KR20240052113A - 부산물의 발효와 식물의 생육 개선을 촉진하는 바실러스 서브틸리스 jws22002 균주의 제조방법 및 이를 이용한 부산물 발효 촉진방법과 식물 생육 촉진방법 - Google Patents
부산물의 발효와 식물의 생육 개선을 촉진하는 바실러스 서브틸리스 jws22002 균주의 제조방법 및 이를 이용한 부산물 발효 촉진방법과 식물 생육 촉진방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 부산물의 발효와 식물의 생육을 촉진하는 것을 특징으로 하는 바실러스 서브틸리스 JWS22002(Bacillus subtilis JWS22002) 균주(기탁번호: KACC 92451P)의 제조방법 및 바실러스 서브틸리스 JWS22002(Bacillus subtilis JWS22002) 균주의 500배 희석액을 활용한 부산물 발효 촉진 방법 및 식물 생육 촉진 방법, 농작물 부산물과 인근 토양에서 수집한 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주에 화학적 돌연변이를 유발하는 EMS(ethyl methane sulfonate)를 처리하여 제조되는 바실러스 서브틸리스 JWS22002(Bacillus subtilis JWS22002) 균주 제조방법을 개시한다.
Description
본 발명은 부산물의 발효와 식물의 생육을 촉진하는 것을 특징으로 하는 바실러스 서브틸리스 JWS22002(Bacillus subtilis JWS22002) 균주(기탁번호: KACC 92451P)의 제조방법, 이를 이용한 부산물 발효 촉진방법 및 식물 생육 촉진방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바실러스 서브틸리스 JWS22002(Bacillus subtilis JWS22002) 균주의 500배 희석액을 활용한 부산물의 발효를 촉진하는 방법 및 식물의 생육을 촉진하는 방법, 농작물 부산물과 인근 토양에서 수집한 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주에 화학적 돌연변이를 유발하는 EMS(ethyl methane sulfonate)를 처리하여 바실러스 서브틸리스 JWS22002(Bacillus subtilis JWS22002) 균주를 제조하는 방법에 관한 것이다.
Bacillus subtilis(이하 B. subtilis)는 통성 혐기성 그람 양성의 토양 간균 세균으로 토양내 유기물 및 농작물 잔사물을 분해하는 대표적인 분해균으로 알려져 있다. 이처럼 B. subtilis는 다양한 기질을 분해하며 이 과정에서 효소와 단백질을 분비한다. 특히 B. subtilis는 다른 유사한 발효 세균과 비교해 단일 세포막과 리보좀 결합부위(ribosome binding site, RBS) 라이브러리를 가지고 있어 약 48시간의 짧은 발효주기로 매우 높은 활성, 안정성, 경제성을 함께 지니고 있다.
B. subtilis는 약 4,100개의 유전자를 가지고 있다. 이중 Bsr, FsrA를 포함한 몇 종의 바코딩 RNA가 B. subtilis의 게놈에서 특성화를 보이는 것으로 알려져 있다. 이러한 특이 게놈은 B. subtilis의 리보플라빈(riboflavin), 비타민 B6(vitamin B6), 아미노산(amino acids) 등을 생성하는 것으로 알려져 있다.
본 기술은 지금까지 알려진 B. subtilis의 빠른 기질 분해능력과 그 과정에서 생성되는 다양한 물질들이 부산물 퇴비 발효 및 식물체 생육을 촉진하는 특성을 이용하여 높은 활력을 지닌 새로운 B. subtilis를 탐색하고 이를 EMS(Ethyl Methane Sulfonate) 화학돌연변이를 이용하여 새로운 균주을 개발하고, 본 균주의 부산물 발효, 농작물 생육 촉진에 활용하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 바실러스 서브틸리스 JWS22002(Bacillus subtilis JWS22002) 균주의 개발 및 이를 이용한 부산물 발효와 식물 생육 개선을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 B. subtilis의 빠른 기질 분해능력과 그 과정에서 생성되는 다양한 물질들이 부산물 퇴비 발효 및 식물체 생육을 촉진하는 특성을 이용한 높은 활력을 지닌 바실러스 서브틸리스 JWS22002(Bacillus subtilis JWS22002) 균주의 개발을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 바실러스 서브틸리스 균주는 부산물의 발효와 식물의 생육 개선을 촉진하는 바실러스 서브틸리스 JWS22002(Bacillus subtilis JWS22002) 균주(기탁번호: KACC 92451P)인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 부산물 발효 촉진 방법은 바실러스 서브틸리스 JWS22002(Bacillus subtilis JWS22002) 균주(기탁번호: KACC 92451P)의 500배 희석액을 활용하여 부산물의 발효를 촉진하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 식물 생육 촉진 방법은 바실러스 서브틸리스 JWS22002
(Bacillus subtilis JWS22002) 균주(기탁번호: KACC 92451P)의 500배 희석액을 농작물에 엽면시비하여 식물의 생육을 촉진하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 바실러스 서브틸리스 JWS22002(Bacillus subtilis JWS22002) 균주(기탁번호: KACC 92451P) 제조방법은 농작물 부산물과 인근 토양에서 수집한 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주에 화학적 돌연변이를 유발하는 EMS(ethyl methane sulfonate)를 처리하여 제조되는 방법인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 EMS(Ethyl Methane Sulfonate) 화학돌연변이를 이용하여 바실러스 서브틸리스 JWS22002(Bacillus subtilis JWS22002) 생물 자원을 확보할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 바실러스 서브틸리스 JWS22002(Bacillus subtilis JWS22002) 균주에 의해 퇴비의 발효를 개선할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 바실러스 서브틸리스 JWS22002(Bacillus subtilis JWS22002) 균주에 의해 농작물의 생육을 개선할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 B. subtilis JWS22002 균주의 기내배양을 나타낸 도면.
도 2는 B. subtilis JWS22002 균주의 유전염기서열정보.
도 3은 B. subtilis JWS22002 균주의 유전적 유연관계분석결과.
도 2는 B. subtilis JWS22002 균주의 유전염기서열정보.
도 3은 B. subtilis JWS22002 균주의 유전적 유연관계분석결과.
바실러스 서브틸리스 JWS22002(Bacillus subtilis JWS22002) 균주(기탁번호: KACC 92451P)는 부산물의 발효와 식물의 생육 개선을 촉진하는 것을 특징으로 한다.
바실러스 서브틸리스 JWS22002(Bacillus subtilis JWS22002) 균주(기탁번호: KACC 92451P) 제조방법은 농작물 부산물과 인근 토양에서 수집한 바실러스 서브틸리스 (Bacillus subtilis ) 균주에 화학적 돌연변이를 유발하는 EMS(ethyl methane sulfonate)를 처리하여 제조되는 방법이다.
식물의 생육을 촉진하기 위해 바실러스 서브틸리스 JWS22002(Bacillus subtilis JWS22002) 균주(기탁번호: KACC 92451P)의 500배 희석액을 농작물에 엽면시비할 경우, 3회에 걸쳐 엽면시비하는 것이 바람직하다.
이하, 도면을 참고하면서 본 발명을 상세히 설명한다.
1. 개발 및 분석방법
벼를 수확한 후 부산물로 남겨진 잔사물 및 그 인근 토양에서 채취한 시료를 토대로 B. subtilis를 분리하였다. 순수 분리된 B. subtilis는 세균영양배지(Nutrition agar medium)에서 기내 생육이 왕성한 균주를 선발하였다. 선발된 B. subtilis 균주 NA 액체배지에서 배양온도 28℃에서 48시간 배양하였다. 선발된 B. subtilis 균주를 0.9ml씩 10반복으로 분주한 후 100㎕/ml의 EMS를 10분간 처리하였다. 상기의 현탁액을 100㎕을 취해 NA 배지에 평판도말한 후 배양온도 28℃에서 48시간 배양하였다. 이 중에서 기내 생육이 가장 왕성한 균주를 선발하여 B. subtilis JWS22002로 명명하였다.
명명된 B. subtilis JWS22002를 목재 부산물 퇴비, 농작물(화성벼, 대원콩, 청치마 상추, 춘광 배추, 거창한 고추, 홍로 사과)에 대조구 무처리, 처리구 1번 10배 희석, 처리구 2번 100배 희석, 처리구 3번 500배 희석으로 처리하였다. 본 자료의 이화학성 분석은 AOAC(Association of Official Agricultural Chemists) 표준 분석법에 따라 분석하였다.
2. 개발 결과
B. subtilis는 NA 배지에서 기내 생육이 왕성한 단일 콜로니를 선발하였다. 선발된 단일 콜로니 균주는 EMS 돌연변이를 유발시킨 후 이 중 사멸하거나 기내 생육이 저조한 균주를 도태시키고, NA 배지에서 기내 생육이 왕성한 기내 생육이 왕성한 EMS 돌연변이 균주 1종을 최종 선발하여 B. subtilis JWS22002로 명명하였다(도 1).
선발된 EMS 돌연변이 B. subtilis JWS22002 균주의 유전자 염기서열을 정렬 및 분석하였다(도 2).
이 유전 정보를 토대로 미국 국립생물공학 정보센터(National Center for Biotechnology Information)에 등록된 기존의 바실러스 서브틸리스(B. subtilis)와 ITS16s rRNA 유전자 염기 서열의 비교 분석 및 유연관계분석(phylogenetic tree)을 통해 지금까지 밝혀진 동종의 바실러스 서브틸리스(B. subtilis)와 비교해 다르다는 사실을 확인하였다(도 3).
3. 분석 결과
본 발명에서 새롭게 개발한 B. subtilis JWS22002 균주를 농작물 부산물을 이용한 퇴비와 6종의 원예작물에 처리하여 개선효과를 검정하였다. B. subtilis JWS22002 균주를 퇴비 발효에 처리한 결과 500배액의 처리구 3번에서 처리 전후 비교에서 암모니아태 질소 21.22mg/L에서 129.44mg/L, 질산태질소 함량 112.56mg/L에서 189.53mg/L로 아무 것도 처리하지 않은 대조구와 비교해 처리구 3번이 가장 우수한 것으로 나타났다.
표 1은 B. subtilis JWS22002 균주의 퇴비 발효에 처리후 질소 함량 변화를 나타낸 것이다.
| 처리 전 시료(mg/L) | 처리 후 시료(mg/L) | ||||
| NH4 + | NO3 - | NH4 + | NO3 - | ||
| 대조구 | 18.53 | 100.42 | 44.48 | 104.86 | |
| 처리구1 | 20.97 | 101.51 | 56.62 | 162.90 | |
| 처리구2 | 21.15 | 109.28 | 63.46 | 183.80 | |
| 처리구3 | 21.22 | 112.56 | 129.44 | 189.53 | |
B. subtilis JWS22002 균주 배양액을 벼(화성벼)에 3회 걸쳐 엽면시비하였는데, 모든 처리구에서 대조구 대비 초장, 분얼수, 엽록소가 전 생육기간에 걸쳐 개선되는 것을 확인하였다(표 2). 특히 500배액 처리구 3번의 초장이 30일 62.87cm, 60일 94.25cm, 90일 107.42cm, 분얼수가 30일 11.03개/주, 60일 13.39개/주, 90일 12.85개/주, 엽록소 30일 42.09, 60일 33.95, 90일 34.70로 가장 우수하여 B. subtilis JWS22002 균주가 벼 생육을 향상시키는 것으로 나타났다.
표 2는 B. subtilis JWS22002 균주의 엽면시비 처리후 벼(화성벼)의 생육 개선 효과를 나타낸 것이다.
| 초장 (cm) |
분얼수 (ea/plant) |
`엽록소 (SPAD) |
|||||||
| 30일 | 60일 | 90일 | 30일 | 60일 | 90일 | 30일 | 60일 | 90일 | |
| 대조구 | 56.81 | 84.47 | 102.69 | 7.48 | 11.03 | 13.68 | 39.18 | 34.46 | 40.07 |
| 처리구1 | 59.00 | 91.77 | 108.84 | 10.93 | 13.94 | 13.63 | 41.31 | 36.31 | 34.75 |
| 처리구2 | 60.87 | 87.89 | 102.69 | 10.00 | 11.81 | 11.39 | 40.54 | 33.31 | 34.80 |
| 처리구3 | 62.87 | 94.25 | 107.42 | 11.03 | 13.39 | 12.85 | 42.09 | 33.95 | 34.70 |
B. subtilis JWS22002 균주 배양액을 콩(대원콩)에 3회 걸쳐 엽면시비하였는데, 모든 처리구에서 대조구 대비 경장, 분지수, 종자수, 백립중, 생산량, 생산률이 모두 개선되는 것을 확인하였다(표 3). 특히 500배액의 처리구 3번이 경장 75.24cm, 분지수 91.82개/주, 종자수 270.18립/주, 백립중 28.22g, 생산량 291.71kg/10a, 생산률 116.25%로 가장 우수하여 B. subtilis JWS22002 균주가 콩 생육을 향상시키는 것으로 나타났다.
표 3는 B. subtilis JWS22002 균주의 엽면시비 처리후 콩(대원콩)의 생육 개선 효과를 나타낸 것이다.
| 경장 (cm) |
분지수 (개/주) |
종자수 (립/주) |
백립중 (g) |
생산량 (kg/10a) |
생산률 (%) |
|
| 대조구 | 67.40 | 77.36 | 235.52 | 26.06 | 253.25 | 101.50 |
| 처리구1 | 74.68 | 82.05 | 242.52 | 26.50 | 267.79 | 107.12 |
| 처리구2 | 74.97 | 73.94 | 230.60 | 26.88 | 259.56 | 103.41 |
| 처리구3 | 75.24 | 91.82 | 270.18 | 28.22 | 291.71 | 116.25 |
B. subtilis JWS22002 균주 배양액을 상추(청치마)에 3회 걸쳐 엽면시비하였는데, 모든 처리구에서 대조구 대비 지상부 생체중과 건물중 비율, 지하부 뿌리 길이, 지하부 생체중, 지하부 건물중 비율이 개선되는 것을 확인하였다(표 4). 특히 500배액의 처리구 3번이 지상부 생체중 40.85g, 건물중 비중 3.60%, 지하부 뿌리길이 34.38cm, 지하부 생체중 4.82g, 지하부 건물중 비중 3.67%로 가장 우수하여 B. subtilis JWS22002 균주가 상추 생육을 향상시키는 것으로 나타났다.
표 4는 B. subtilis JWS22002 균주의 엽면시비 처리후 상추(청치마)의 생육 개선 효과를 나타낸 것이다
| 지상부 | 지하부 | ||||
| 생체중 (g) |
건물중 비율 (%) |
뿌리 길이 (cm) |
생체중 (g) |
건물중 비율 (%) |
|
| 대조구 | 33.34 | 3.17 | 26.25 | 4.01 | 3.15 |
| 처리구1 | 36.94 | 3.35 | 33.92 | 3.75 | 3.65 |
| 처리구2 | 39.69 | 3.42 | 31.28 | 4.69 | 3.64 |
| 처리구3 | 40.85 | 3.60 | 34.38 | 4.82 | 3.67 |
B. subtilis JWS22002 균주 배양액을 배추(춘광)에 3회 걸쳐 엽면시비하였는데, 모든 처리구에서 대조구 대비 구중, 구고, 구경, 엽수, 엽록소가 개선되는 것을 확인하였다(표 5). 특히 500배액의 처리구 3번이 구중 2.91kg, 구고 29.06cm, 구경 18.12cm, 엽수 37.89매, 엽록소 36.85로 가장 우수하여 B. subtilis JWS22002 균주가 배추 생육을 향상시키는 것으로 나타났다.
표 5는 B. subtilis JWS22002 균주의 엽면시비 처리후 배추(춘광)의 생육 개선 효과를 나타낸 것이다.
| 구중 (kg) |
구고 (cm) |
구경 (cm) |
엽수 (매) |
엽록소 (SPAD) |
|
| 대조구 | 2.16 | 25.35 | 16.31 | 33.60 | 33.21 |
| 처리구1 | 2.85 | 25.82 | 17.14 | 35.00 | 33.47 |
| 처리구2 | 2.74 | 27.83 | 17.81 | 35.37 | 35.37 |
| 처리구3 | 2.91 | 29.06 | 18.12 | 37.89 | 36.85 |
B. subtilis JWS22002 균주 배양액을 고추(거창한)에 3회 걸쳐 엽면시비하였는데, 모든 처리구에서 대조구 대비 초장, 엽수, 엽면적, 생체중, 건물중, 과수, 과중, 건과중이 개선되는 것을 확인하였다(표 6). 특히 500배액의 처리구 3번에서 초장 133.63cm, 엽수 1,438.67매, 엽면적 12,366.21cm2/주, 생체중 348.30g/주, 건물중 94.90g/주, 과수 18.55개/주, 과중 122.85g/주, 건과중 26.68g/주로 가장 우수하여 B. subtilis JWS22002 균주가 고추 생육을 향상시키는 것으로 나타났다.
표 6은 B. subtilis JWS22002 균주의 엽면시비 처리후 고추(거창한)의 생육 개선 효과를 나타낸 것이다.
| 초장 (cm) |
엽수 (매) |
엽면적 (cm2/주) |
생체중 (g/주) |
건물중 (g/주) |
과수 (개/주) |
과중 (g/주) |
건과중 (g/주) |
|
| 대조구 | 122.98 | 1,308.75 | 12,023.12 | 309.89 | 90.32 | 13.02 | 118.42 | 23.97 |
| 처리구1 | 131.24 | 1,434.41 | 12,329.64 | 338.30 | 92.63 | 15.40 | 121.43 | 25.61 |
| 처리구2 | 131.89 | 1,438.31 | 12,363.10 | 339.22 | 92.88 | 16.45 | 121.76 | 25.68 |
| 처리구3 | 133.63 | 1,438.67 | 12,366.21 | 348.30 | 94.90 | 18.55 | 122.85 | 26.68 |
B. subtilis JWS22002 균주 배양액을 사과(홍로)에 3회 걸쳐 엽면시비하였는데, 500배액의 처리구 3번에서 신초량, 경정, 과수, 엽록소가 개선되는 것을 확인하였다(표 7). 처리구 3번에서 신초량 65.46cm, 경정 52.04mm, 과수 37.11개/주, 엽록소 34.82로 가장 우수하여 B. subtilis JWS22002 균주가 사과 생육을 향상시키는 것으로 나타났다.
표 7은 B. subtilis JWS22002 균주의 엽면시비 처리후 사과(홍로)의 생육 개선 효과를 나타낸 것이다.
| 신초량 (cm) |
경정 (mm) |
과수 (개/주) |
엽록소 (SPAD) |
|
| 대조구 | 59.53 | 42.19 | 31.78 | 30.64 |
| 처리구1 | 60.89 | 47.47 | 35.52 | 32.39 |
| 처리구2 | 63.10 | 51.64 | 35.26 | 31.56 |
| 처리구3 | 65.46 | 52.04 | 37.11 | 34.82 |
위와 같은 B. subtilis JWS22002 균주를 부산물을 이용한 퇴비와 6종의 원예작물에 처리하여 개선효과를 검정한 결과로써,
부산물의 경우, B. subtilis JWS22002 균주를 퇴비 발효에 처리한 결과, 아무 것도 처리하지 않은 대조구와 비교해 B. subtilis JWS22002 균주 배양액을 500배액으로 처리하는 것이 가장 우수하여 B. subtilis JWS22002 균주가 생육을 향상시키는 것으로 나타났다.
또한, 식물의 경우, B. subtilis JWS22002 균주 배양액을 농작물에 3회 걸쳐 엽면시비한 결과, 아무 것도 처리하지 않은 대조구와 비교해 B. subtilis JWS22002 균주 배양액을 500배액으로 처리하는 것이 가장 우수하여 B. subtilis JWS22002 균주가 생육을 향상시키는 것으로 나타났다.
이에 따라 B. subtilis JWS22002 균주는 B. subtilis의 빠른 기질 분해능력과 그 과정에서 생성되는 다양한 물질들이 부산물 퇴비 발효 및 식물체 생육을 촉진하는 특성을 이용하여 높은 활력을 지녔으므로 부산물 발효, 농작물 생육 촉진에 활용할 수 있다.
Claims (4)
- 부산물의 발효와 식물의 생육 개선을 촉진하는 것을 특징으로 하는 바실러스 서브틸리스 JWS22002(Bacillus subtilis JWS22002) 균주(기탁번호: KACC 92451P).
- 제1항에 따른 바실러스 서브틸리스 JWS22002(Bacillus subtilis JWS22002) 균주(기탁번호: KACC 92451P)의 500배 희석액을 활용하여 부산물의 발효를 촉진하는 것을 특징으로 하는 부산물 발효 촉진 방법.
- 제1항에 따른 바실러스 서브틸리스 JWS22002(Bacillus subtilis JWS22002) 균주(기탁번호: KACC 92451P)의 500배 희석액을 농작물에 엽면시비하여 식물의 생육을 촉진하는 식물 생육 촉진방법.
- 제1항에 따른 바실러스 서브틸리스 JWS22002(Bacillus subtilis JWS22002) 균주(기탁번호: KACC 92451P)는 농작물 부산물과 인근 토양에서 수집한 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 균주에 화학적 돌연변이를 유발하는 EMS(ethyl methane sulfonate)를 처리하여 제조되는 방법인 것을 특징으로 하는 바실러스 서브틸리스 JWS22002(Bacillus subtilis JWS22002) 균주 제조방법.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020220131206A KR20240052113A (ko) | 2022-10-13 | 2022-10-13 | 부산물의 발효와 식물의 생육 개선을 촉진하는 바실러스 서브틸리스 jws22002 균주의 제조방법 및 이를 이용한 부산물 발효 촉진방법과 식물 생육 촉진방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| KR (1) | KR20240052113A (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102445675B1 (ko) | 2020-12-07 | 2022-09-22 | 대한민국 | 신규한 바실러스 서브틸리스 균주 및 이를 이용하여 발효한 생강의 기능성 |
| KR102447194B1 (ko) | 2020-08-04 | 2022-09-23 | 광주여자대학교 산학협력단 | 바실러스 서브틸리스 균주를 이용한 작두콩 발효 음료 제조방법 |
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2022
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Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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| KR102445675B1 (ko) | 2020-12-07 | 2022-09-22 | 대한민국 | 신규한 바실러스 서브틸리스 균주 및 이를 이용하여 발효한 생강의 기능성 |
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