(Xenorhabdus hominickii)의 세균 대사체 또는 세균배양액을 유효성분으로 함유하는, 고추역병, 고추탄저병, 고추시들음병 중 어느 하나를 포함하는 식물병 방제용 조성물을 제공한다. 상기 세균 대사체 또는 세균 배양액은, 바람직하게는, 옥시인돌, 벤질리덴아세톤(BZA), 3-에톡시-4-메톡시페놀(EMP) 중 어느 하나 이상을 포함한다.
또한, 본 발명에서는,
3-에톡시-4-메톡시페놀(EMP)을 유효성분으로 함유하는, 파검은무늬병, 고추역병, 고추탄저병, 고추시들음병 중 어느 하나를 포함하는 식물병 방제용 조성물을 제공한다.
본 발명에서 "세균 대사체"는 세균 대사물질의 총체, 이로부터 분리된 대사물질, 분리 동정된 대사물질과 실질적으로 동일한 등가의 화합물을 모두 포함하는 의미로 정의된다.
본 발명에서 "세균 배양액"은 상기 세균 대사체를 포함하며, 세균을 배양시킨 배양액으로부터 균체 또는 배지 성분 등 불필요한 물질이나 성분을 분리 제거한 것과 제거하지 않은 것을 모두 포함하는 의미로 정의된다.
제노랍두스 호미니키아이(Xenorhabdus hominickii)의 세균 대사체 또는 세균배양액을 유효성분으로 함유하는 본 발명의 식물병 방제용 조성물은, 파검은무늬병, 고추역병, 고추탄저병, 고추시들음병 등의 식물병에 대해 우수한 방제 효과를 갖는다.
본 발명에서는 파검은무늬병의 원인균이 알터나리아 알터나타임을 밝힌다. 또한, 제노랍두스 호미니키아이(Xenorhabdus hominickii)의 세균 대사체 또는 이를 포함하는 세균배양액을 이용하여 알터나타를 억제함으로써 알터나리아 알터나타가 유발하는 식물병 방제를 가능하게 한다.
또한, 본 발명에서는, 제노랍두스 호미니키아이의 세균 대사체 또는 세균배양액에서 방제효과를 나타내는 유효물질을 규명함으로써, 이들 유효 물질을 이용한 식물병 방제를 가능하게 한다. 특히 동정된 유효물질 중 3-에톡시-4-메톡시페놀(EMP)는 파검은무늬병, 고추역병, 고추탄저병, 고추시들음병 모두에 대해 방제효과가 있음을 새롭게 밝힘으로써 3-에톡시-4-메톡시페놀(EMP)을 식물병 방제의 유효성분으로 사용할 수 있도록 한다.
도 1은 대파에 검은무늬병을 일으킨 병원균을 형태학적으로 동정한 결과를 나타낸 것으로, (A)는 PDA 배지 상에서 성장한 곰팡이 콜로니를 나타낸 것이고, (B)는 분생포자를 나타낸 것이다.
도 2는 대파에 검은무늬병을 일으킨 병원균을 분자생물학적으로 동정한 결과를 나타낸 것으로, (A)는 ITS 서열이고, (B)는 BLAST 검색(search)한 결과이다.
도 3은 알터나리아 알터나타 ANU101이 대파에 병원성을 가지는지 여부를 관찰한 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 알터나리아 알터나타 ANU101에 대한 세균대사물질의 용량반응(Dose-response)을 나타낸 것이다.
도 5는 제노랍두스 호미니키아이 세균대사물질의 농도에 따른 방제효과를 나타낸 것이다.
도 6은 제노랍두스 호미니키아이의 3가지 세균대사물질인 벤질리덴아세톤(BZA), 3-에톡시-4-메톡시페놀(EMP) 및 옥시인돌의 항진균활성을 나타낸 것이다.
본 발명에서는, 제노랍두스 호미니키아이(Xenorhabdus hominickii)의 세균 대사체 또는 세균배양액을 유효성분으로 함유하는 파검은무늬병 방제용 조성물을 제공한다. 또한, 제노랍두스 호미니키아이의 세균 대사체 또는 세균 배양액을 유효성분으로 함유하는, 고추역병, 고추탄저병, 고추시들음병 중 어느 하나를 포함하는 식물병 방제용 조성물을 제공한다.
본 발명에서는, 종래 파검은무늬병과 관련성이 확인되지 않았던 알터나리아 알터나타(Alternaria alternata)가 파검은무늬병의 원인균임을 새롭게 규명하였다. 그리고 제노랍두스 호미니키아이의 세균 대사체 또는 세균배양액이 알터나리아 알터나타(Alternaria alternata)에 항진균효과가 있음도 확인하였다. 이러한 결과로 제노랍두스 호미니키아이의 세균 대사체 또는 세균배양액이 파검은무늬병을 방제할 수 있음을 확인하였다.
또한, 이러한 결과를 토대로, 본 발명에서는, 제노랍두스 호미니키아이의 세균 대사체 또는 세균배양액을 유효성분으로 함유하는 알터나리아 알터나타(Alternaria alternata) 또는 알터나리아 알터나타가 유발하는 식물병의 방제를 위한 항균 조성물을 제공한다. 알터나리아 알터나타가 유발하는 식물병은 파검은무늬병을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
상기 세균 대사체는, 제노랍두스 호미니키아이의 대사물질의 총체 및 이로부터 분리된 대사물질, 분리 동정된 대사물질과 실질적으로 동일한 등가의 화합물을 모두 포함한다. 상기 세균 배양액은 상기 세균 대사체를 포함하며, 제노랍두스 호미니키아이를 배양시킨 배양액으로부터 균체 또는 배지 성분 등을 분리 제거할 수도 있고 그대로 포함할 수도 있다. 본 발명에서는 상기 세균 배양액이 파검은무늬병, 고추역병, 고추탄저병, 고추시들음병 등에 우수한 방제효과가 있음을 확인하였다. 이러한 실험 결과를 토대로 제노랍두스 호미니키아이의 세균 대사체와 이를 포함하는 세균 배양액은, 기존 방제제에 위 식물병과 유사한 감수성을 나타냈던 다른 식물병에도 방제용 조성물로 사용될 수 있다.
제노랍두스 호미니키아이의 세균 대사체에는 다양한 세균대사물질이 포함되어 있다. 본 발명에서 이중 파검은무늬병을 포함한 식물병에 대해 방제효과를 갖는 대사물질로, 옥시인돌(Oxindole), 벤질리덴아세톤(Benzylidenacetone, BZA), 3-에톡시-4-메톡시페놀(3-ethoxy-4-methoxyphenol, EMP)이 있음을 확인했다. 옥시인돌(Oxindole), 벤질리덴아세톤(Benzylidenacetone, BZA), 3-에톡시-4-메톡시페놀(3-ethoxy-4-methoxyphenol, EMP)은, 파검은무늬병 외에 고추역병, 고추탄저병, 고추시들음병 등에 대해서도 우수한 방제효과를 나타냈다.
따라서 상기 세균 대사체 또는 세균 배양액은, 바람직하게는 유효성분으로 옥시인돌, 벤질리덴아세톤(BZA), 3-에톡시-4-메톡시페놀(EMP) 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
또한, 본 발명에서는, 상기와 같은 결과를 토대로, 옥시인돌, 벤질리덴아세톤(BZA), 3-에톡시-4-메톡시페놀(EMP) 중 어느 하나 이상을 유효성분으로 포함하는 식물병 방제용 조성물을 제공한다. 이때 식물병은, 바람직하게는, 파검은무늬병, 고추역병, 고추탄저병, 고추시들음병 중 어느 하나이다. 특히 바람직하게는, 식물병 방제의 유효성분으로 3-에톡시-4-메톡시페놀(EMP)을 포함한다.
본 발명의 실시예에서는, 제노랍두스 호미니키아이로 제노랍두스 호미니티아이 ANU101(수탁번호 : KACC91042), 제노랍두스 호미니키아이 DY(Mollah MMI, Roy MC, Choi DY, Hasan MA, Al Baki MA, Yeom HS, Kim Y (2020) Variations of Indole Metabolites and NRPS-PKS Loci in Two Different Virulent Strains of Xenorhabdus hominickii. Front. Microbiol. 11: 583594)를 사용하였다.
알터나리아 알터나타에 대한 항진균효과를 확인한 결과, IC50값이 제노랍두스 호미니키아이 ANU101의 세균배양액은 5,059ppm, 제노랍두스 호미니키아이 DY의 세균배양액은 25,530ppm, 옥시인돌은 164.4ppm, 벤질리덴아세톤(BZA)는 194.9ppm, 3-에톡시-4-메톡시페놀(EMP)는 255.3ppm으로 나타났다.
제노랍두스 호미니키아이 ANU101의 세균배양액이 제노랍두스 호미니키아이 DY의 세균배양액에 비해 활성이 높았으며, 이는 생산된 이차대사산물의 차이인 것으로 보인다(Mollah MMI, Roy MC, Choi DY, Hasan MA, Al Baki MA, Yeom HS, Kim Y (2020) Variations of Indole Metabolites and NRPS-PKS Loci in Two Different Virulent Strains of Xenorhabdus hominickii. Front. Microbiol. 11: 583594).
제노랍두스 호미니키아이의 세균대사물질인 옥시인돌은 논문(Sadekuzzaman M, Park Y, Lee S, Kim K, Jung JK, Kim Y. 2017. An entomopathogenic bacterium, Xenorhabdus hominickii ANU101, produces oxindole and suppresses host insect immune response by inhibiting eicosanoid biosynthesis. J Invertebr Pathol. 145, 13-22.)에서 동정되었고, 벤질리덴아세톤(BZA)도 논문(Seo S, Lee S, Hong Y, Kim Y. 2012. Phospholipase A2 inhibitors synthesized by two entomopathogenic bacteria, Xenorhabdus nematophila and Photorhabdus temperata subsp. temperata. Appl Environ Microbiol. 78, 3816-3823.)에서 동정되었으며, 3-에톡시-4-메톡시페놀(EMP)은 논문(Mollah MMI, Roy MC, Choi DY, Hasan MA, Al Baki MA, Yeom HS, Kim Y. 2020. Variations of Indole Metabolites and NRPS-PKS Loci in Two Different Virulent Strains of Xenorhabdus hominickii. Front. Microbiol. 11, 583594.)에서 동정되었다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것으로서 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
제노랍두스 호미니키아이 ANU101을 NBTA 배지에 획선도말하여 단일 콜로니를 얻었다. 이 단일 콜로니를 50㎖의 TSB 배지에 28℃에서 24시간 동안 배양한 후 다시 배양액을 TSB 배지 1ℓ에 첨가하여 28℃에서 72시간 동안 배양하였다. 이 세균배양액을 에틸아세테이트 3ℓ를 이용하여 유기용매층을 분리한 후 회전농축증발기로 용매를 제거하고 5㎖ 부탄올에 용해시켜 제노랍두스 호미니키아이 ANU101 세균배양액을 얻었다.
<실시예 2>
제노랍두스 호미니키아이 DY를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제노랍두스 호미니키아이 DY 세균배양액을 얻었다.
<실험예 1>
파검은무늬병 병원체의 분리 및 동정
1. 파검은무늬병 병원체 순수분리 및 배양
경상북도 안동시 용상동 대파 경작지에서 재배되는 대파에 발생한 검은무늬병을 관찰하였다. 검은무늬병은 대파 잎의 상층부에 주로 발생하였으며 병이 진전됨에 따라 타원형 검은무늬의 크기가 증가하였다.
병반 주위가 회갈색을 변하는 병징이 나타난 대파의 일부를 1% NaOCl로 표면살균한 후 PDA(Potato Dextrose Agar) 배지에 접종하고 28℃ 인큐베이터에서 5일 동안 배양하였다.
2. 파검은무늬병 병원체의 형태학적 동정
상기 분리한 병원균을 동정하기 위하여 형태학적 동정을 실시하였다.
형태학적 동정을 위하여 25℃ 온도에서 PDA 배지를 통해 배양한 병원균을 4℃에서 48시간 동안 방치한 후 분생포자를 형성하게 하였다. 형성된 분생포자의 특징을 광학현미경을 이용하여 확인하고, 그 결과를 도 1에 나타내었다.
도 1의 (A)는 PDA 배지 상에서 성장한 곰팡이 콜로니를 나타낸 것이다. 도 1의 (B)는 분생포자를 나타낸 것으로, 균사는 여러 개의 횡격막(5~13)과 종격막(1~4)을 가지며 포자는 포탄 모양이다.
3. 파검은무늬병 병원체의 분자생물학적 동정
상기 분리한 병원균을 동정하기 위하여 분자생물학적 동정을 실시하였다.
분자생물학적 동정을 위하여 실시예 1에서 분리한 병원균의 DNA를 추출하고 ITS 프라이머를 이용하여 염기서열을 분석하였다. 염기서열을 분석한 결과 알터나리아 알터나타(Alternaria alternata) ANU101로 동정되었다. 대파에서 분리한 병원균을 분자생물학적으로 동정한 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2의 (A)는 ITS 서열이고, (B)는 BLAST 검색(search)한 결과이다. 이 서열은 GenBank에 OL468587 번호로 등록되었다.
<실험예 2>
알터나리아 알터나타 ANU101의 병원성 검증
실험예 1에서 분리한 곰팡이가 대파에 대해 병원성을 가지는지 확인하기 위하여 병원성 검증을 실시하였다.
알터나리아 알터나타 ANU101로 1.56×104 농도의 포자현탁액을 만들었다. 이를 1% NaOCl을 이용하여 표면살균한 대파에 10㎕씩 분주한 후 습실 처리하였다. 비교를 위하여 무처리 대조군을 사용하였다.
이후 2일 간격으로 병징을 관찰한 결과, 알터나리아 알터나타 포자현탁액을 처리한 실험군에서 5일차부터 병징이 관찰되었다. 이러한 결과는 대파에서 분리된 알터나리아 알터나타가 대파에 병원성이 있다는 것을 의미한다. 그 결과를 도 3에 나타내었다.
대파 절편에 병징이 나타난 부위의 포자를 다시 현미경을 이용하여 관찰한 결과, 접종한 포자현탁액의 포자와 동일한 포자인 것으로 확인되었다.
<실험예 3>
제노랍두스 호미니키아이 세균배양액 및 세균대사물질의 알터나리아 알터나타 ANU101에 대한 항진균효과
곤충병원성 세균인 제노랍두스 호미니키아이의 세균배양액 및 세균배양액에 포함된 이차대사물질을 대상으로, 파검은무늬병을 일으키는 것으로 확인된 알터나리아 알터나타에 나타내는 항진균효과를 확인하였다. 제노랍두스 호미니키아이의 이차대사물질로는, 기존에 대사물질로 알려진 옥시인돌, 벤질리덴아세톤(BZA), 3-에톡시-4-메톡시페놀(EMP)을 대상으로 하였다. 항진균 효과는 다음과 같은 방법으로 확인하였다.
제노랍두스 호미니키아이로는 제노랍두스 호미니키아이 ANU101과 　제노랍두스 호미니키아이 DY를 사용하였다.
제노랍두스 호미니키아이 ANU101과 　제노랍두스 호미니키아이 DY는 NBTA 배지에 획선도말하여 단일 콜로니를 얻었다. 이 단일 콜로니를 50㎖의 TSB 배지에 28℃에서 24시간 동안 배양한 후 다시 배양액을 TSB 배지 1ℓ에 첨가하여 28℃에서 72시간 동안 배양하였다. 이 세균배양액을 에틸아세테이트 3ℓ를 이용하여 유기용매층을 분리한 후 회전농축증발기로 용매를 제거하고 5㎖ 부탄올에 용해시켜 얻어진 제노랍두스 호미니키아이 세균배양액을 실험에 이용하였다.
제노랍두스 호미니키아이의 세균대사물질인 옥시인돌(Sigma사/ #Cas 59-48-3), 벤질리덴아세톤(BZA)(Sigma사, #Cas 2495-35-4) 및 3-에톡시-4-메톡시페놀(EMP)(Synquest Laboratories사, #Cas 65383-57-5)는 시판제품을 구입하여 사용하였다.
실험군에는 제노랍두스 호미니키아이 ANU101 세균배양액, 제노랍두스 호미니키아이 DY 세균배양액, 및 세균대사물질인 벤질리덴아세톤(BZA), 3-에톡시-4-메톡시페놀(EMP), 옥시인돌을 PDA 배지에 첨가하여 페트리디쉬에 동일하게 각각 20㎖씩 분주하였다.
배지의 중앙에 알터나리아 알터나타 ANU101을 접종하여 28℃ 인큐베이터에서 7일 동안 배양하였다. 대조군에는 각 물질을 사용하지 않고 알터나리아 알터나타 ANU101을 접종하여 동일하게 배양하였다.
매일 배양된 병원균 곰팡이의 직경을 측정하여 각 물질을 함유하지 않은 PDA 배지에서 배양한 알터나리아 알터나타 ANU101의 직경과 비교하여 대조군 대비 실험군의 억제능력을 측정하였다.
조사물질별로 각 농도당 3개의 페트리디쉬에 3반복으로 조사하였다.
알터나리아 알터나타 ANU101에 대한 세균대사물질의 농도에 따른 효과인 용량반응(Dose-response)을 도 4에 나타내었고, 세균대사물질의 농도에 따른 방제효과(Control efficacy)를 도 5에 나타내었다. 도 4와 5의 결과에서, 제노랍두스 호미니키아이의 세균배양액과 세균대사물질 모두 파검은무늬병균에 대해서 뚜렷한 항진균효과를 가지는 것을 확인할 수 있다.
이를 바탕으로 대조군 대비 실험군의 억제능력을 측정하여 이를 토대로 중앙억제농도(IC50)값을 Prism 9(GraphPad Software, San Diego, CA, USA)를 이용하여 계산하였다. 그 결과인 제노랍두스 호미니키아이의 세균배양액 및 세균대사물질의 중앙저해농도(IC50)를 하기 표 1에 나타내었다.
화합물 IC50 95% CI df
옥시인돌 164.4 154.6~174.9 9 0.9860
BZA 201.8 134.3~285.1 6 0.9748
EMP 255.3 184.1~320.6 6 0.9079
Xh-ANU101 5,059 - 3 0.8832
Xh-DY 25,530 - 3 0.9677
상기 표 1의 결과에서와 같이, 제노랍두스 호미니키아이의 세균배양액 및 세균대사물질인 옥시인돌, 벤질리덴아세톤(BZA) 및 3-에톡시-4-메톡시페놀(EMP)는 모두 파검은무늬병균에 대해서 뚜렷한 항진균효과를 나타내었다. 제노랍두스 호미니키아이 ANU101(Xh-ANU101)의 IC50 값은 5,059ppm이고, 제노랍두스 호미니키아이 DY(Xh-DY)의 IC50 값은 25,530ppm이며, 옥시인돌의 IC50 값은 164.4ppm, 벤질리덴아세톤(BZA)의 IC50 값은 194.9ppm, 3-에톡시-4-메톡시페놀(EMP)의 IC50 값은 255.3ppm 이었다.
<실험예 4>
제노랍두스 호미니키아이 세균배양액 및 세균대사물질의 다른 식물병원성 곰팡이에 대한 항진균효과
제노랍두스 호미니키아이의 세균대사물질인 옥시인돌, 벤질리덴아세톤(BZA), 3-에톡시-4-메톡시페놀(EMP)가 다른 식물병원성 곰팡이에 대하여 항진균효과를 가지는지를 다음과 같이 확인하였다.
식물병원성 곰팡이로는 고추역병균(Phytophthora capsica), 고추탄저병균(Colletotrichum capsici), 고추시들음병균(Fusarium oxysporum)을 사용하였다.
세균대사물질을 실험예 3과 동일한 방법으로 처리하여 1,00ppm에서 고추역병균, 고추탄저병균, 고추시들음병균에 대한 항진균효과를 확인하였고, 그 결과를 도 6에 나타내었다.
도 6의 결과에서와 같이, 3가지 세균대사물질 모두 고추역병균, 고추탄저병균, 고추시들음병균에 대해 높은 항진균효과를 나타내었다.
<110> andong national university industry-Academic cooperation Foundation <120> Composition for controlling plant diseases, including black rot disease, comprising bacterial metabolite of Xenorhabdus hominickii as an active ingredient <130> KP4015 <160> 1 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 540 <212> DNA <213> Alternaria alternata <400> 1 gatatgctta agttcagcgg gtatccctac ctgatccgag gtcaaaagtt gaaaaaaagg 60 cttaatggat gctagacctt tgctgataga gagtgcgact tgtgctgcgc tccgaaacca 120 gtaggccggc tgccaattac tttaaggcga gtctccagca aagctagaga caagacgccc 180 aacaccaagc aaagcttgag ggtacaaatg acgctcgaac aggcatgccc tttggaatac 240 caaagggcgc aatgtgcgtt caaagattcg atgattcact gaattctgca attcacacta 300 cttatcgcat ttcgctgcgt tcttcatcga tgccagaacc aagagatccg ttgttgaaag 360 ttgtaattat taatttgtta ctgacgctga ttgcaattac aaaaggttta tgtttgtcct 420 agtggtgggc gaacccacca aggaaacaag aagtacgcaa aagacaaggg tgaataattc 480 agcaaggctg taaccccgag aggttccagc ccgccttcat atttgtgtaa tgatccctcc 540 540

Claims (7)

  1. 제노랍두스 호미니키아이(Xenorhabdus hominickii)의 세균 대사체 또는 세균배양액을 유효성분으로 함유하는 파검은무늬병 방제용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세균 대사체 또는 세균 배양액은, 옥시인돌, 벤질리덴아세톤(BZA), 3-에톡시-4-메톡시페놀(EMP) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 파검은무늬병 방제용 조성물.
  3. 제노랍두스 호미니키아이(Xenorhabdus hominickii)의 세균 대사체 또는 세균배양액을 유효성분으로 함유하는, 알터나리아 알터나타(Alternaria alternata) 또는 알터나리아 알터나타가 유발하는 식물병의 방제를 위한 항균 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 세균 대사체 또는 세균 배양액은, 옥시인돌, 벤질리덴아세톤(BZA), 3-에톡시-4-메톡시페놀(EMP) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 항균 조성물.
  5. 제노랍두스 호미니키아이(Xenorhabdus hominickii)의 세균 대사체 또는 세균배양액을 유효성분으로 함유하는, 고추역병, 고추탄저병, 고추시들음병 중 어느 하나를 포함하는 식물병 방제용 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 세균 대사체 또는 세균 배양액은, 옥시인돌, 벤질리덴아세톤(BZA), 3-에톡시-4-메톡시페놀(EMP) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물병 방제용 조성물.
  7. 3-에톡시-4-메톡시페놀(EMP)을 유효성분으로 함유하는, 파검은무늬병, 고추역병, 고추탄저병, 고추시들음병 중 어느 하나를 포함하는 식물병 방제용 조성물.
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