KR20240081510A - Composition for controlling plant disease or reducing mycotoxins comprising culture solution of Bacillus velezensis JCK-7158 Strain or extract thereof, manufacturing methods thereof and controlling method for phytopathogenic fungi or reducing method for mycotoxins - Google Patents
Composition for controlling plant disease or reducing mycotoxins comprising culture solution of Bacillus velezensis JCK-7158 Strain or extract thereof, manufacturing methods thereof and controlling method for phytopathogenic fungi or reducing method for mycotoxins Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis) JCK-7158 균주, 이의 배양액 또는 이의 추출물을 포함하는 식물병원성 진균 방제용 조성물, 이의 제조 방법 및 식물병원성 진균 방제 방법에 관한 것으로서, 상기 균주의 배양액 또는 이의 추출물은 항진균 활성 및 유도 저항성이 월등히 우수하고 진균이 생성하는 독소를 저감하는 능력이 뛰어나므로, 식물병원성 진균의 방제에 이용할 수 있다.The present invention relates to a composition for controlling phytopathogenic fungi containing the Bacillus velezensis JCK-7158 strain, its culture medium or extract thereof, a method for producing the same, and a method for controlling phytopathogenic fungi, which include the culture medium of the strain or its extract. The extract has excellent antifungal activity and induced resistance and has an excellent ability to reduce toxins produced by fungi, so it can be used to control plant pathogenic fungi.
Description
본 발명은 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis) JCK-7158 균주, 이의 배양액 또는 이의 추출물을 포함하는 식물병원성 진균 방제용 조성물, 이의 제조 방법, 식물병원성 진균 방제 방법 및 진균 독소 저감 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for controlling phytopathogenic fungi containing Bacillus velezensis JCK-7158 strain, its culture medium or extract thereof, a method for producing the same, a method for controlling phytopathogenic fungi, and a method for reducing fungal toxins.
푸자리움 그라미네아룸(Fusarium graminearum)과 푸자리움(F. asiaticum)을 포함한 다양한 푸자리움(Fusarium) 종에 의해 유발되는 붉은곰팡이병(Fusarium head blight)은 밀, 보리, 옥수수, 벼 등에 일정 주기를 두고 대발생하여 전 세계적으로 많은 피해를 초래하여 왔다. 특히 지난 몇 년간 미국 및 캐나다를 중심으로 대발생하여 세계 곡물 가격을 급등시키는 결과를 초래하였다.Fusarium head blight, caused by various Fusarium species including Fusarium graminearum and F. asiaticum, occurs periodically in wheat, barley, corn, rice, etc. It occurred on a large scale and caused a lot of damage around the world. In particular, major outbreaks have occurred in the United States and Canada over the past few years, resulting in a sharp rise in global grain prices.
붉은곰팡이병은 곡물의 생산량 감소를 초래할 뿐만 아니라 감염된 부위에서 인축에 유해한 트리코테센(trichothecene), 제랄레논(zearalenone) 등의 곰팡이독소를 잔류시킴으로써 농산품의 품질을 저하시키며, 특히 트리코테센(trichothecene)의 일종인 니발레놀(nivalenol, NIV)과 디옥시니발레놀(deoxynivalenol, DON)은 면역력 저하, 소화관 장애를 유발하는 등 심각한 중독증을 야기한다.Red mold disease not only causes a decrease in grain production, but also deteriorates the quality of agricultural products by leaving mycotoxins such as trichothecene and zearalenone, which are harmful to livestock, in the infected area. In particular, trichothecene Types of nivalenol (NIV) and deoxynivalenol (DON) cause serious poisoning, including lowered immunity and digestive tract disorders.
또한, 국내의 밀 재배단지에서의 붉은곰팡이(fusarium) 오염률과 트리코테센(trichothecenes) 검출치 간에 상당한 정도의 상관관계가 있는 것으로 보아 붉은곰팡이병에 의한 곰팡이 독소의 오염은 국민 건강에 상당한 위협이 되고 있다.In addition, as there is a significant correlation between the rate of fusarium contamination and the detection level of trichothecenes in domestic wheat cultivation complexes, contamination of mycotoxins caused by red mold disease poses a significant threat to public health. It is becoming.
화학적 방제에 의한 붉은곰팡이 독소 오염 예방은 살균제 처리 시기가 매우 중요한데, 밀의 경우 이삭으로부터 꽃밥이 처음으로 나오는 시기에 살포해야 하며, 보리의 경우 이삭이 나오는 시기에 살포해야 한다.To prevent red mold toxin contamination by chemical control, the timing of fungicide treatment is very important. In the case of wheat, spraying should be done when anthers first emerge from the ears, and in the case of barley, spraying should be made when ears emerge.
메트코나졸(metconazole), 프로피코나졸(propiconazole), 테부코나졸+프로티오나졸(tebuconazole+prothionazole), 테부코나졸(tebuconazole) 등의 DMI(Demethylation Inhibitor) 계열의 살균제가 가장 효과가 우수하나, 국소적 침투 이행능과 일부 약제의 경우 잔류문제 때문에 수확 전 30일 이전까지만 사용이 가능하다는 문제점으로 인하여 포장에서의 방제가는 50% 이하로 약효가 우수하지 못한 단점이 있다.DMI (Demethylation Inhibitor) class disinfectants such as metconazole, propiconazole, tebuconazole+prothionazole, and tebuconazole are the most effective. Due to the local penetration ability and the residual problem of some drugs, they can only be used up to 30 days before harvest, so the control effect in the field is less than 50%, which has the disadvantage of not being effective.
또한, 농약 중 다수를 차지하는 합성농약의 오남용으로 인해 토양, 수질 및 농산물 오염, 독성, 생태계 교란, 저항성 균주들의 출현 등 여러 가지 문제점이 제기되고 있다. In addition, the misuse of synthetic pesticides, which account for the majority of pesticides, is raising various problems such as soil, water and agricultural product contamination, toxicity, ecosystem disturbance, and the emergence of resistant strains.
이에 최근에는 OECD 국가를 중심으로 합성농약의 사용량을 40% 이상 절감하고자 하고 있으며, 또한 웰빙에 대한 관심 증가와 함께 선진국을 중심으로 유기농산물에 대한 수요가 급증하고 있는 상황이기에 붉은곰팡이병을 방제할 수 있는 친환경 생물제제의 개발이 시급한 실정이다.Accordingly, recently, OECD countries are trying to reduce the use of synthetic pesticides by more than 40%, and as interest in well-being is increasing and demand for organic products is rapidly increasing, especially in developed countries, there is a need to control red mold disease. There is an urgent need to develop environmentally friendly biologics.
이에 본 발명자들은 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis) JCK-7158 균주, 이의 배양액 또는 이의 추출물을 포함하는 식물병원성 진균 방제용 조성물을 식물병원성 진균에 처리하였을 때 방제 활성이 월등히 우수하고 진균에 의해 생성되는 진균 독소의 생산량도 효과적으로 저감시키는 것을 확인하였다.Accordingly, the present inventors found that when a composition for controlling phytopathogenic fungi containing Bacillus velezensis JCK-7158 strain, its culture medium, or its extract was treated with phytopathogenic fungi, the control activity was significantly superior and the composition produced by the fungus was significantly superior. It was confirmed that the production of fungal toxins was also effectively reduced.
이에, 본 발명의 목적은 항진균 활성을 갖는 수탁번호 KCTC15169BP로 기탁된 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주를 제공하는 것이다.Accordingly, the purpose of the present invention is to provide a Bacillus velegensis JCK-7158 strain deposited under accession number KCTC15169BP, which has antifungal activity.
본 발명의 다른 목적은 수탁번호 KCTC15169BP로 기탁된 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주, 이의 배양액 또는 이의 추출물을 포함하는 식물병원성 진균 방제용 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a composition for controlling phytopathogenic fungi containing the Bacillus velegensis JCK-7158 strain deposited under accession number KCTC15169BP, its culture medium, or its extract.
본 발명의 또 다른 목적은 이투린 A(iturin A), 설펙틴(Surfactin), 2,3-부탄디올(2,3-butanediol), 5-메틸헥산-2-온(5-Methylhexan-2-one), 헵탄-2-온(heptan-2-one), 2,5-디메틸피라진(2,5-dimethylpyrazine), 6-메틸헵탄-2-온(6-methylheptan-2-one) 및 5-메틸-2-헵타논(5-methyl-2-heptanone)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 식물병원성 진균 방제용 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is iturin A, sulpectin, 2,3-butanediol, 5-Methylhexan-2-one ), heptan-2-one, 2,5-dimethylpyrazine, 6-methylheptan-2-one and 5-methyl -2-Heptanone (5-methyl-2-heptanone) to provide a composition for controlling plant pathogenic fungi containing at least one selected from the group consisting of.
본 발명의 또 다른 목적은 수탁번호 KCTC15169BP로 기탁된 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주를 배양하여 배양액을 제조하는 배양 단계를 포함하는 식물병원성 진균 방제용 조성물의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a composition for controlling phytopathogenic fungi, which includes a cultivation step of preparing a culture medium by culturing the Bacillus bellegensis JCK-7158 strain deposited under the accession number KCTC15169BP.
본 발명의 또 다른 목적은 수탁번호 KCTC15169BP로 기탁된 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주, 이의 배양액 또는 이의 추출물을 처리하는 처리 단계를 포함하는 식물병원성 진균 방제 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for controlling phytopathogenic fungi, which includes a treatment step of treating the Bacillus belegensis JCK-7158 strain deposited under accession number KCTC15169BP, its culture medium, or its extract.
본 발명의 또 다른 목적은 이투린 A, 설펙틴, 2,3-부탄디올, 5-메틸헥산-2-온, 헵탄-2-온, 2,5-디메틸피라진, 6-메틸헵탄-2-온 및 5-메틸-2-헵타논으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 처리하는 처리 단계를 포함하는 식물병원성 진균 방제 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is iturin A, sulpectin, 2,3-butanediol, 5-methylhexan-2-one, heptan-2-one, 2,5-dimethylpyrazine, 6-methylheptan-2-one and 5-methyl-2-heptanone.
본 발명의 또 다른 목적은 수탁번호 KCTC15169BP로 기탁된 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주, 이의 배양액 또는 이의 추출물을 포함하는 진균 독소 저감용 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a composition for reducing fungal toxins containing the Bacillus velegensis JCK-7158 strain deposited under accession number KCTC15169BP, its culture medium, or its extract.
본 발명의 또 다른 목적은 수탁번호 KCTC15169BP로 기탁된 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주를 배양하여 배양액을 제조하는 배양 단계를 포함하는 진균 독소 저감용 조성물의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a composition for reducing fungal toxins, which includes a culturing step of preparing a culture medium by culturing the Bacillus velegensis JCK-7158 strain deposited under the accession number KCTC15169BP.
본 발명의 또 다른 목적은 수탁번호 KCTC15169BP로 기탁된 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주, 이의 배양액 또는 이의 추출물을 처리하는 처리 단계를 포함하는 진균 독소 저감 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for reducing fungal toxins, including a treatment step of treating the Bacillus velegensis JCK-7158 strain deposited under accession number KCTC15169BP, its culture medium, or its extract.
본 발명의 또 다른 목적은 수탁번호 KCTC15169BP로 기탁된 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158균주, 이의 배양액 또는 이의 추출물의 식물병원성 진균 방제 또는 진균 독소 저감 용도를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a use for controlling phytopathogenic fungi or reducing fungal toxins of Bacillus belegensis JCK-7158 strain, its culture medium, or extract thereof, deposited under accession number KCTC15169BP.
이하 본 발명을 더욱 자세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 일 양태는 항진균 활성을 갖는 수탁번호 KCTC15169BP로 기탁된 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis) JCK-7158 균주에 관한 것이다.One aspect of the present invention relates to the Bacillus velezensis JCK-7158 strain deposited under the accession number KCTC15169BP, which has antifungal activity.
본 발명에 있어서 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주는 서열번호 3의 염기서열을 포함하는 16S rRNA를 포함하고 있는 것일 수 있다.In the present invention, the Bacillus belegensis JCK-7158 strain may contain 16S rRNA containing the base sequence of SEQ ID NO: 3.
본 발명의 다른 일 양태는 수탁번호 KCTC15169BP로 기탁된 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주, 이의 배양액 또는 이의 추출물을 포함하는 식물병원성 진균 방제용 조성물에 관한 것이다.Another aspect of the present invention relates to a composition for controlling phytopathogenic fungi comprising the Bacillus velegensis JCK-7158 strain deposited under accession number KCTC15169BP, its culture medium, or its extract.
본 명세서상의 용어 “배양액”은 미생물을 배양한 후, 상기 미생물을 포함한 것을 의미한다.The term “culture medium” in this specification refers to containing microorganisms after culturing them.
본 명세서상의 용어 “추출물”은 균주의 배양액에서 분리한 것을 의미하며, 추출물은 배양 상층액, 배양여액, 세포현탁액 및 분획물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함한다.The term “extract” in this specification refers to separation from the culture medium of the strain, and the extract includes one or more selected from the group consisting of culture supernatant, culture filtrate, cell suspension, and fractions.
본 발명에 있어서 상기 추출물은 이투린 A(iturin A), 설펙틴(Surfactin), 2,3-부탄디올(2,3-butanediol), 5-메틸헥산-2-온(5-Methylhexan-2-one), 헵탄-2-온(heptan-2-one), 2,5-디메틸피라진(2,5-dimethylpyrazine), 6-메틸헵탄-2-온(6-methylheptan-2-one) 및 5-메틸-2-헵타논(5-methyl-2-heptanone)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함하는 것일 수 있다.In the present invention, the extract is iturin A, sulpectin, 2,3-butanediol, 5-Methylhexan-2-one ), heptan-2-one, 2,5-dimethylpyrazine, 6-methylheptan-2-one and 5-methyl It may contain one or more compounds selected from the group consisting of -2-heptanone (5-methyl-2-heptanone).
본 명세서상의 용어 “배양 상층액”은 원심분리 방법을 통해 배양액으로부터 대부분의 미생물을 제거한 후 획득한 상층의 액을 의미한다.The term “culture supernatant” in this specification refers to the upper liquid obtained after removing most microorganisms from the culture medium through centrifugation.
본 명세서상의 용어 “배양여액”은 원심분리 및 여과를 수행함으로써 배양액으로부터 균체를 여과하여 제거한 뒤에 남은 액체를 의미한다. 배양여액은 미생물이 자라는 과정에서 형성하여 배출한 물질들이 포함되어 있어서 그 물질을 정제하거나 추출할 수 있다.The term “culture filtrate” in this specification refers to the liquid remaining after filtering and removing bacterial cells from the culture medium by performing centrifugation and filtration. Culture filtrate contains substances formed and excreted during the growth of microorganisms, so the substances can be purified or extracted.
본 발명에 있어서 배양여액은 원심분리 및 여과를 수행함으로써 배양액으로부터 진균을 제거한 것을 의미한다.In the present invention, culture filtrate means removing fungi from the culture solution by centrifugation and filtration.
본 발명에 있어서 식물병원성 진균은 클라리레디아 잭소니(Clarireedia jacksonii, 이전에는 Sclerotinia homoeocarpa라 불림), 라이족토니아 솔라니 에이쥐-4(Rhizoctonia solani AG-4), 라이족토니아 솔라니 에이쥐 2-2 (Ⅳ) 라지패취 (Large patch), 라이족토니아 솔라니 에이쥐 2-2 (Ⅳ) 브라운패취(Brown patch), 푸자리움 옥시스포름 에프. 에스피. 쿠쿠머리눔(Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum), 푸자리움 옥시스포름 에프. 에스피. 라이코퍼시시(Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici), 푸자리움 그라미네아룸(Fusarium graminearum), 푸자리움 아시아티쿰(Fusarium asiaticum), 푸자리움 버티실로이데스(Fusarium verticillioides), 피티움 울티뭄(Pythium ultimum), 개우마노마이세스 그라미니스(Gaeumannomyces graminis), 파이토프소라 인페스탄스(Phytophthora infestans), 보트리티스 시네레아(Botrytis Cinerea), 및 콜레토트리쿰 코코데스(Colletotrichum coccodes)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the plant pathogenic fungus is Clarireedia jacksonii ( Clariredia jacksonii , (formerly called Sclerotinia homoeocarpa ), Rhizoctonia solani AG-4, Rhizoctonia solani AG-2-2 (IV) Large patch, Rhizoctonia solani Aju 2-2 (Ⅳ) Brown patch, Fusarium oxyforme F. Esp. Cucumerinum ( Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum ), Fusarium oxysporum f. Esp. Lycopersici ( Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici ), Fusarium graminearum , Fusarium asiaticum , Fusarium verticillioides , Pythium ultimum , Gaeumannomyces graminis , Phytophthora infestans , Botrytis Cinerea, and Colletotrichum coccodes. There may be one or more types selected, but it is not limited thereto.
본 발명의 일 구현예에서, 수탁번호 KCTC15169BP로 기탁된 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주, 이의 배양액 또는 이의 추출물을 포함하는 식물병원성 진균 방제용 조성물을 사용함으로써 식물병원성 진균병인 벼 붉은곰팡이병을 유발하는 푸자리움 그라미네아룸 또는 푸자리움 아시아티쿰에 대한 방제 활성을 얻을 수 있다.In one embodiment of the present invention, rice red mold disease, a plant pathogenic fungal disease, is caused by using a composition for controlling phytopathogenic fungi containing the Bacillus velegensis JCK-7158 strain deposited under accession number KCTC15169BP, its culture medium, or its extract. Control activity against Fusarium graminearum or Fusarium asiaticum can be obtained.
본 발명의 또 다른 일 양태는 이투린 A, 설펙틴, 2,3-부탄디올, 5-메틸헥산-2-온, 헵탄-2-온, 2,5-디메틸피라진, 6-메틸헵탄-2-온 및 5-메틸-2-헵타논으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함하는 식물병원성 진균 방제용 조성물이다.Another aspect of the present invention is iturin A, sulpectin, 2,3-butanediol, 5-methylhexan-2-one, heptan-2-one, 2,5-dimethylpyrazine, 6-methylheptan-2- It is a composition for controlling phytopathogenic fungi containing at least one compound selected from the group consisting of 5-methyl-2-heptanone and 5-methyl-2-heptanone.
본 발명에 있어서 상기 이투린 A는 하기 화학식 1의 화합물인 것일 수 있고, 분자량은 1,043이며, 분자식은 C48H74O14N12이다.In the present invention, iturin A may be a compound of the following formula (1), its molecular weight is 1,043, and its molecular formula is C 48 H 74 O 14 N 12 .
<화학식 1><Formula 1>
본 발명에 있어서 상기 설펙틴은 하기 화학식 2의 화합물인 것일 수 있고, 분자량은 1,036이며, 분자식은 C53H93O13N7이다.In the present invention, the sulpectin may be a compound of the following formula (2), the molecular weight is 1,036, and the molecular formula is C 53 H 93 O 13 N 7 .
<화학식 2><Formula 2>
본 발명에 있어서 상기 2,3-부탄디올은 하기 화학식 3의 화합물인 것일 수 있고, 분자량은 90이며, 분자식은 C4H10O2이다.In the present invention, the 2,3-butanediol may be a compound of the following formula (3), the molecular weight is 90, and the molecular formula is C 4 H 10 O 2 .
<화학식 3><Formula 3>
본 발명에 있어서 상기 5-메틸헥산-2-온은 하기 화학식 4의 화합물인 것일 수 있고, 분자량은 114이며, 분자식은 C7H14O이다.In the present invention, the 5-methylhexan-2-one may be a compound of the following formula (4), the molecular weight is 114, and the molecular formula is C 7 H 14 O.
<화학식 4><Formula 4>
본 발명에 있어서 상기 헵탄-2-온은 하기 화학식 5의 화합물인 것일 수 있고, 분자량은 114이며, 분자식은 C7H14O이다.In the present invention, the heptan-2-one may be a compound of the following formula 5, the molecular weight is 114, and the molecular formula is C 7 H 14 O.
<화학식 5><Formula 5>
본 발명에 있어서 상기 2,5-디메틸피라진은 하기 화학식 6의 화합물인 것일 수 있고, 분자량은 108이며, 분자식은 C6H8N2이다.In the present invention, the 2,5-dimethylpyrazine may be a compound of the following formula (6), the molecular weight is 108, and the molecular formula is C 6 H 8 N 2 .
<화학식 6><Formula 6>
본 발명에 있어서 상기 6-메틸헵탄-2-온은 하기 화학식 7의 화합물인 것일 수 있고, 분자량은 128이며, 분자식은 C8H16O이다.In the present invention, the 6-methylheptan-2-one may be a compound of the following formula (7), the molecular weight is 128, and the molecular formula is C 8 H 16 O.
<화학식 7><Formula 7>
본 발명에 있어서 상기 5-메틸-2-헵타논은 하기 화학식 8의 화합물인 것일 수 있고, 분자량은 128이이며, 분자식은 C8H16O다.In the present invention, the 5-methyl-2-heptanone may be a compound of the following formula (8), the molecular weight is 128, and the molecular formula is C 8 H 16 O.
<화학식 8><Formula 8>
본 발명에 있어서 상기 식물병원성 진균은 클라리레디아 잭소니, 라이족토니아 솔라니 에이쥐-4, 라이족토니아 솔라니 에이쥐 2-2 (Ⅳ) 라지패취, 라이족토니아 솔라니 에이쥐 2-2 (Ⅳ) 브라운패취, 푸자리움 옥시스포름 에프. 에스피. 쿠쿠머리눔, 푸자리움 옥시스포름 에프. 에스피. 라이코퍼시시, 푸자리움 그라미네아룸, 푸자리움 아시아티쿰, 푸자리움 버티실로이데스, 피티움 울티뭄, 개우마노마이세스 그라미니스, 파이토프소라 인페스탄스, 보트리티스 시네레아, 및 콜레토트리쿰 코코데스로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.In the present invention, the phytopathogenic fungi include Claryredia jacksoni, Rhizoctonia solani AGE-4, Rhizoctonia solani AGE 2-2 (IV) Large Patch, Rhizoctonia solani AGE 2- 2 (Ⅳ) Brown Patch, Fusarium Oxiform F. Esp. Cucumerinum, Fusarium oxyformum f. Esp. Lycopassici, Fusarium graminearum, Fusarium asiaticum, Fusarium verticilloides, Pythium ultimum, Gaumanomyces graminis, Phytophthora infestans, Botrytis cinerea, and Coleus. It may be one or more species selected from the group consisting of Totrichum cocodes.
본 발명에 있어서 식물병원성 진균 방제용 조성물은 첨가제, 증량제, 영양제 또는 봉해제 등의 부가제를 추가로 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the composition for controlling plant pathogenic fungi may further include additives such as additives, extenders, nutrients, or sealing agents, but is not limited thereto.
본 발명에 있어서 첨가제는 폴리카복실레이트, 소듐 리그노설포네이트, 칼슘 리그노설포네이트, 소듐 다이알킬 설포석시네이트, 소듐 알킬 아릴 설포네이트, 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐 에테르, 소듐 트리폴리포스페이트, 폴리옥시에틸렌 알킬 아릴 포스포릭 에스테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 아릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 아릴 폴리머, 폴리옥시알킬온 알킬 페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 노닐 페닐 에테르, 소듐 설포네이트 나프탈렌 포름알데히드, 트리톤 100 및 트윈 80으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the additives are polycarboxylate, sodium lignosulfonate, calcium lignosulfonate, sodium dialkyl sulfosuccinate, sodium alkyl aryl sulfonate, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, sodium tripolyphosphate, polyoxyethylene. The group consisting of alkyl aryl phosphoric esters, polyoxyethylene alkyl aryl ethers, polyoxyethylene alkyl aryl polymers, polyoxyalkylone alkyl phenyl ethers, polyoxyethylene nonyl phenyl ethers, sodium sulfonate naphthalene formaldehyde, Triton 100 and Tween 80. It may include one or more types selected from, but is not limited to this.
본 발명에 있어서 증량제는 벤토나이트(bentonite), 탈크(talc), 다이아라이트(dialite), 카올린(kaolin) 및 칼슘 카보네이트(calcium carbonate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the extender may include one or more selected from the group consisting of bentonite, talc, dialite, kaolin, and calcium carbonate. It is not limited.
본 발명에 있어서 영양제는 스킴 밀크(skim milk, 배지), 콩가루, 쌀, 밀, 황토, 규조토, 벤토나이트(bentonite), 덱스트린, 포도당 및 전분으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the nutritional agent may include one or more selected from the group consisting of skim milk, soybean flour, rice, wheat, red clay, diatomaceous earth, bentonite, dextrin, glucose, and starch. , but is not limited to this.
본 발명의 또 다른 일 양태는 수탁번호 KCTC15169BP로 기탁된 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주를 배양하여 배양액을 제조하는 배양 단계를 포함하는 식물병원성 진균 방제용 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.Another aspect of the present invention relates to a method for producing a composition for controlling phytopathogenic fungi, which includes a culturing step of preparing a culture solution by culturing the Bacillus bellegensis JCK-7158 strain deposited under accession number KCTC15169BP.
본 발명에 있어서 상기 식물병원성 진균은 클라리레디아 잭소니, 라이족토니아 솔라니 에이쥐-4, 라이족토니아 솔라니 에이쥐 2-2 (Ⅳ) 라지패취, 라이족토니아 솔라니 에이쥐 2-2 (Ⅳ) 브라운패취, 푸자리움 옥시스포름 에프. 에스피. 쿠쿠머리눔, 푸자리움 옥시스포름 에프. 에스피. 라이코퍼시시, 푸자리움 그라미네아룸, 푸자리움 아시아티쿰, 푸자리움 버티실로이데스, 피티움 울티뭄, 개우마노마이세스 그라미니스, 파이토프소라 인페스탄스, 보트리티스 시네레아, 및 콜레토트리쿰 코코데스로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the phytopathogenic fungi include Claryredia jacksoni, Rhizoctonia solani AGE-4, Rhizoctonia solani AGE 2-2 (IV) Large Patch, Rhizoctonia solani AGE 2- 2 (Ⅳ) Brown Patch, Fusarium Oxiform F. Esp. Cucumerinum, Fusarium oxyformum F. Esp. Lycopassici, Fusarium graminearum, Fusarium asiaticum, Fusarium verticilloides, Pythium ultimum, Gaumanomyces graminis, Phytophthora infestans, Botrytis cinerea, and Coleus. It may be one or more species selected from the group consisting of Totrichum cocodes, but is not limited thereto.
본 발명에 있어서 상기 배양 단계는 배양액을 원심분리 및 여과하여 배양액으로부터 배양여액을 제조하는 단계를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the culturing step may include preparing a culture filtrate from the culture solution by centrifuging and filtering the culture solution, but is not limited thereto.
본 발명에 있어서 배양 단계의 배지는 탈지유, 훼이, 카제인 등의 우유 단백질, 당류, 호모 및 엑기스로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the culture medium may include one or more selected from the group consisting of milk proteins such as skim milk, whey, and casein, sugars, homologs, and extracts, but is not limited thereto.
본 발명에 있어서 식물병원성 진균 방제용 조성물의 제조 방법은 배양액을 농축하는 농축 단계를 추가로 포함하는 것일 수 있다.In the present invention, the method for producing a composition for controlling plant pathogenic fungi may further include a concentration step of concentrating the culture medium.
본 발명에 있어서 식물병원성 진균 방제용 조성물의 제조 방법은 배양액을 희석하는 희석 단계를 추가로 포함하는 것일 수 있다.In the present invention, the method for producing a composition for controlling plant pathogenic fungi may further include a dilution step of diluting the culture medium.
본 발명에 있어서 식물병원성 진균 방제용 조성물의 제조 방법은 균체 내의 성분을 추출하는 추출 단계를 추가로 포함하는 것일 수 있다.In the present invention, the method for producing a composition for controlling phytopathogenic fungi may further include an extraction step of extracting components within the fungal cells.
본 발명에 있어서 상기 진균 방제용 조성물의 제조 방법은 배양액으로부터 활성 분획을 획득하는 분획 단계를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the method for producing the composition for controlling fungi may include a fractionation step of obtaining an active fraction from the culture medium, but is not limited thereto.
본 발명에 있어서 상기 진균 방제용 조성물의 제조 방법은 하기의 단계를 포함하는 것일 수 있다:In the present invention, the method for producing the composition for controlling fungi may include the following steps:
배양액으로부터 배양여액을 얻는 배양여액 수득 단계;A culture filtrate obtaining step of obtaining a culture filtrate from the culture medium;
배양여액을 용매로 분획하여 분획물을 얻는 분획 단계;A fractionation step of obtaining fractions by fractionating the culture filtrate with a solvent;
분획물을 농축하여 농축물을 얻는 농축 단계; 및A concentration step of concentrating the fractions to obtain a concentrate; and
농축물을 순화(purify)하여 활성 분획을 선별하는 정제 단계.A purification step in which the concentrate is purified and the active fraction is selected.
본 발명에 있어서 배양여액 수득 단계는 배양액을 2,000 내지 5,000 rpm, 2,500 내지 5,000 rpm, 3,000 내지 5,000 rpm, 3,500 내지 5,000 rpm, 4,000 내지 5,000 rpm, 4,500 내지 5,000 rpm, 예를 들어, 4,500 rpm으로 원심분리하는 단계를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the step of obtaining the culture filtrate is performed at 2,000 to 5,000 rpm, 2,500 to 5,000 rpm, 3,000 to 5,000 rpm, 3,500 to 5,000 rpm, 4,000 to 5,000 rpm, 4,500 to 5,000 rpm, for example, 4,500 rpm. centrifugation It may include the step of doing so, but is not limited to this.
본 발명에 있어서 분획 단계는 용매로 부탄올, 에틸아세테이트, 클로로포름, 메탄올, 에탄올 및 헥산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 분획하는 분획 단계를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the fractionation step may include fractionation with one or more solvents selected from the group consisting of butanol, ethyl acetate, chloroform, methanol, ethanol, and hexane, but is not limited thereto.
상기 분획 단계는 다음의 단계로 이루어지는 것일 수 있다:The fractionation step may consist of the following steps:
배양액 또는 이로부터 얻은 배양여액을 부탄올로 분획하여 부탄올층을 얻는 제1 분획 단계;A first fractionation step of obtaining a butanol layer by fractionating the culture medium or the culture filtrate obtained therefrom with butanol;
상기 제1 분획 단계에서 얻은 부탄올층에 대하여 클로로포름:메탄올:물의 혼합 용액으로 용출하되, 5개의 분획 중 4번째 또는 5번째 분획을 얻는 것인 제2 분획 단계; 및A second fractionation step of eluting the butanol layer obtained in the first fractionation step with a mixed solution of chloroform: methanol: water, and obtaining the fourth or fifth fraction among the five fractions; and
상기 제2 분획 단계에서 얻은 분획에 대하여 클로로포름:메탄올:물의 혼합 용액으로 용출하되, 4개의 분획 중 1번째 내지 3번째 분획으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 분획을 얻는 것인 제3 분획 단계.A third fractionation step in which the fractions obtained in the second fractionation step are eluted with a mixed solution of chloroform: methanol: water, and at least one type of fraction selected from the group consisting of the first to third fractions among the four fractions is obtained.
상기 제2 또는 제3 분획 단계에서 독립적으로, 클로로포름:메탄올:물의 혼합 부피비는 50 내지 60:30 내지 40:5 내지 10인 것일 수 있고, 바람직하게는 52 내지 58:35 내지 40:7 내지 9인 것일 수 있고, 예를 들어, 55:36:8인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Independently in the second or third fractionation step, the mixing volume ratio of chloroform:methanol:water may be 50 to 60:30 to 40:5 to 10, preferably 52 to 58:35 to 40:7 to 9. It may be, for example, 55:36:8, but it is not limited to this.
본 발명에 있어서 농축 단계는 감압 농축기를 이용하여 분획물을 농축하는 단계를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the concentration step may include concentrating the fraction using a reduced pressure concentrator, but is not limited thereto.
본 발명에 있어서 정제 단계는 분취용 HPLC(high-performance liquid chromatography)로 정제하는 단계를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the purification step may include purification using preparative high-performance liquid chromatography (HPLC), but is not limited thereto.
본 발명에 있어서 활성 분획은 이투린 A, 설팩틴, 2,3-부탄디올, 5-메틸헥산-2-온, 헵탄-2-온, 2,5-디메틸피라진, 6-메틸헵탄-2-온 및 5-메틸-2-헵타논으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the active fraction is Iturin A, sulpactin, 2,3-butanediol, 5-methylhexan-2-one, heptan-2-one, 2,5-dimethylpyrazine, 6-methylheptan-2-one and 5-methyl-2-heptanone, but is not limited thereto.
본 발명의 또 다른 일 양태는 수탁번호 KCTC15169BP로 기탁된 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주, 이의 배양액 또는 이의 추출물을 식물체 또는 토양에 처리하는 처리 단계를 포함하는 식물병원성 진균 방제 방법에 관한 것이다.Another aspect of the present invention relates to a method for controlling phytopathogenic fungi, which includes a treatment step of treating the plant or soil with the Bacillus bellegensis JCK-7158 strain deposited under accession number KCTC15169BP, its culture medium, or its extract.
본 발명에 있어서 상기 처리 단계는 살포, 토양관주, 표면살포, 근권 처리, 종자 처리, 침지, 독이 및 훈연시용으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 방식으로 수행되는 것일 수 있고, 예를 들어, 토양관주 방식으로 수행되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the treatment step may be performed by one or more methods selected from the group consisting of spraying, soil irrigation, surface spraying, root zone treatment, seed treatment, soaking, poisoning, and smoking, for example, soil It may be performed through irrigation, but is not limited to this.
본 발명에 있어서 “살포”는 분무, 미스팅, 아토마이징, 분말살포, 과립살포, 수명시용 및 상시용으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 방식으로 수행되는 것일 수 있다.In the present invention, “spraying” may be performed by one or more methods selected from the group consisting of spraying, misting, atomizing, powder spraying, granule spraying, lifetime use, and permanent use.
본 명세서상 용어 “관주”는 토양이나 나무에 구멍을 파서 약액을 주입하는 약제 살포의 한 방법이다.As used herein, the term “drenchment” is a method of spraying a chemical that involves digging a hole in the soil or tree and injecting a chemical solution.
본 명세서상 용어 “토양 관주”는 작물 재배토양에 약액을 주입 또는 살포하는 방법이다.As used herein, the term “soil irrigation” refers to a method of injecting or spraying a chemical solution into crop cultivation soil.
본 발명에 있어서 상기 식물병원성 진균은 클라리레디아 잭소니, 라이족토니아 솔라니 에이쥐-4, 라이족토니아 솔라니 에이쥐 2-2 (Ⅳ) 라지패취, 라이족토니아 솔라니 에이쥐 2-2 (Ⅳ) 브라운패취, 푸자리움 옥시스포름 에프. 에스피. 쿠쿠머리눔, 푸자리움 옥시스포름 에프. 에스피. 라이코퍼시시, 푸자리움 그라미네아룸, 푸자리움 아시아티쿰, 푸자리움 버티실로이데스, 피티움 울티뭄, 개우마노마이세스 그라미니스, 파이토프소라 인페스탄스, 보트리티스 시네레아, 및 콜레토트리쿰 코코데스로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the phytopathogenic fungi include Claryredia jacksoni, Rhizoctonia solani AGE-4, Rhizoctonia solani AGE 2-2 (IV) Large Patch, Rhizoctonia solani AGE 2- 2 (Ⅳ) Brown Patch, Fusarium Oxiform F. Esp. Cucumerinum, Fusarium oxyformum F. Esp. Lycopassici, Fusarium graminearum, Fusarium asiaticum, Fusarium verticilloides, Pythium ultimum, Gaumanomyces graminis, Phytophthora infestans, Botrytis cinerea, and Coleus. It may be one or more species selected from the group consisting of Totrichum cocodes, but is not limited thereto.
본 발명의 또 다른 일 양태는 이투린 A, 설팩틴, 2,3-부탄디올, 5-메틸헥산-2-온, 헵탄-2-온, 2,5-디메틸피라진, 6-메틸헵탄-2-온 및 5-메틸-2-헵타논으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함하는 식물병원성 진균 방제 방법이다.Another aspect of the present invention is iturin A, sulpactin, 2,3-butanediol, 5-methylhexan-2-one, heptan-2-one, 2,5-dimethylpyrazine, 6-methylheptan-2- A method for controlling phytopathogenic fungi comprising at least one compound selected from the group consisting of 5-methyl-2-heptanone and 5-methyl-2-heptanone.
본 발명의 또 다른 일 양태는 수탁번호 KCTC15169BP로 기탁된 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주, 이의 배양액 또는 이의 추출물을 포함하는 진균 독소 저감용 조성물에 관한 것이다.Another aspect of the present invention relates to a composition for reducing fungal toxins comprising the Bacillus velegensis JCK-7158 strain deposited under accession number KCTC15169BP, its culture medium, or its extract.
본 발명에 있어서 상기 추출물은 이투린 A, 설팩틴, 2,3-부탄디올, 5-메틸헥산-2-온, 헵탄-2-온, 2,5-디메틸피라진, 6-메틸헵탄-2-온 및 5-메틸-2-헵타논으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함하는 것일 수 있다.In the present invention, the extract is iturin A, sulpactin, 2,3-butanediol, 5-methylhexan-2-one, heptan-2-one, 2,5-dimethylpyrazine, 6-methylheptan-2-one and 5-methyl-2-heptanone.
상기 진균 독소는 식물병원성 진균에 의해 생성되는 것일 수 있고, 상기 식물병원성 진균은 클라리레디아 잭소니, 라이족토니아 솔라니 에이쥐-4, 라이족토니아 솔라니 에이쥐 2-2 (Ⅳ) 라지패취, 라이족토니아 솔라니 에이쥐 2-2 (Ⅳ) 브라운패취, 푸자리움 옥시스포름 에프. 에스피. 쿠쿠머리눔, 푸자리움 옥시스포름 에프. 에스피. 라이코퍼시시, 푸자리움 그라미네아룸, 푸자리움 아시아티쿰, 푸자리움 버티실로이데스, 피티움 울티뭄, 개우마노마이세스 그라미니스, 파이토프소라 인페스탄스, 보트리티스 시네레아, 및 콜레토트리쿰 코코데스로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있고, 예를 들어, 푸자리움 아시아티쿰에 의해 생성되는 것일 수 있고, 상기 진균 독소는 니발레놀(Nivalenol, NIV)인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The fungal toxin may be produced by a phytopathogenic fungus, and the phytopathogenic fungus is Claryredia jacksoni, Rhizoctonia solani Aizu-4, Rhizoctonia solani Aiju 2-2 (IV) Raji. Patch, Rhizoctonia solani Aju 2-2 (Ⅳ) Brown patch, Fusarium oxyforme F. Esp. Cucumerinum, Fusarium oxyformum F. Esp. Lycopassici, Fusarium graminearum, Fusarium asiaticum, Fusarium verticilloides, Pythium ultimum, Gaumanomyces graminis, Phytophthora infestans, Botrytis cinerea, and Coleus. It may be one or more species selected from the group consisting of Totrichum cocodes, for example, it may be produced by Fusarium asiaticum, and the fungal toxin may be Nivalenol (NIV). , but is not limited to this.
본 발명의 또 다른 일 양태는 수탁번호 KCTC15169BP로 기탁된 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주를 배양하여 배양액을 제조하는 배양 단계를 포함하는 진균 독소 저감용 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.Another aspect of the present invention relates to a method for producing a composition for reducing fungal toxins, comprising a culturing step of preparing a culture medium by culturing the Bacillus velegensis JCK-7158 strain deposited under accession number KCTC15169BP.
본 발명에 있어서 상기 추출물은 이투린 A, 설팩틴, 2,3-부탄디올, 5-메틸헥산-2-온, 헵탄-2-온, 2,5-디메틸피라진, 6-메틸헵탄-2-온 및 5-메틸-2-헵타논으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함하는 것일 수 있다.In the present invention, the extract is iturin A, sulpactin, 2,3-butanediol, 5-methylhexan-2-one, heptan-2-one, 2,5-dimethylpyrazine, 6-methylheptan-2-one and 5-methyl-2-heptanone.
상기 진균 독소는 식물병원성 진균에 의해 생성되는 것일 수 있고, 상기 식물병원성 진균은 클라리레디아 잭소니, 라이족토니아 솔라니 에이쥐-4, 라이족토니아 솔라니 에이쥐 2-2 (Ⅳ) 라지패취, 라이족토니아 솔라니 에이쥐 2-2 (Ⅳ) 브라운패취, 푸자리움 옥시스포름 에프. 에스피. 쿠쿠머리눔, 푸자리움 옥시스포름 에프. 에스피. 라이코퍼시시, 푸자리움 그라미네아룸, 푸자리움 아시아티쿰, 푸자리움 버티실로이데스, 피티움 울티뭄, 개우마노마이세스 그라미니스, 파이토프소라 인페스탄스, 보트리티스 시네레아, 및 콜레토트리쿰 코코데스로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있고, 예를 들어, 푸자리움 아시아티쿰에 의해 생성되는 것일 수 있고, 상기 진균 독소는 니발레놀인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The fungal toxin may be produced by a phytopathogenic fungus, and the phytopathogenic fungus is Claryredia jacksoni, Rhizoctonia solani Aizu-4, Rhizoctonia solani Aiju 2-2 (IV) Raji. Patch, Rhizoctonia solani Aju 2-2 (Ⅳ) Brown patch, Fusarium oxyforme F. Esp. Cucumerinum, Fusarium oxyformum f. Esp. Lycopassici, Fusarium graminearum, Fusarium asiaticum, Fusarium verticilloides, Pythium ultimum, Gaumanomyces graminis, Phytophthora infestans, Botrytis cinerea, and Coleus. It may be one or more species selected from the group consisting of Totrichum cocodes, for example, it may be produced by Fusarium asiaticum, and the fungal toxin may be nivalenol, but is not limited thereto. no.
본 발명의 또 다른 일 양태는 수탁번호 KCTC15169BP로 기탁된 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주, 이의 배양액 또는 이의 추출물을 처리하는 처리 단계를 포함하는 진균 독소 저감 방법에 관한 것이다.Another aspect of the present invention relates to a method for reducing fungal toxins, comprising a treatment step of treating the Bacillus velegensis JCK-7158 strain deposited under accession number KCTC15169BP, its culture medium, or its extract.
본 발명에 있어서 상기 추출물은 이투린 A, 설팩틴, 2,3-부탄디올, 5-메틸헥산-2-온, 헵탄-2-온, 2,5-디메틸피라진, 6-메틸헵탄-2-온 및 5-메틸-2-헵타논으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함하는 것일 수 있다.In the present invention, the extract is iturin A, sulpactin, 2,3-butanediol, 5-methylhexan-2-one, heptan-2-one, 2,5-dimethylpyrazine, 6-methylheptan-2-one and 5-methyl-2-heptanone.
상기 진균 독소는 식물병원성 진균에 의해 생성되는 것일 수 있고, 상기 식물병원성 진균은 클라리레디아 잭소니, 라이족토니아 솔라니 에이쥐-4, 라이족토니아 솔라니 에이쥐 2-2 (Ⅳ) 라지패취, 라이족토니아 솔라니 에이쥐 2-2 (Ⅳ) 브라운패취, 푸자리움 옥시스포름 에프. 에스피. 쿠쿠머리눔, 푸자리움 옥시스포름 에프. 에스피. 라이코퍼시시, 푸자리움 그라미네아룸, 푸자리움 아시아티쿰, 푸자리움 버티실로이데스, 피티움 울티뭄, 개우마노마이세스 그라미니스, 파이토프소라 인페스탄스, 보트리티스 시네레아, 및 콜레토트리쿰 코코데스로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있고, 예를 들어, 푸자리움 아시아티쿰에 의해 생성되는 것일 수 있고, 상기 진균 독소는 니발레놀인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The fungal toxin may be produced by a phytopathogenic fungus, and the phytopathogenic fungus is Claryredia jacksoni, Rhizoctonia solani Aizu-4, Rhizoctonia solani Aiju 2-2 (IV) Raji. Patch, Rhizoctonia solani Aju 2-2 (Ⅳ) Brown patch, Fusarium oxyforme F. Esp. Cucumerinum, Fusarium oxyformum f. Esp. Lycopassici, Fusarium graminearum, Fusarium asiaticum, Fusarium verticilloides, Pythium ultimum, Gaumanomyces graminis, Phytophthora infestans, Botrytis cinerea, and Coleus. It may be one or more species selected from the group consisting of Totrichum cocodes, for example, it may be produced by Fusarium asiaticum, and the fungal toxin may be nivalenol, but is not limited thereto. no.
상기 식물병원성 진균 방제용 조성물의 제조 방법 및 식물병원성 진균 방제 방법에 있어서, 상기 식물병원성 진균 방제용 조성물과 중복되는 내용은 본 명세서의 복잡성을 고려하여 생략한다.In the method for producing the composition for controlling plant pathogenic fungi and the method for controlling plant pathogenic fungi, content that overlaps with the composition for controlling plant pathogenic fungi is omitted in consideration of the complexity of the present specification.
본 발명은 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis) JCK-7158 균주, 이의 배양액 또는 이의 추출물을 포함하는 식물병원성 진균 방제 또는 진균 독소 저감용 조성물, 이의 제조 방법 및 식물병원성 진균 방제 또는 진균 독소 저감 방법에 관한 것으로서, 상기 균주의 배양액 또는 이의 추출물은 항진균 활성 및 유도 저항성이 월등히 우수하므로, 식물병원성 진균의 방제 또는 진균 독소 저감에 이용할 수 있다.The present invention relates to a composition for controlling phytopathogenic fungi or reducing fungal toxins containing Bacillus velezensis JCK-7158 strain, its culture medium or extracts thereof, a method for producing the same, and a method for controlling phytopathogenic fungi or reducing fungal toxins. As the culture medium of the above-mentioned strain or its extract has significantly excellent antifungal activity and induced resistance, it can be used for controlling plant pathogenic fungi or reducing fungal toxins.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis) JCK-7158 균주의 16S rRNA 유전자 염기서열에 의하여 분석한 계통도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따라 시간경과에 따른 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 세포외 프로테아제(protease) 활성을 나타낸 그래프이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따라 시간경과에 따른 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 세포외 키티나제(chitinase) 활성을 나타낸 그래프이다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따라 시간경과에 따른 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 세포외 셀룰라아제(cellulase) 활성을 나타낸 그래프이다.
도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따라 시간경과에 따른 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 세포외 젤라틴나제(gelatinase) 활성을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 세포외 효소활성을 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 IAA 생산 활성 결과를 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 아세토인(acetoin)생산 활성을 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 대치배양에 의한 다양한 식물병원성 진균의 균사생장저해 활성을 나타낸 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 항진균 활성물질 분획과정을 도식화한 그림이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주 배양여액 부탄올 분획을 박막크로마토그래피(TLC)로 전개한 후 병원성 균주인 푸자리움 그라미네아룸(Fusarium graminearum)에 대하여 가지는 항진균 활성을 분석한 사진이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 BF4 분획에서 분리한 4개 분획의 박막 크로마토그래피 사진이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 BF4-1 분획에서 분리한 이투린 A(iturin A)의 양이온 모드 LC/MS분석 결과 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 BF4-1 분획에서 분리한 설펙틴(surfactin)의 양이온 모드 LC/MS분석 결과 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주가 생산하는 휘발성물질의 항진균 활성에 의한 식물병원성 진균의 균사생장저해 활성을 나타낸 사진이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주가 생성하는 휘발성 유기화합물에 대한 고체상미량추출(solid phase microextraction; SPME) GC-MS분석 결과를 도식화한 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 형질전환 애기장대에서 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 GUS발현 유무에 따른 PR-1 유전자 발현 활성을 검정한 사진이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 온실조건에서 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 유도저항성에 의한 벼 붉은곰팡이병(Fusarium head blight)에 대한 방제효과를 나타낸 그래프이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따라 온실조건에서 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 유도저항성에 의한 벼 붉은곰팡이병에 대한 방제효과를 접종 7일 후 관찰한 사진이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따라 온실조건에서 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주를 이용한 2종 제형의 유도저항성에 의한 벼 붉은곰팡이병에 대한 방제효과를 나타낸 그래프이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라 온실조건에서 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주를 이용한 2종 제형의 유도저항성에 의한 벼 붉은곰팡이병에 대한 방제효과를 접종 7일 후 관찰한 사진이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따라 포장조건에서 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주 제제의 유도저항성에 의한 벼 붉은곰팡이병에 대한 방제효과를 나타낸 그래프이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따라 포장조건에서 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주 제제의 유도저항성에 의한 벼 붉은곰팡이병에 대한 방제효과를 접종 2주 후 관찰한 사진이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따라 포장조건에서 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주 제제의 유도저항성에 의한 벼 붉은곰팡이병에 대한 방제효과를 접종 4주 후 관찰한 사진이다.Figure 1 is a family diagram analyzed by 16S rRNA gene base sequence of Bacillus velezensis JCK-7158 strain according to an embodiment of the present invention.
Figure 2a is a graph showing the extracellular protease activity of Bacillus velegensis JCK-7158 strain over time according to an embodiment of the present invention.
Figure 2b is a graph showing the extracellular chitinase activity of Bacillus velegensis JCK-7158 strain over time according to an embodiment of the present invention.
Figure 2c is a graph showing the extracellular cellulase activity of Bacillus velegensis JCK-7158 strain over time according to an embodiment of the present invention.
Figure 2d is a graph showing the extracellular gelatinase activity of Bacillus velegensis JCK-7158 strain over time according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a photograph showing the extracellular enzyme activity of Bacillus velegensis JCK-7158 strain according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a photograph showing the IAA production activity results of the Bacillus velegensis JCK-7158 strain according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a photograph showing the acetoin production activity of Bacillus velegensis JCK-7158 strain according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a photograph showing the mycelial growth inhibition activity of various plant pathogenic fungi by replacement culture of the Bacillus velegensis JCK-7158 strain according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a diagram schematically illustrating the process of fractionation of the antifungal active substance of the Bacillus velegensis JCK-7158 strain according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 shows the antifungal properties against Fusarium graminearum , a pathogenic strain, after developing the butanol fraction of the culture filtrate of Bacillus velegensis JCK-7158 strain by thin layer chromatography (TLC) according to an embodiment of the present invention. This is a photo analyzing activity.
Figure 9 is a thin layer chromatography photograph of four fractions isolated from the BF4 fraction of Bacillus velegensis JCK-7158 strain according to an embodiment of the present invention.
Figure 10 is a graph showing the results of positive ion mode LC/MS analysis of iturin A isolated from the BF4-1 fraction of Bacillus velegensis JCK-7158 strain according to an embodiment of the present invention.
Figure 11 is a graph showing the results of positive ion mode LC/MS analysis of sulfectin isolated from the BF4-1 fraction of Bacillus velegensis JCK-7158 strain according to an embodiment of the present invention.
Figure 12 is a photograph showing the mycelial growth inhibition activity of plant pathogenic fungi by the antifungal activity of volatile substances produced by the Bacillus velegensis JCK-7158 strain according to an embodiment of the present invention.
Figure 13 is a graph schematically illustrating the results of solid phase microextraction (SPME) GC-MS analysis of volatile organic compounds produced by the Bacillus velegensis JCK-7158 strain according to an embodiment of the present invention.
Figure 14 is a photograph of testing the PR-1 gene expression activity according to the presence or absence of GUS expression of the Bacillus velegensis JCK-7158 strain in transgenic Arabidopsis thaliana according to an embodiment of the present invention.
Figure 15 is a graph showing the control effect on rice red mold disease (Fusarium head blight) caused by induced resistance of Bacillus belegensis JCK-7158 strain in greenhouse conditions according to an embodiment of the present invention.
Figure 16 is a photograph showing the control effect on rice red mold disease caused by induced resistance of the Bacillus belegensis JCK-7158 strain in greenhouse conditions according to an embodiment of the present invention 7 days after inoculation.
Figure 17 is a graph showing the control effect on rice red mold disease by induced resistance of two formulations using Bacillus belegensis JCK-7158 strain in greenhouse conditions according to an embodiment of the present invention.
Figure 18 is a photograph showing the control effect on rice red mold disease by induced resistance of two formulations using the Bacillus belegensis JCK-7158 strain under greenhouse conditions according to an embodiment of the present invention, 7 days after inoculation.
Figure 19 is a graph showing the control effect on rice red mold disease by induced resistance of the Bacillus belegensis JCK-7158 strain preparation under field conditions according to an embodiment of the present invention.
Figure 20 is a photograph showing the control effect on rice red mold disease due to induced resistance of the Bacillus belegensis JCK-7158 strain preparation under field conditions according to an embodiment of the present invention two weeks after inoculation.
Figure 21 is a photograph showing the control effect on rice red mold disease due to induced resistance of the Bacillus belegensis JCK-7158 strain preparation under field conditions 4 weeks after inoculation according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의하여 상세히 설명하였다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention is explained in detail by the following examples. However, these examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited by these examples.
본 명세서 전체에 걸쳐, 특정 물질의 농도를 나타내기 위하여 사용되는 “%”는 별도의 언급이 없는 경우, 고체/고체는 (중량/중량)%, 고체/액체는 (중량/부피)%, 액체/액체는 (부피/부피)%이다.Throughout this specification, “%” used to indicate the concentration of a specific substance is (weight/weight)% for solid/liquid, (weight/volume)% for solid/liquid, unless otherwise specified. /Liquid is (volume/volume)%.
실시예 1. 붉은곰팡이에 항균활성을 갖는 JCK-7158 균주의 분리Example 1. Isolation of JCK-7158 strain with antibacterial activity against red mold
작물에 붉은곰팡이병을 유발하는 푸자리움 그라미네아룸(Fusarium graminearum; F. graminearum)에 항진균 활성이 있는 균주는 전남 곡성에서 재배하는 신동진 벼의 줄기에서 분리하였다. 채집한 벼의 줄기(10 g)를 멸균수 100 mL을 첨가하여 마쇄하였고 마쇄된 줄기 시료는 멸균수로 40배 희석한 후, F. graminearum 균사 현탁액이 1% 함유된 TSA(Tryptic Soy Agar) 플레이트에 도말하여, 30℃에서 3 내지 7일 이상 배양하였고 클리어존(clear zone)을 생성하는 JCK-7158 균주를 분리하였다.A strain with antifungal activity against Fusarium graminearum ( F. graminearum ), which causes red mold disease in crops, was isolated from the stems of Shindongjin rice grown in Gokseong, Jeollanam-do. The collected rice stems (10 g) were ground by adding 100 mL of sterilized water, and the ground stem samples were diluted 40 times with sterilized water and then plated on TSA (Tryptic Soy Agar) containing 1% of F. graminearum mycelium suspension. was plated on, cultured at 30°C for more than 3 to 7 days, and the JCK-7158 strain producing a clear zone was isolated.
실시예 2. JCK-7158 균주의 분자생물학적 분석 및 계통도 분석Example 2. Molecular biological analysis and phylogenetic analysis of JCK-7158 strain
벼의 줄기로부터 분리한 균주 JCK-7158은 16S rRNA 유전자의 염기서열 분석을 통해 분자생물학적으로 동정하였다. 균주는 TSB 배지에 접종하여, 30℃에서 3일간 1580 rpm으로 진탕배양(Shaking culture)을 하였다. 그리고 수확한 균주는 I-genomic BYF DNA Extraction Mini kit(iNtRON, 대한민국)를 이용하여 제조사가 제시하는 프로토콜에 따라서 균주의 gDNA(genomic DNA)를 추출하였다.Strain JCK-7158, isolated from rice stems, was identified molecularly through nucleotide sequence analysis of the 16S rRNA gene. The strain was inoculated into TSB medium and cultured with shaking at 1580 rpm for 3 days at 30°C. Then, gDNA (genomic DNA) of the harvested strain was extracted using the I-genomic BYF DNA Extraction Mini kit (iNtRON, Korea) according to the protocol suggested by the manufacturer.
균주의 추출된 gDNA와 iNtRON Biotechnology의 PCR-프리믹스(Polymerase chain reaction-premix), 그리고 균주의 16S rRNA를 증폭할 수 있는 프라이머 세트를 혼합한 후 PCR을 통해 유전자를 증폭하였다. PCR은 95℃ 5분을 시작으로 95℃ 30초, 50℃ 30초, 72℃ 90초를 30번 반복한 후, 72℃ 10분, 4℃에서 증폭을 끝냈다.After mixing the extracted gDNA of the strain, iNtRON Biotechnology's PCR-premix (polymerase chain reaction-premix), and a primer set that can amplify the 16S rRNA of the strain, the gene was amplified through PCR. PCR started at 95°C for 5 minutes, repeated 30 times at 95°C for 30 seconds, 50°C for 30 seconds, and 72°C for 90 seconds, and then amplified at 72°C for 10 minutes and ended at 4°C.
증폭된 16S rRNA 유전자의 PCR 산물은 제노텍(대전, 대한민국)에 염기서열 분석을 의뢰하여 상기 분리 균주인 JCK-7158 균주의 16S rRNA 코딩 염기서열로 총 1352 bp의 염기서열(서열번호 3)을 얻었다.The PCR product of the amplified 16S rRNA gene was requested to Genotech (Daejeon, Korea) for base sequence analysis, and a total base sequence of 1352 bp (SEQ ID NO. 3) was obtained as the 16S rRNA coding base sequence of the isolated strain, JCK-7158 strain. got it
도 1에서 확인할 수 있듯이, NCBI의 BlastN 검색을 이용하여 GenBank 데이터베이스의 염기서열을 비교한 결과, JCK-7158 균주는 바실러스 벨레젠시스(Bacillus velezensis)로 동정되었다. 따라서 상기 균주를 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주로 명명하고 2022년 11월 2일자로 Korean Collection for Type Cultures(KCTC)에 기탁하여 수탁번호 KCTC15169BP를 부여 받았다.As can be seen in Figure 1, as a result of comparing the base sequences of the GenBank database using NCBI's BlastN search, the JCK-7158 strain was identified as Bacillus velezensis. Therefore, the above strain was named Bacillus belegensis JCK-7158 strain and deposited in the Korean Collection for Type Cultures (KCTC) on November 2, 2022, and given accession number KCTC15169BP.
실시예 3. 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 생화학적 특성 - 세포외 효소활성 평가Example 3. Biochemical characteristics of Bacillus belegensis JCK-7158 strain - evaluation of extracellular enzyme activity
바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 단백질분해효소 프로테아제(protease), 키티나제(chitinase), 젤라틴나제(gelatinase), 셀룰라아제(cellulase)의 활성을 측정하기 위하여, 프로테아제 배지(1% skim milk + 1.5% agar, Difco), 키티나제 배지(1% colloidal chitin + 1.5% agar, Difco), 젤라틴나제 배지(10% gelatin + 1.5% agar, Duksan), 셀룰라아제 배지(0.4% carboxymethyl cellulose sodium + 1.5% agar, Sigma-Aldrich)를 제조하였다.To measure the activities of protease, chitinase, gelatinase, and cellulase of Bacillus velegensis JCK-7158 strain, protease medium (1% skim milk + 1.5% agar, Difco), chitinase medium (1% colloidal chitin + 1.5% agar, Difco), gelatinase medium (10% gelatin + 1.5% agar, Duksan), cellulase medium (0.4% carboxymethyl cellulose sodium + 1.5% agar, Sigma) -Aldrich) was manufactured.
키티나제 배지의 경우, 배지에 첨가된 콜로이달 키틴(colloidal chitin) 제조를 위해 먼저 crab shell powder에 HCl(hydrochloric acid)을 넣고(10 g crab shell powder/150 mL HCl) 6시간 동안 교반하였다. 6시간 후 차가운 상태인 1 L의 에탄올(99.9%)을 넣고 교반기를 이용해 충분히 섞어 주었고, 4℃, 4500 rpm에서 20분간 원심분리 하였다. 이후 상징액은 제거하였고, 키틴 침전물은 0.1 M potassium phosphate buffer(pH 7.0)를 이용해 3-4번 세척하여 콜로이달 키틴으로 사용하였다. 제조된 콜로이달 키틴은 고압증기멸균 후 사용 전까지 4℃에서 보관하였다.In the case of chitinase medium, to prepare colloidal chitin added to the medium, HCl (hydrochloric acid) was first added to crab shell powder (10 g crab shell powder/150 mL HCl) and stirred for 6 hours. After 6 hours, 1 L of cold ethanol (99.9%) was added, thoroughly mixed using a stirrer, and centrifuged at 4°C and 4500 rpm for 20 minutes. Afterwards, the supernatant was removed, and the chitin precipitate was washed 3-4 times with 0.1 M potassium phosphate buffer (pH 7.0) and used as colloidal chitin. The prepared colloidal chitin was sterilized by high-pressure steam and stored at 4°C until use.
젤라틴나제 배지는 LB 고체배지에 10% 젤라틴(gelatin)을 첨가하였고 이외 배지는 1.5% 한천(agar)을 더하여 응고시켰다.Gelatinase medium was solidified by adding 10% gelatin to LB solid medium, and other media were solidified by adding 1.5% agar.
제조한 각각의 배지 위에 멸균한 페이퍼 디스크(paper disc, 0.8 cm, Advantec, Japan)를 위치시켰고 JCK-7158 균주 배양여액을 프로테아제 배지, 키티나제 배지와 셀룰라아제 배지에는 5 μL, 10 μL, 15 μL씩, 젤라틴나제 배지에는 20 μL, 40 μL, 60 μL씩 각각 분주하였다. 음성대조구로는 멸균한 LB와 배지를 페이퍼 디스크에 동량 분주하였다. 실험은 3반복 수행되었으며 플레이트는 30℃에서 유지시켜 각각 세포 외 효소 활성에 따른 클리어 존(clear zone) 관찰을 수행하였다. 셀룰라아제 배지와 키티나제 배지는 시각화하기 위해 5 mL의 Lugol’s solution(2.5 g/L iodine 및 5 g/L potassium iodide)을 플레이트에 첨가하여 염색하였고 암조건 하에서 10분간 유지시킨 후 클리어 존을 관찰하였다. A sterilized paper disc (0.8 cm, Advantec, Japan) was placed on top of each prepared medium, and 5 μL, 10 μL, and 15 μL of JCK-7158 strain culture filtrate was added to protease medium, chitinase medium, and cellulase medium. , 20 μL, 40 μL, and 60 μL were dispensed into the gelatinase medium, respectively. As a negative control, equal amounts of sterilized LB and medium were dispensed onto paper disks. The experiment was repeated three times, and the plate was maintained at 30°C to observe the clear zone according to extracellular enzyme activity. For visualization, the cellulase medium and chitinase medium were stained by adding 5 mL of Lugol's solution (2.5 g/L iodine and 5 g/L potassium iodide) to the plate and maintained for 10 minutes under dark conditions, and then the clear zone was observed.
도 2 및 3에서 확인할 수 있듯이, 효소 활성을 유도하는 배지에 배양여액을 처리하여 클리어존을 관찰한 결과, JCK-7158 균주는 프로테아제 배지에서 시료 15 μL 처리 9일 후 클리어존의 직경이 34.87 mm, 셀룰로오스(cellulose) 배지에서 시료 15 μL 처리 5일 후 35.72mm, 키티나제 배지에서 시료 15 μL 처리 5일 후 38.26 mm, 젤라틴나제 배지에서 시료 60 μL 처리 5일 후 19.29 mm 수준의 클리어존을 형성함을 관찰할 수 있었다. 결과적으로 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주는 프로테아제, 키티나제, 젤라틴나제, 셀룰라아제를 모두 생산함을 확인하였다.As can be seen in Figures 2 and 3, as a result of observing the clear zone by treating the culture filtrate with the medium inducing enzyme activity, the diameter of the clear zone for strain JCK-7158 was 34.87 mm after 9 days of treatment with 15 μL of the sample in the protease medium. , a clear zone of 35.72 mm after 5 days of treatment with 15 μL of sample in cellulose medium, 38.26 mm after 5 days of treatment of 15 μL of sample in chitinase medium, and 19.29 mm after 5 days of treatment of 60 μL of sample in gelatinase medium. could be observed. As a result, it was confirmed that the Bacillus velegensis JCK-7158 strain produces protease, chitinase, gelatinase, and cellulase.
실시예 4. 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 IAA 생산Example 4. IAA production of Bacillus belegensis JCK-7158 strain
바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 식물생장호르몬인 IAA(Indole-3-acetic acid) 생산을 확인하기 위하여 먼저, L-트립토판(L-tryptophan)(150 mg/L)이 첨가된 TSB 배지에 JCK-7158 균주 배양액을 1% 접종하여 30℃, 150 rpm에서 24시간 진탕 배양하였다. 이후 배양액을 4℃, 10,000 rpm에서 5분간 원심분리한 후 0.2 μm 무균필터로 여과하여 얻은 1 mL의 배양여액을 2 mL의 Salkowski’s reagent(150 mL H2SO4, 250 mL 멸균수, 7.5 mL 0.5 M FeCl3·6H2O)와 혼합하였다. 상온 암조건 하에서 20분간 유지시킨 후 혼합액이 핑크색을 나타내는지 확인하였다. 음성대조구는 L-트립토판(150 mg/L)이 첨가된 TSB 배지를 이용하였고 실험은 3반복 수행되었다.To confirm the production of IAA (Indole-3-acetic acid), a plant growth hormone, by Bacillus belegensis JCK-7158 strain, first, JCK was added to TSB medium supplemented with L-tryptophan (150 mg/L). 1% of -7158 strain culture was inoculated and cultured with shaking at 30°C and 150 rpm for 24 hours. Afterwards, the culture was centrifuged at 4°C and 10,000 rpm for 5 minutes and then filtered through a 0.2 μm sterile filter. 1 mL of the culture filtrate was mixed with 2 mL of Salkowski's reagent (150 mL H 2 SO 4 , 250 mL sterilized water, 7.5 mL 0.5 M FeCl 3 ·6H 2 O). After maintaining it at room temperature and under dark conditions for 20 minutes, it was checked whether the mixed solution was pink. As a negative control, TSB medium supplemented with L-tryptophan (150 mg/L) was used, and the experiment was repeated three times.
도 4에서 확인할 수 있듯이, JCK-7158 균주의 식물생장호르몬인 IAA를 생산을 확인하기 위하여 실험을 수행한 결과, JCK-7158 균주 배양여액 처리구는 시험관 내에서 컬러를 나타내었고, 대조구인 TSB 처리구는 배지 본연의 색을 나타내었다. 따라서 JCK-7158 균주가 식물생장호르몬인 IAA를 생산한다는 사실을 확인하였다.As can be seen in Figure 4, as a result of conducting an experiment to confirm the production of IAA, a plant growth hormone, of the JCK-7158 strain, the JCK-7158 strain culture filtrate treatment group showed color in the test tube, and the TSB treatment group, which was the control group, showed color in the test tube. The original color of the badge was displayed. Therefore, it was confirmed that strain JCK-7158 produces IAA, a plant growth hormone.
실시예 5. 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 2,3-부탄디올 생산Example 5. Production of 2,3-butanediol by Bacillus belegensis JCK-7158 strain
바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 휘발성 물질인 2,3-부탄디올(2,3-butanediol) 생산을 확인하기 위하여 2,3-butanediol의 전구체인 아세토인(acetoin)생산을 확인하였다. 아세토인의 생산을 확인하기 위하여 엠알에스-브이피(MRS-VP, 5 g/L Peptone, 5 g/L Dextrose, 5 g/L Dipotassium phosphate) 배지를 사용하였다. MRS-VP 배지에 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158을 접종하고 30℃, 150 rpm에서 3일간 진탕배양한 후, 96 웰 플레이트(well plate)에 100 μl의 배양액, 60 μl의 5 % 나프톨(Naphtol), 20 μl의 40 % 포타슘 하이드록사이드(Photassium hydroxide)를 순서대로 넣어주었다. 상온 조건에서 10-15분간 유지시키며 혼합액이 핑크색을 나타내는지 확인하였다. 음성대조구는 MRS-VP배지만을 사용하였으며 양성대조구는 아세토인 (Acetoin, 1 mg/mL)이 첨가된 MRS-VP 배지를 사용하였다. In order to confirm the production of 2,3-butanediol, a volatile substance, in the Bacillus belegensis JCK-7158 strain, the production of acetoin, a precursor of 2,3-butanediol, was confirmed. To confirm the production of acetoin, MRS-VP (5 g/L Peptone, 5 g/L Dextrose, 5 g/L Dipotassium phosphate) medium was used. Inoculate Bacillus velegensis JCK-7158 in MRS-VP medium and culture with shaking at 30°C and 150 rpm for 3 days. Then, 100 μl of culture medium and 60 μl of 5% Naphtol were added to a 96 well plate. , 20 μl of 40% potassium hydroxide was added in that order. It was maintained for 10-15 minutes at room temperature and checked to see if the mixed solution was pink. The negative control used only MRS-VP medium, and the positive control used MRS-VP medium with acetoin (1 mg/mL) added.
표 2 및 도 2에서 확인할 수 있듯이, 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 휘발성 물질인 2,3-부탄디올 생산을 전구체인 아세토인 생산으로 확인한 결과, 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주처리구는 양성대조구와 마찬가지로 핑크색으로 변하였기에 아세토인을 생성함을 확인할 수 있었으며, 이를 통하여 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주가 2,3-부탄디올을 생산함을 예측할 수 있었다. 2,3-부탄디올은 다양한 식물에 저항성을 유도하는 활성을 가지고 있다고 알려져 있다. 때문에 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주 배양액 역시 2,3-부탄디올을 생성하여 기주에 저항성 유도함으로써 다양한 식물병을 방제할 수 있는 잠재력을 보유하고 있음을 알 수 있다.As can be seen in Table 2 and Figure 2, the production of 2,3-butanediol, a volatile substance, of the Bacillus velegensis JCK-7158 strain was confirmed by the production of acetoin, a precursor. As a result, the Bacillus velegensis JCK-7158 strain treatment group was a positive control. As it turned pink, it was confirmed that acetoin was produced, and through this, it was predicted that the Bacillus belegensis JCK-7158 strain produces 2,3-butanediol. 2,3-Butanediol is known to have resistance-inducing activity in various plants. Therefore, it can be seen that the Bacillus belegensis JCK-7158 strain culture medium also has the potential to control various plant diseases by producing 2,3-butanediol and inducing resistance in the host.
실시예 6. 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 처리에 따른 식물 병원균 균사의 MIC test를 통한 생장 저해 활성Example 6. Growth inhibitory activity through MIC test of plant pathogen mycelium according to treatment of Bacillus belegensis JCK-7158 strain
본 발명의 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주 배양여액의 다양한 식물병원성 곰팡이의 생장에 미치는 영향을 확인하기 위해 8종의 식물병원균을 대상으로 생장 저해 활성을 측정하였다. JCK-6019 균주를 TSB 액체배지에 접종한 다음, 30℃에서 3일간 150 rpm으로 진탕배양하였다. 배양액을 10,000 X g로 5분간 원심분리한 다음 상층액을 0.2 μm 무균필터로 여과하여 배양여액(이하 '시료'라 함)을 수확하였다. 96-well microtiter plate method를 응용하여 MIC(Minimum Inhibitory Concentration) test를 수행하였으며, 식물병원성 진균으로 Clarireedia jacksonii, Rhizoctonia solani AG-4, Rhizoctonia solani AG 2-2 (Ⅳ) Large patch, Fusarium graminearum, Fusarium asiaticum, Gaeumannomyces graminis, Phytophthora infestans, Botrytis cinerea, Colletotrichum coccodes를 사용하였다.In order to determine the effect of the culture filtrate of the Bacillus belegensis JCK-7158 strain of the present invention on the growth of various plant pathogenic fungi, the growth inhibitory activity was measured for eight types of plant pathogens. The JCK-6019 strain was inoculated into TSB liquid medium and then cultured with shaking at 150 rpm for 3 days at 30°C. The culture was centrifuged at 10,000 MIC (Minimum Inhibitory Concentration) test was performed by applying the 96-well microtiter plate method, and the plant pathogenic fungi were Clarireedia jacksonii, Rhizoctonia solani AG-4, Rhizoctonia solani AG 2-2 (Ⅳ) Large patch, Fusarium graminearum, and Fusarium asiaticum. , Gaeumannomyces graminis, Phytophthora infestans, Botrytis cinerea, and Colletotrichum coccodes were used.
실험에 사용된 식물병원성 진균은 PDB(potato dextrose broth, Becton, Dickinson and Co., Sparks, MD, USA) 배지에 접종하여 25℃ 배양기에서 7일간 정치배양 하였다. 정치배양 후 균사체의 무게를 잰 뒤 50 mg/mL 농도가 되도록 멸균 증류수를 넣고 10,000 rpm에서 5초 동안 균질화기를 사용하여 균질화한 후 PDB 배지에 첨가하여 1% 농도의 진균 현탁액을 얻었다.The plant pathogenic fungi used in the experiment were inoculated into PDB (potato dextrose broth, Becton, Dickinson and Co., Sparks, MD, USA) medium and cultured in an incubator at 25°C for 7 days. After stationary culture, the weight of the mycelium was measured, sterilized distilled water was added to a concentration of 50 mg/mL, homogenized using a homogenizer at 10,000 rpm for 5 seconds, and then added to PDB medium to obtain a fungal suspension with a 1% concentration.
식물병원성 진균 현탁액에 본 발명의 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주 배양여액 시료를 각각 10%, 5%, 2.5%, 1.25%, 0.625%, 0.313%, 0.156%, 0.078%가 되도록 처리하였으며, 실험은 3반복 수행되었다. 처리한 플레이트(plate)는 밀봉하여 25℃ 배양기에서 3-5일간 배양하여 병원균 최소저해농도(MIC)를 조사하였다.The phytopathogenic fungal suspension was treated with the culture filtrate sample of the Bacillus velegensis JCK-7158 strain of the present invention to a concentration of 10%, 5%, 2.5%, 1.25%, 0.625%, 0.313%, 0.156%, and 0.078%, respectively. was performed three times. The treated plate was sealed and cultured in an incubator at 25°C for 3-5 days to determine the minimum inhibitory concentration (MIC) of pathogens.
표 3에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 식물병원성 진균에 대해 항진균활성을 확인하기 위하여 MIC test를 수행한 결과, JCK-7158 균주는 Clarireedia jacksonii, Fusarium graminearum에 대해 1.25%의 MIC value로 가장 강한 항진균 활성을 나타내었으며, Rhizoctonia solani AG-4, Rhizoctonia solani AG 2-2(IV) Large patch, Gaeumannomyces graminis, Botrytis cinerea, Colletotrichum coccodes, Phytophthora infestans 등에도 5%의 MIC value로 강한 활성을 나타내었다. 또한 Fusarium asiaticum에서도 10%의 MIC value를 가짐으로 항진균 활성이 있음을 확인할 수 있었다.As can be seen in Table 3, as a result of performing an MIC test to confirm the antifungal activity of the Bacillus belegensis JCK-7158 strain of the present invention against phytopathogenic fungi, the JCK-7158 strain had an antifungal activity of 1.25 against Clarireedia jacksonii and Fusarium graminearum . It showed the strongest antifungal activity with a MIC value of %, and was also effective against Rhizoctonia solani AG-4, Rhizoctonia solani AG 2-2(IV) Large patch, Gaeumannomyces graminis , Botrytis cinerea, Colletotrichum coccodes , and Phytophthora infestans with a MIC value of 5%. It showed strong activity. In addition, it was confirmed that Fusarium asiaticum had antifungal activity as it had an MIC value of 10%.
결과적으로 본 발명의 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158균주는 MIC test결과 실험에 사용된 다양한 식물병원성 진균에 강한 항진균 활성을 가지고 있음을 확인하였다.As a result, it was confirmed that the Bacillus belegensis JCK-7158 strain of the present invention has strong antifungal activity against various plant pathogenic fungi used in the MIC test results.
실시예 7. 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 처리에 따른 식물 병원균의 대치배양을 통한 생장 저해 활성Example 7. Growth inhibition activity through replacement culture of plant pathogens according to treatment of Bacillus belegensis JCK-7158 strain
본 발명의 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 다양한 식물병원성 균류에 대한 균사 생육 저해 활성을 조사하기 위해 13종의 식물병원균을 대상으로 생장 저해 활성을 대치배양으로 측정하였다.To investigate the mycelial growth inhibitory activity of the Bacillus belegensis JCK-7158 strain of the present invention against various plant pathogenic fungi, the growth inhibitory activity was measured against 13 types of plant pathogens by replacement culture.
대상 식물병원성 진균으로 Rhizoctonia solani AG-4, Rhizoctonia solani AG 2-2 (Ⅳ) Large patch, Rhizoctonia solani AG 2-2 (Ⅳ) Brown patch, Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum, Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici, Fusarium graminearum, Fusarium asiaticum, Fusarium verticillioides, Pythium ultimum, Gaeumannomyces graminis, Phytophthora infestans, Botrytis cinerea, Colletotrichum coccodes를 사용하였다.The target plant pathogenic fungi are Rhizoctonia solani AG-4, Rhizoctonia solani AG 2-2 (Ⅳ) Large patch, Rhizoctonia solani AG 2-2 (Ⅳ) Brown patch, Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum , Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici, Fusarium graminearum, Fusarium asiaticum, Fusarium verticillioides, Pythium ultimum, Gaeumannomyces graminis, Phytophthora infestans, Botrytis cinerea, and Colletotrichum coccodes were used.
구체적으로 PDA 플레이트의 가장자리로부터 2 cm 떨어진 지점에 본 발명의 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주 배양액을 5 cm길이로 스트리킹 하였고, 각 병원균의 균사 조각을 직경 6 mm의 코르크보러로 절단하여 JCK-7158 균주로부터 5 cm 떨어진 거리에 접종하였다. 무처리구는 병원균의 균사 조각만 접종하였다. 병원성 곰팡이 균사조각과 본 발명의 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주 배양액 접종 후 25℃ 배양기에서 배양하며 병원균의 생장 속도에 따라 병원균의 균사 생장 반경을 측정하였으며 실험은 3반복 수행되었다. 항진균 활성은 JCK-7158 균주 방향으로 병원균 균사의 반경(R2)을 측정하고 대조군 조건에서 병원균 균사의 반경(R1)을 측정하여 계산하였다. 두 값은 다음 공식을 사용하여 균사체 생장 억제 백분율로 변환되었다.Specifically, the culture medium of the Bacillus belegensis JCK-7158 strain of the present invention was streaked to a length of 5 cm at a point 2 cm away from the edge of the PDA plate, and the mycelial pieces of each pathogen were cut with a cork borer with a diameter of 6 mm to form JCK-7158. It was inoculated at a distance of 5 cm from the strain. The untreated group was inoculated only with mycelial fragments of the pathogen. After inoculation with fragments of pathogenic fungal hyphae and the culture medium of the Bacillus belegensis JCK-7158 strain of the present invention, the cells were cultured in an incubator at 25°C. The mycelial growth radius of the pathogen was measured according to the growth rate of the pathogen, and the experiment was repeated three times. Antifungal activity was calculated by measuring the radius (R2) of pathogen hyphae in the direction of the JCK-7158 strain and measuring the radius (R1) of pathogen hyphae in control conditions. Both values were converted to percent mycelial growth inhibition using the following formula:
균사생장억제율(%) = Mycelial growth inhibition rate (%) =
본 발명의 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 다양한 식물병원성 진균에 대한 대치배양을 수행한 결과, 도 6와 표 4에서 확인할 수 있듯이, 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주는 실험에 사용한 모든 병원균에 대해 생장 저해활성을 나타내었다. 그 중 Pythium ultimum을 제외한 실험에 사용된 모든 곰팡이 생육을 약 50% 저해하였다. 따라서 JCK-7158 균주는 대치배양을 통해서도 실험에 사용된 다양한 식물병원성 진균에서 강한 항진균 활성을 가짐을 확인하였다.As a result of performing replacement culture of the Bacillus belegensis JCK-7158 strain of the present invention against various plant pathogenic fungi, as can be seen in Figure 6 and Table 4, the Bacillus belegensis JCK-7158 strain was effective against all pathogens used in the experiment. showed growth inhibitory activity. Among them, the growth of all molds used in the experiment except Pythium ultimum was inhibited by about 50%. Therefore, it was confirmed that the JCK-7158 strain had strong antifungal activity against various plant pathogenic fungi used in the experiment even through replacement culture.
a 균사생장억제율(%) = (1-처리시 진균 생장 길이/대조군 진균 생장 기간) X 100b 각 값은 3회 반복의 평균 ± 표준 편차를 나타낸다. a Mycelial growth inhibition rate (%) = (1 - fungal growth length in treatment/control fungal growth period)
실시예 8. 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 항균 활성물질의 분리 및 구조 동정Example 8. Isolation and structural identification of antibacterial active substances of Bacillus belegensis JCK-7158 strain
바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주가 생산하는 항균 활성물질을 분리하기 위해, 상기 균주를 TSB 액체배지에 접종한 다음, 30℃에서 3일간 150 rpm으로 진탕배양 하였다. 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주가 생산하는 항균 활성물질의 분리과정은 도 7과 같은 과정에 따라 수행하였다.To isolate the antibacterial active substance produced by the Bacillus belegensis JCK-7158 strain, the strain was inoculated into TSB liquid medium and then cultured with shaking at 150 rpm for 3 days at 30°C. The isolation process of the antibacterial active substance produced by the Bacillus velegensis JCK-7158 strain was performed according to the process shown in FIG. 7.
분리과정을 자세히 설명하면, 배양 후, 배양액(총 3 L)를 4500 rpm으로 20분간 원심분리하여 배양액의 상층액을 얻었다. 상기 상층액(290 mL)을 동량의 에틸아세테이트(EtOAc)와 부탄올(BuOH)로 두 번씩 분획하여 에틸아세테이트층과 부탄올층의 유기용매층과 수용액층을 얻은 뒤 감암농축하고 각각의 분획층을 아세톤, 메탄올, 물로 재용해하였다. 각 분획의 항진균활성을 검정하기 위하여 Fusarium graminearum을 항진균활성 검정 병원균으로 사용하였다.To explain the separation process in detail, after culturing, the culture medium (total 3 L) was centrifuged at 4500 rpm for 20 minutes to obtain the supernatant of the culture medium. The supernatant (290 mL) was fractionated twice with equal amounts of ethyl acetate (EtOAc) and butanol (BuOH) to obtain an organic solvent layer and an aqueous solution layer of the ethyl acetate layer and the butanol layer, then concentrated under reduced pressure, and each fraction layer was washed with acetone. , re-dissolved in methanol and water. To test the antifungal activity of each fraction , Fusarium graminearum was used as an antifungal activity test pathogen.
도 8에서 확인할 수 있듯이, 항진균활성 검정 결과 부탄올 분획층이 F. graminearum을에 항진균활성을 보임을 확인할 수 있었다. 활성을 보인 부탄올 분획층은 분취용 박막 크로마토그래피에 클로로포름:메탄올:물(14:6:1, v/v/v) 용매조건으로 전개시킨 후 메탄올로 용출하여 5개의 분획(BF1~BF5)을 얻었으며, 얻어진 5개의 분획에 대하여 Fusarium graminearum에 대해 항진균 활성을 수행한 결과, 하기 표 5에 기술된 바와 같이 BF4 분획의 MIC가 125 ppm으로 가장 활성이 높았다.As can be seen in Figure 8, as a result of the antifungal activity test, it was confirmed that the butanol fraction layer showed antifungal activity against F. graminearum . The butanol fraction layer that showed activity was developed in preparative thin-layer chromatography under chloroform:methanol:water (14:6:1, v/v/v) solvent conditions and then eluted with methanol to produce five fractions (BF1 to BF5). As a result of performing antifungal activity against Fusarium graminearum on the five obtained fractions, the BF4 fraction had the highest activity with an MIC of 125 ppm, as shown in Table 5 below.
항진균활성 검사 결과 선택된 활성분획 BF4 분획을 다시 분취용 박막 크로마토그래피에서 클로로포름:메탄올:물(55:36:8, v/v/v) 용매 조건으로 전개시킨 후 메탄올로 용출하여 4개의 분획(BF4-1~BF4-4)을 얻었다. 이 4개의 분획과 시그마-알드리치에서 구입한 표준물질인 이투린(Iturin), 펜지신(Fengycin), 서팩틴(Surfactin)을 박막 크로마토그래피(TLC)에 로딩하여 클로로포름:메탄올:물(55:36:8, v/v/v) 용매조건으로 전개시킨 후 254 및 365 nm 파장에서 UV로 판독하고 p-아니스알데히드과 물을 분무하여 시각화하였다.As a result of the antifungal activity test, the selected active fraction, the BF4 fraction, was developed again in preparative thin layer chromatography under chloroform:methanol:water (55:36:8, v/v/v) solvent conditions, and then eluted with methanol to produce four fractions (BF4). -1~BF4-4) was obtained. These four fractions and the standard substances Iturin, Fengycin, and Surfactin purchased from Sigma-Aldrich were loaded into thin layer chromatography (TLC) and chloroform:methanol:water (55:36). :8, v/v/v) After development in solvent conditions, it was read by UV at 254 and 365 nm wavelengths and visualized by spraying p-anisaldehyde and water.
그 결과 도 9에서 개시된 바와 같이 시각화 후 얻어진 4개의 분획은 모두 이투린 A(iturin A)을 함유하고 있는 것으로 확인되었다. 또한 이들 4개의 분획에 대하여 항진균 활성을 검정한 결과, 표 5에서 개시된 바와 같이 활성분획 BF4-1의 활성이 MIC 125 ppm을 가짐으로 분리된 4분획 중 가장 우수하였다.As a result, as shown in FIG. 9, it was confirmed that all four fractions obtained after visualization contained iturin A. In addition, as a result of testing the antifungal activity of these four fractions, as shown in Table 5, the activity of the active fraction BF4-1 was the best among the four separated fractions with an MIC of 125 ppm.
활성분획 BF4-1은 박막크로마토그래피 결과 이투린을 함유하고 있는 것으로 관찰되었으나 BF4-1분획의 LC/MS분석 결과, 하기 도 10과 도 11에서 개시된 바와 같이 양이온모드 피크가 분자량 1043.55과 1036.69에서 각각 나타나 이 물질이 이투린 A(iturin A, C48H74O14N12, 분자량 1,043)과 서팩틴(Surfactin, C53H93O13N7, 분자량 1,036)임을 알 수 있었다.The active fraction BF4-1 was observed to contain iturin as a result of thin layer chromatography, but as a result of LC/MS analysis of the BF4-1 fraction, positive ion mode peaks were found at molecular weights of 1043.55 and 1036.69, respectively, as shown in Figures 10 and 11 below. It was found that these substances were Iturin A (C 48 H 74 O 14 N 12 , molecular weight 1,043) and Surfactin (C 53 H 93 O 13 N 7 , molecular weight 1,036).
실시예 9. 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주가 생산하는 휘발성 유기화합물에 의한 항진균활성 검정Example 9. Antifungal activity assay using volatile organic compounds produced by Bacillus velegensis JCK-7158 strain
본 발명의 벨레젠시스 JCK-7158 균주가 생산하는 휘발성 유기화합물의 식물병원성 진균 Clarireedia jacksonii, Rhizoctonia solani AG-4, Rhizoctonia solani AG 2-2 (Ⅳ) Large patch, Rhizoctonia solani AG 2-2 (Ⅳ) Brown patch, Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum, Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici, Fusarium graminearum, Fusarium asiaticum, Fusarium verticillioides, Pythium ultimum, Gaeumannomyces graminis, Phytophthora infestans, Botrytis cinerea, Colletotrichum coccodes에 대하여 항진균활성을 검정하였다.The phytopathogenic fungi Clarireedia jacksonii, Rhizoctonia solani AG-4, Rhizoctonia solani AG 2-2 (Ⅳ) Large patch, Rhizoctonia solani AG 2-2 (Ⅳ) of volatile organic compounds produced by the Bellezensis JCK-7158 strain of the present invention Brown patch, Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum , Fusarium oxysporum f. sp. Antifungal activity was tested against lycopersici, Fusarium graminearum, Fusarium asiaticum, Fusarium verticillioides, Pythium ultimum, Gaeumannomyces graminis, Phytophthora infestans, Botrytis cinerea, and Colletotrichum coccodes .
직접 접촉을 차단하고자 중앙이 분리된 Bi-Petri Dish(SPL Life Sciences Co., Ltd., Pocheon, Gyeonggi-do, Korea)를 사용하였다. 플레이트의 한쪽에는 TSA를, 그리고 다른 한쪽에는 PDA를 분주하였으며 분주 후 JCK-7158 균주의 배양액을 도말하여 배양하고 다른 한쪽의 PDA에 직경 6 ㎜의 병원균 균사 조각을 접종하여 25℃에서 배양하였다. 무처리구는 JCK-7158 균주의 배양액을 도말없이 PDA에 병원균만을 접종하였다. 실험은 3반복으로 수행되었으며 모든 플레이트는 파라필름으로 2회 밀봉하였고, 25℃ 조건에서 배양하여 병원균의 균사 생장 직경을 측정하였다. 무처리구는 균주의 배양액을 도말 없이 병원균만 접종하였다.To prevent direct contact, a Bi-Petri Dish (SPL Life Sciences Co., Ltd., Pocheon, Gyeonggi-do, Korea) with a separated center was used. TSA was dispensed on one side of the plate, and PDA was dispensed on the other side. After dispensing, the culture medium of the JCK-7158 strain was smeared and cultured, and a piece of pathogen mycelium with a diameter of 6 mm was inoculated into the PDA on the other side and cultured at 25°C. In the untreated group, only the pathogen was inoculated into the PDA without smearing the culture medium of the JCK-7158 strain. The experiment was performed in three repetitions, and all plates were sealed twice with parafilm, cultured at 25°C, and the mycelial growth diameter of the pathogen was measured. In the untreated group, only pathogens were inoculated without smearing the culture medium of the strain.
항진균 활성은 병원균 균사의 길이와 너비(R1, R2)를 측정하고 대조군 조건에서 병원균 균사의 길이와 너비(R3, R4)를 측정하여 계산하였다. 두 값은 다음 공식을 사용하여 균사체 생장 억제 백분율로 변환되었다. 그 결과를 아래 표에 나타내었다.Antifungal activity was calculated by measuring the length and width (R1, R2) of pathogen hyphae and measuring the length and width (R3, R4) of pathogen hyphae in control conditions. Both values were converted to percent mycelial growth inhibition using the following formula: The results are shown in the table below.
표 7 및 도 12에서 확인할 수 있듯이, 식물병원성 진균에 대해 JCK-7158 균주가 생성하는 휘발성 유기화합물의 항진균 활성을 확인한 결과, JCK-7158 균주에서 생성되는 휘발성 물질은 다양한 식물병원성 곰팡이의 생육을 저해하였지만 그 중에서도 특히 과일과 작물에 잿빛곰팡이병을 일으키는 Botrytis cinerea와 곡물에 붉은곰팡이병을 일으키는 Fusarium graminearum에 각각 60.50%와 48.66%의 우수한 병원균 균사 저해효과를 나타내었다. 따라서 본 발명의 JCK-7158 균주는 다양한 식물병원성 진균에 대해 항진균 활성을 보이는 휘발성물질을 생성함을 확인할 수 있었다.As can be seen in Table 7 and Figure 12, the antifungal activity of volatile organic compounds produced by the JCK-7158 strain against plant pathogenic fungi was confirmed, and the volatile substances produced by the JCK-7158 strain inhibited the growth of various plant pathogenic fungi. However, especially Botrytis cinerea, which causes gray mold disease on fruits and crops, and Fusarium graminearum, which causes red mold disease on grains. They showed excellent pathogenic mycelia inhibition effects of 60.50% and 48.66%, respectively. Therefore, it was confirmed that the JCK-7158 strain of the present invention produces volatile substances showing antifungal activity against various plant pathogenic fungi.
실시예 10. GC-MS를 이용한 휘발성 유기화합물 분석Example 10. Analysis of volatile organic compounds using GC-MS
본 발명의 JCK-7158 균주가 생성하는 휘발성 유기화합물을 분석하기 위해 SPME(solid phase microextraction) GC-MS(Gas chromatography-mass spectrometry)분석을 수행하였다. JCK-7158 균주를 5 mL의 TSB 배지에 접종하여 30℃, 150 rpm 조건하에 3일 동안 진탕배양하였다. JCK-7158에 의해 생성된 휘발성 유기화합물은 헤드스페이스(headspace)에서 50℃에서 30분 동안 SPME fiber(Supelco, Bellefonte, PA, USA)를 이용하여 수집하였다.SPME (solid phase microextraction) GC-MS (Gas chromatography-mass spectrometry) analysis was performed to analyze volatile organic compounds produced by the JCK-7158 strain of the present invention. The JCK-7158 strain was inoculated into 5 mL of TSB medium and cultured with shaking for 3 days at 30°C and 150 rpm. Volatile organic compounds produced by JCK-7158 were collected using SPME fiber (Supelco, Bellefonte, PA, USA) for 30 minutes at 50°C in the headspace.
SPME fiber에 흡착된 물질을 주입 후 1분간 노출시켜 탈착시킨 후 DB-5MS capillary column(30 m X 0.25 mm i.d. X 0.25 μm film thickness, Agilent)이 장착된 GC-MS(Shimadzu GC-MS QP2010, Shimadzu co., Kyoto, Japan)으로 분석하였다. 이동상으로는 He을 사용하였고 유속은 1.0 mL/min로 유지하였다. 주입구 온도는 250℃로 하였고 컬럼(column) 온도는 60℃에서 2분간 유지시킨 후 250℃까지 10℃/min의 속도로 증가시키고 250℃에서 20분간 유지시켰다. 질량 분석기(Mass spectrometer)의 ionization voltage는 70 eV였으며, 200℃에서 50~400 m/z의 스캔(scan)으로 양이온 모드에서 분석하였다.The material adsorbed on the SPME fiber was injected and exposed for 1 minute to be desorbed and then analyzed using a GC-MS (Shimadzu GC-MS QP2010, Shimadzu) equipped with a DB-5MS capillary column (30 m co., Kyoto, Japan). He was used as the mobile phase, and the flow rate was maintained at 1.0 mL/min. The inlet temperature was set at 250°C, and the column temperature was maintained at 60°C for 2 minutes, then increased to 250°C at a rate of 10°C/min and maintained at 250°C for 20 minutes. The ionization voltage of the mass spectrometer was 70 eV, and the analysis was performed in positive ion mode with a scan of 50 to 400 m/z at 200°C.
획득한 질량스펙트럼은 WILEY8 Library의 데이타와 비교하여 정확하게 동정하였으며, 각각의 물질의 함량은 TIC(total ion chromatogram) 피크의 면적 비율로 나타내었다.The obtained mass spectrum was accurately identified by comparison with data from the WILEY8 Library, and the content of each substance was expressed as the area ratio of the TIC (total ion chromatogram) peak.
표 8 및 도 13에서 확인할 수 있듯이, 분석 결과 본 발명의 JCK-7158 균주가 생성하는 휘발성 유기화합물은 7분 이내에 5개의 물질로 검출되었다. 5개 물질의 화학구조는 질량 스펙트럼(mass spectrum)을 라이브러리(library)의 물질과 비교하면서 확인하였고 GC-MS분석 및 질량 스펙트럼 분석 결과, 5개의 휘발성 화합물은 5-methylhexan-2-one, heptan-2-one, 2,5-dimethylpyrazine, 6-methylheptan-2-one, 및 5-methyl-2-heptanon으로 확인되었다. 본 발명의 JCK-7158 균주가 생성하는 이 물질들이 실험에 사용된 식물병원성 진균의 생육을 저해하는 것으로 사료되었다.As can be seen in Table 8 and Figure 13, as a result of the analysis, the volatile organic compounds produced by the JCK-7158 strain of the present invention were detected as 5 substances within 7 minutes. The chemical structures of the five substances were confirmed by comparing their mass spectrum with those in the library, and as a result of GC-MS analysis and mass spectrum analysis, the five volatile compounds were 5-methylhexan-2-one, heptan- They were identified as 2-one, 2,5-dimethylpyrazine, 6-methylheptan-2-one, and 5-methyl-2-heptanon. It was thought that these substances produced by the JCK-7158 strain of the present invention inhibit the growth of the plant pathogenic fungi used in the experiment.
실시예 11. 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 배양액을 이용한 제형 제조Example 11. Preparation of formulation using culture medium of Bacillus belegensis JCK-7158 strain
본 발명의 JCK-7158 균주와 배양액을 이용한 분말수화제 및 액상수화제를 조제하기 위하여 상기 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주를 TSB 배지 20 mL에 접종한 다음, 30℃, 150 rpm에서 3일간 진탕배양을 하였다. 3일간 배양하여 수확한 배양액에 20%의 플로셋 라이트(산화전분)을 넣고 교반하면서 140℃에서 분무건조하였다. 분무건조 결과 얻어진 분무건조시료를 하기 표 9 및 10에 기술한 바와 같이 조제하여 JCK-7158 균주 액상수화제(Suspension concentrate; SC)와 분말수화제(Wettable powder; WP)를 제조하였다.In order to prepare a powder hydrate and liquid hydrate using the JCK-7158 strain and culture medium of the present invention, the Bacillus belegensis JCK-7158 strain was inoculated into 20 mL of TSB medium, and then cultured with shaking at 30°C and 150 rpm for 3 days. did. 20% of Flocet Lite (oxidized starch) was added to the culture solution harvested after culturing for 3 days and spray-dried at 140°C while stirring. The spray-dried samples obtained as a result of spray-drying were prepared as described in Tables 9 and 10 below to prepare JCK-7158 strain suspension concentrate (SC) and wettable powder (WP).
실시예 12. JCK-7158 균주의 애기장대에서의 저항성 유도 활성 검정Example 12. Resistance induction activity assay of JCK-7158 strain in Arabidopsis thaliana
살리실산 신호전달계를 통하여 식물에 저항성이 유도되고 그 결과 PR-1 단백질 발현되는 일련의 신호전달계를 활용하여 식물에서 저항성의 유도여부를 검정하는 마커유전자로 PR-1 유전자가 사용되어지고 있다. 따라서 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주 배양액의 저항성유도 활성을 PR-1 유전자 시스템으로 검정하기 위하여, PR-1 프로모터(promoter)에 GUS가 표지된 벡터(vector)가 형질전환된 애기장대를 이용하였다.Resistance is induced in plants through the salicylic acid signaling system, and as a result, the PR -1 gene is used as a marker gene to test whether resistance is induced in plants using a series of signaling systems that result in the expression of PR-1 protein. Therefore, in order to test the resistance-inducing activity of Bacillus belegensis JCK-7158 strain culture using the PR-1 gene system, Arabidopsis thaliana transformed with a GUS-labeled vector in the PR-1 promoter was used. .
95% 에탄올을 이용하여 Arabidopsis 종자의 표면을 살균하고, 2% NaOCl과 0.05% Tween-20으로 제조한 표백 용액(bleach solution)을 이용하여 2차 표면살균하였다. 종자에 남아있는 표백 용액을 멸균 증류수를 이용하여 세척하고 4℃에서 48시간 동안 침지하였다.The surface of Arabidopsis seeds was sterilized using 95% ethanol, and secondary surface sterilization was performed using a bleach solution prepared with 2% NaOCl and 0.05% Tween-20. The bleaching solution remaining on the seeds was washed with sterile distilled water and soaked at 4°C for 48 hours.
침지한 종자를 50 ppm 카나마이신(Kanamycin)을 첨가한 Murashige-Skoog Agar(MS agar)에 멸균한 이쑤시개를 이용하여 올려놓고 25℃ 식물 생장배양기에서 배양하였다. 배양 12일 후 24 웰 플레이트의 각 웰에 본 발명의 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 배양액, 배양여액, 세포현탁액, 액상수화제(SC) 및 분말수화제(WP)를 멸균수에 500, 1,000, 2,000, 4,000배 희석하여 2.5 mL씩 처리하였고 각 웰당 2개의 Arabidopsis 식물체가 잠기도록 넣어주고 오비탈 쉐이커에서 48시간 동안 상온에서 유지시켰다.The soaked seeds were placed on Murashige-Skoog Agar (MS agar) supplemented with 50 ppm kanamycin using a sterilized toothpick and cultured in a plant growth incubator at 25°C. After 12 days of culture, the culture medium, culture filtrate, cell suspension, liquid hydrate (SC), and powder hydrate (WP) of the Bacillus belegensis JCK-7158 strain of the present invention were added to each well of a 24-well plate in sterile water at 500, 1,000, It was diluted 2,000- and 4,000-fold and treated at 2.5 mL each. Two Arabidopsis plants were submerged in each well and maintained at room temperature for 48 hours in an orbital shaker.
48시간 후 반응을 고정하기 위해 -20℃에서 90% 아세톤에 1시간 동안 침지하였고 0.1 M sodium phosphate buffer(pH 7.0)로 2회 세척하였다. 세척 후 염색 용액(staining solution)(100 mM Sodium phosphate buffer, 0.1% Triton X-100, 2 mM X-GlucA, 2.5 mM Potassium ferricyanide, 2.5 mM Potassium ferrocyanide, 멸균증류수)을 제조하여 암조건 하에 Arabidopsis를 침지하였고 37℃ 항온 수조에 24시간 유지하였다.After 48 hours, to fix the reaction, it was immersed in 90% acetone at -20°C for 1 hour and washed twice with 0.1 M sodium phosphate buffer (pH 7.0). After washing , prepare a staining solution (100mM Sodium phosphate buffer, 0.1% Triton X-100, 2mM and maintained in a constant temperature water bath at 37°C for 24 hours.
24시간 후 염색 용액을 제거하고 70% 에탄올에 1시간 동안 침지한 뒤 90% 에탄올로 1시간 간격으로 여러번 침지하여 클로로필 등 불필요한 색소를 제거하였다. 여러번 침지 후 색소가 모두 제거되면 현미경을 이용하여 푸른색을 띄는지 확인함으로써 PR-1 유전자의 발현을 확인하였다.After 24 hours, the staining solution was removed, immersed in 70% ethanol for 1 hour, and then immersed in 90% ethanol several times at hourly intervals to remove unnecessary pigments such as chlorophyll. After immersing several times and all the pigment was removed, the expression of the PR-1 gene was confirmed by checking whether it was blue using a microscope.
애기장대 검정시스템을 통하여 GUS의 발현유무로 PR-1 유전자의 발현을 확인하고 유도저항성을 유도활성을 검정하였다.Through the Arabidopsis assay system, the expression of the PR-1 gene was confirmed by the presence or absence of GUS expression, and the induction resistance and induction activity were tested.
표 11 및 도 14에서 확인할 수 있듯이, 양성대조구인 살리실산(SA) 처리구와 동일하게 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 배양액(Culture Broth; CB), 배양여액(Culture Filtrate; CF), 세포현탁액(Cell), 그리고 실시에 11에서 제조한 2종의 제제 액상수화제(SC) 및 분말수화제(WP)에서 GUS가 발현하여 PR-1 유전자의 발현이 유도되는 것을 확인되었으며, 이를 통하여 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주가 식물에서 살리실산과 유사한 기작으로 저항성을 유도하여 병원성 진균을 방제할 수 있음을 확인하였다.As can be seen in Table 11 and Figure 14, the culture broth (CB), culture filtrate (CF), and cell suspension (Culture Broth (CB)) of the Bacillus belegensis JCK-7158 strain were the same as the salicylic acid (SA) treatment group, which is a positive control. Cell), and the two types of preparations prepared in Example 11, liquid hydrate (SC) and powder hydrate (WP), were confirmed to induce expression of the PR-1 gene by expressing GUS, and through this, Bacillus belegensis JCK It was confirmed that strain -7158 can control pathogenic fungi by inducing resistance in plants through a mechanism similar to salicylic acid.
실시예 13. 온실조건에서 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 유도저항성에 의한 벼 붉은곰팡이병에 대한 방제효과Example 13. Control effect on rice red mold disease by induced resistance of Bacillus belegensis JCK-7158 strain in greenhouse conditions
본 발명의 JCK-7158 균주의 유도저항성에 의한 벼 붉은곰팡이병의 in vivo 방제활성을 온실조건에서 조사하기 위하여 삼광벼 종자를 사용하였다. 농촌진흥청 국립식량과학원에서 분양받은 10 g의 ‘삼광벼’ 종자(Oryza sativa cv. Samkwang)를 플라스틱 통에 넣고, 스포탁 유제(25% prochloraz, ㈜경농)를 2,000배 희석하여 1일 간 종자소독 후 암조건 하에 2일 간 물에 침지하였다.Samkwang rice seeds were used to investigate the in vivo control activity of rice red mold disease by induced resistance of the JCK-7158 strain of the present invention under greenhouse conditions. Put 10 g of 'Samkwang rice' seeds ( Oryza sativa cv. Samkwang) distributed from the National Institute of Crop Science of the Rural Development Administration into a plastic container, dilute 2,000 times with Sportak emulsion (25% prochloraz, Kyungnong Co., Ltd.), and sterilize the seeds for 1 day. Afterwards, it was immersed in water for 2 days under dark conditions.
2일 간 최아한 볍씨를 80% 수도용 상토(중량토, 부농)를 채운 플라스틱 포트(직경 6 cm, 높이 6.5 cm)에 포트당 10개의 종자를 파종하였다. 파종 후 하단에 구멍이 뚫린 노란색 트레이에 포트를 배치하여 포트 하단이 물에 잠기도록 하였고, 30℃ 항온항습실에서 못자리용 부직포를 덮어 배양하였다. 벼가 1 cm 정도 발아하면 부직포를 벗겨주었고, 하루에 광주기를 16시간 조사하여 4주 생장시킨 뒤 와그너포트(상경 17.5 cm, 하경 16 cm, 높이 19.8 cm, NF-5)로 이앙하였다.For 2 days, 10 seeds per pot were sown in plastic pots (6 cm in diameter, 6.5 cm in height) filled with 80% water-soluble topsoil (heavy soil, Bunong). After sowing, the pot was placed on a yellow tray with a hole at the bottom so that the bottom of the pot was submerged in water, and cultured in a 30°C constant temperature and humidity room covered with a non-woven fabric for the seed bed. When the rice germinated by about 1 cm, the non-woven fabric was removed, and the rice was grown for 4 weeks under a photoperiod of 16 hours per day, then transplanted into Wagner pots (top diameter 17.5 cm, bottom diameter 16 cm, height 19.8 cm, NF-5).
이앙 7일 전, 밑거름용 복합비료(흙사랑 21, 남해화학)를 물에 녹여 물을 댄 논흙에 골고루 시비하였다. 이후 항온항습실에서 생장시킨 어린모를 70% 논흙이 채워진 와그너포트 중앙에 이앙하였다. 포트이앙 전, 포트 하단의 배수구를 실리콘 마개로 막은 후 포트에 스티로폼 공(직경 4 cm, 10개/포트)과 화분 깔망(직경 14 cm)을 깔아 준비하였다.Seven days before transplanting, compound fertilizer for base fertilizer (Soil Love 21, Namhae Chemical) was dissolved in water and applied evenly to the irrigated rice paddy soil. Afterwards, the young seedlings grown in a constant temperature and humidity room were transplanted into the center of the Wagner pot filled with 70% paddy soil. Before transplanting the pot, the drainage hole at the bottom of the pot was blocked with a silicone stopper, and then the pot was prepared by laying Styrofoam balls (4 cm in diameter, 10 pieces/pot) and potting mats (14 cm in diameter).
이앙 후 와그너포트에 물을 채워주었고, 유리온실(최저 20-25℃, 최고 30-35℃)에서 생장시켜 실험에 이용하였다. 포트이앙 20일 후, 슈퍼알알이(14 kg/10 a, 남해화학)로 1차 추비하였고, 포트이앙 2달 후 엔케이 24(N:P:K, 24-0-12, 팜한농)로 2차 추비를 진행하였다.After transplanting, the Wagner pots were filled with water, and they were grown in a glass greenhouse (minimum temperature of 20-25℃, maximum temperature of 30-35℃) and used in experiments. 20 days after pot transplantation, the first fertilization was done with SuperAli (14 kg/10 a, Namhae Chemical), and 2 months after pot transplantation, the second fertilization was done with NK 24 (N:P:K, 24-0-12, FarmHannong). Additional fertilization was carried out.
벼 붉은곰팡이병 병원균 접종원을 준비하기 위하여 벼 붉은곰팡이병 원인균의 하나인 Fusarium asiaticum 균주를 PDA 배지에 접종하였고, 25℃에서 5일간 정치배양하였다. 배양된 F. asiaticum의 균사로 덮인 5개의 agar plug(0.1 cm X 0.1 cm)를 잘라 카복시메틸셀룰로오스(carboxymethylcellulose) 배지(CMC, 15 g carboxymethylcellulose(Sigma-Aldrich), 1 g yeast extract, 0.5 g MgSO4·7H2O, 1 g NH4NO3, and 1 g KH2PO4, 1 L 증류수)에 접종하였고, 25℃ 150 rpm에서 4일간 진탕배양하였다.To prepare rice red mold pathogen inoculum , Fusarium asiaticum strain, one of the causative bacteria of rice red mold disease, was inoculated into PDA medium and cultured for 5 days at 25°C. Five agar plugs (0.1 cm ·7H 2 O, 1 g NH 4 NO 3 , and 1 g KH 2 PO 4 , 1 L distilled water) and cultured with shaking at 25°C and 150 rpm for 4 days.
이후 병원균 배양액을 4겹의 거즈로 걸러 균사를 제거하였고, 걸러진 포자 현탁액을 헤모사이토미터(hemacytometer)를 이용하여 현미경(Axio Imager.A2, Carl Zeiss, Germany) 하에서 2 X 10 spore/mL 농도로 조정하였다. 조정한 포자 현탁액은 4℃, 4,000 rpm에서 10분간 원심분리한 후 배지성분을 제거하기 위하여 상층액을 버린 다음 동일한 양의 0.05% Tween-80으로 현탁시켜 본 실험의 접종원으로 사용하였다.Afterwards, the pathogen culture was filtered through 4 layers of gauze to remove hyphae, and the filtered spore suspension was adjusted to a concentration of 2 did. The adjusted spore suspension was centrifuged at 4°C and 4,000 rpm for 10 minutes, the supernatant was discarded to remove the medium components, and then suspended in the same amount of 0.05% Tween-80 and used as an inoculum in this experiment.
F. asiaticum에 의해 발병하는 벼 붉은곰팡이병에 대하여 JCK-7158 균주의 유도저항성에 의한 병방제효과를 조사하고자 하였다. JCK-7158 균주의 처리는 포트이앙 후 11주 된 벼에 대하여 병원균 접종 2주 전과 1주 전에 JCK-7158 균주 배양액, 배양여액, 세포현탁액, 액상수화제(SC) 및 분말수화제(WP)를 1,000배, 2,000배 희석하여 벼 이삭 및 줄기를 흠뻑 적시도록 엽면살포 처리하였다. 대조약제는 병원균 접종 1일 전 벼 붉은곰팡이병에 대한 공시약제인 플레이 유제(Peulrei, a.i. 13% Difenoconazole + 13% Propiconazole EC, 신젠타코리아)를 2,000배 희석하여 사용하였다.We aimed to investigate the disease control effect of strain JCK-7158 on induced resistance against rice red mold disease caused by F. asiaticum . Treatment of the JCK-7158 strain was performed on 11-week-old rice plants after pot transplantation, using JCK-7158 strain culture medium, culture filtrate, cell suspension, liquid hydrate (SC), and powder hydrate (WP) 1,000 times 2 weeks and 1 week before pathogen inoculation. , was diluted 2,000 times and applied as a foliar spray to saturate the rice ears and stems. As a control agent, Play Emulsion (Peulrei, ai 13% Difenoconazole + 13% Propiconazole EC, Syngenta Korea), a publicly available drug for rice red mold disease, was diluted 2,000 times 1 day before pathogen inoculation.
병원균 접종은 2차 약제처리 7일 후, F. asiaticum 포자 현탁액(2 X 10 spore/mL)을 처리구마다 동일한 양으로 골고루 엽면살포하여 접종하였다. 약제 제조 시 전착제인 Tween-20을 JCK-7158 균주 배양액, 배양여액, 세포현탁액에는 250 μg/mL 수준으로 첨가하였다. 접종 직후 비닐팩을 이용해 3일간 습실처리하였고 실험은 처리구 당 5반복으로 수행하였으며, 접종 7일 후 벼 붉은곰팡이병의 발병 면적율에 따른 발병도 및 무처리구 대비 방제가를 계산하였다.Pathogen inoculation was carried out 7 days after the second drug treatment, by spraying the same amount of F. asiaticum spore suspension (2 When manufacturing the drug, Tween-20, an electrodeposition agent, was added to the JCK-7158 strain culture medium, culture filtrate, and cell suspension at a level of 250 μg/mL. Immediately after inoculation, it was treated in a wet room using a plastic bag for 3 days, and the experiment was repeated 5 times per treatment group. Seven days after inoculation, the severity of rice red mold disease according to the affected area and the control value compared to the untreated group were calculated.
도 15 및 16에서 확인할 수 있듯이, 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주의 유도저항성에 의한 벼 붉은곰팡이병에 대한 방제효과를 병원균 접종 7일 후 조사한 결과, JCK-7158 균주 배양액(Culture Broth; CB), 배양여액(Culture Filtrate; CF), 세포현탁액(Cell) 처리구 모두 F. asiaticum이 야기하는 벼 붉은곰팡이병 발생을 감소시켰다.As can be seen in Figures 15 and 16, the control effect on rice red mold disease due to the induced resistance of Bacillus belegensis JCK-7158 strain was examined 7 days after inoculation with the pathogen, and the JCK-7158 strain culture broth (CB) , Culture Filtrate (CF), and cell suspension (Cell) treatments all reduced the occurrence of rice red mold disease caused by F. asiaticum .
특히, JCK-7158 균주 배양액 1,000배 희석액에서 무처리구 대비 49.88%, 2,000배 희석액에서는 34.71%의 방제활성을 보였으며, JCK-7158 균주 배양여액의 1,000배 희석액에서는 43.88%, 2,000배 희석액에서는 38.82%의 방제 활성을 보였으며, JCK-7158 균주 세포현탁액의 1,000배 희석액에서는 47.88%, 2,000배 희석액에서는 42.59%의 방제활성을 각각 보였다. 방제가는 모든 처리구에서 농도 의존적으로 효과가 있음이 관찰되었다. 대조약제로 사용한 플레이는 2,000배 희석액에서 34.41%의 방제가를 보여 처리구의 방제활성이 대조약제와 비교하여 보다 우수하였기에 JCK-7158 균주가 유도저항성에 의하여 벼 붉은곰팡이병을 효과적으로 방제함을 확인할 수 있었다.In particular, the 1,000-fold dilution of the JCK-7158 strain culture showed a control activity of 49.88% and 34.71% in the 2,000-fold dilution compared to the untreated group, and the 1,000-fold dilution of the JCK-7158 strain culture filtrate showed 43.88% and 38.82% in the 2,000-fold dilution. It showed control activity of 47.88% at 1,000-fold dilution and 42.59% at 2,000-fold dilution of JCK-7158 strain cell suspension. It was observed that the control agent was effective in a concentration-dependent manner in all treatments. Play used as a control agent showed a control value of 34.41% at a 2,000-fold dilution, and the control activity of the treatment was superior to that of the control agent, confirming that the JCK-7158 strain effectively controls rice red mold disease through induced resistance. there was.
또한 도 17 및 18에서 확인할 수 있듯이, 실시예 11에서 제조한 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주 액상수화제(SC) 및 분말수화제(WP)의 유도저항성에 의한 벼 붉은곰팡이병에 대한 방제효과를 병원균 접종 7일 후 조사한 결과, JCK-7158 균주 액상수화제(SC) 및 분말수화제(WP) 처리구 모두 F. asiaticum이 야기하는 벼 붉은곰팡이병 발생을 감소시켰다.In addition, as can be seen in Figures 17 and 18, the control effect on rice red mold disease by induced resistance of the liquid wetting agent (SC) and powdered wetting agent (WP) of the Bacillus belegensis JCK-7158 strain prepared in Example 11 was confirmed as a pathogen. As a result of investigation 7 days after inoculation, both the liquid wetting agent (SC) and powdered wetting agent (WP) treatments of JCK-7158 strain reduced the occurrence of rice red mold disease caused by F. asiaticum .
특히, JCK-7158 액상수화제(SC) 1,000배 희석액에서 무처리구 대비 63.87%, 2,000배 희석액에서는 35.43%의 방제활성을 보였으며, JCK-7158 균주 분말수화제(WP)의 1,000배 희석액에서는 34.40%, 2,000배 희석액에서는 30.42%의 방제 활성을 각각 보였다. 방제가는 모든 처리구에서 농도 의존적으로 효과가 있음이 관찰되었다. 대조약제로 사용한 플레이는 2,000배 희석액에서 44.87%의 방제가를 보였으며 JCK-7158 액상수화제(SC) 1,000배 희석액의 방제가(63.87%)가 대조약제보다 우수하여 벼 붉은곰팡이병의 방제를 효과적으로 방제함을 확인할 수 있었다. 따라서 향후 JCK-7158 균주의 저항성 유도 활성을 이용하여 효능이 우수한 벼 붉은곰팡이병 방제제를 개발할 수 있음을 확인하였다.In particular, the 1,000-fold dilution of JCK-7158 liquid wetting agent (SC) showed a control activity of 63.87% and 35.43% at a 2,000-fold dilution, and 34.40% and a 2,000-fold dilution of JCK-7158 strain powder wetting agent (WP). Each pear diluted solution showed a control activity of 30.42%. It was observed that the control agent was effective in a concentration-dependent manner in all treatments. Play, which was used as a control agent, showed a control value of 44.87% at a 2,000-fold dilution, and the control value of JCK-7158 liquid hydrate (SC) at a 1,000-fold dilution (63.87%) was superior to the control agent, effectively controlling rice red mold disease. Control was confirmed. Therefore, it was confirmed that a highly effective rice red mold disease control agent could be developed in the future by using the resistance-inducing activity of the JCK-7158 strain.
실시예 14. 포장조건에서 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주 제제의 유도저항성에 의한 벼 붉은곰팡이병에 대한 방제효과 Example 14. Control effect on rice red mold disease by induced resistance of Bacillus belegensis JCK-7158 strain preparation under field conditions
본 발명의 JCK-7158 균주의 유도저항성에 의한 벼 붉은곰팡이병의 in vivo 방제활성을 포장조건에서 조사하기 위하여 삼광벼 종자에 실시예 11에서 기술된 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 액상수화제(SC)를 처리하였다. 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 액상수화제(SC)를 1,000배, 2,000배 희석하여 대상 식물인 삼광벼의 이삭에 병원균 접종 2주전, 1주전에 분무처리하고, F. asiaticum을 접종하여 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 제제의 방제효과를 조사하였다. 대조약제는 플레이 유제(13% propiconazole + 13% difenoconazole, 신젠타 코리아(주))를 2,000배로 희석하여 병원균 접종 1일전에 사용하였다.In order to investigate the in vivo control activity of rice red mold disease caused by the induced resistance of the JCK-7158 strain of the present invention under field conditions, the Bacillus belegensis JCK-7158 liquid moisturizer (SC) described in Example 11 was applied to Samkwang rice seeds. was processed. Bacillus belegensis JCK-7158 liquid moisturizer (SC) was diluted 1,000 times and 2,000 times and sprayed on the ears of Samkwang rice, the target plant, 2 weeks and 1 week before inoculation with the pathogen, and F. asiaticum was inoculated to inoculate Bacillus belegensis. The control effect of the JCK-7158 agent was investigated. The control agent was Play emulsion (13% propiconazole + 13% difenoconazole, Syngenta Korea Co., Ltd.) diluted 2,000 times and used 1 day before pathogen inoculation.
포장조건의 벼에 접종할 접종원은 벼 붉은곰팡이병을 유발하는 F. asiaticum을 상기 실시예 13에 기술한 바와 동일하게 2.0 X 105 spores/mL으로 조정하여 포자현탁액에 500 μg/mL tween 20을 첨가하여 준비하였다. 접종원이 처리된 벼 이삭은 온실에서와 마찬가지로 습도를 유지하기 위하여 지퍼백(8 cm x 20 cm)에 증류수를 1회 뿌린 후 이삭과 잎을 함께 동봉하여 3일간 습실 처리 효과를 주었으며 접종 3일 후 지퍼백을 제거하고 매일 2회씩 물을 분사해 주었다. 처리구당 30개의 벼 이삭을 기본으로 3반복으로 처리하였다.The inoculant to be inoculated into rice under field conditions was F. asiaticum, which causes rice red mold disease, by adjusting it to 2.0 It was prepared by adding. In order to maintain humidity, the rice ears treated with the inoculum were sprayed with distilled water once in a zipper bag (8 cm was removed and water was sprayed twice daily. Treatment was repeated 3 times based on 30 rice heads per treatment group.
병원균 접종 7일 후 이삭을 잘라 발병도 조사를 수행하였다. 발병도는 5% 간격으로 0%부터 100%까지 계산하였다. 방제가는 다음 공식을 사용하여 계산하였다. Seven days after inoculation with the pathogen, ears were cut and a virulence survey was conducted. Incidence was calculated from 0% to 100% at 5% intervals. The control value was calculated using the following formula.
도 19 내지 21에서 확인할 수 있듯이, 실시예 11에서 제조한 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주 액상수화제(SC)를 병원균 접종 2주전, 1주전 선행처리하여 벼에서 저항성을 유도한 후 벼 붉은곰팡이병에 대한 방제효과를 포장조건에서 조사한 결과, 병원균 접종 2주와 4주 후 JCK-7158 균주 액상수화제(SC) 처리구는 F. asiaticum이 야기하는 벼 붉은곰팡이병 발생을 감소시켰다.As can be seen in FIGS. 19 to 21, resistance was induced in rice by pre-treating the liquid hydrate (SC) of the Bacillus belegensis JCK-7158 strain prepared in Example 11 2 weeks and 1 week before inoculation with the pathogen, followed by rice red mold disease. As a result of examining the control effect under field conditions, the JCK-7158 strain liquid hydrate (SC) treatment reduced the occurrence of rice red mold disease caused by F. asiaticum 2 and 4 weeks after inoculation with the pathogen.
특히, 접종 2주 후 JCK-7158 액상수화제(SC) 1,000배 희석액에서 무처리구 대비 48.81%, 2,000배 희석액에서는 20.56%의 방제활성을 보였으며 접종 4주 후 JCK-7158 액상수화제(SC) 1,000배 희석액에서 무처리구 대비 50.28%, 2,000배 희석액에서는 17.5%의 방제활성을 각각 보였다. 방제가는 처리구에서 농도 의존적으로 나타나 온실실험의 결과가 유사하였다. 대조약제로 사용한 플레이는 병원균 접종 2주 후와 4주 후에 2,000배 희석액에서 32.57%과 35.21%의 방제가를 각각 보였으며 벼 붉은곰팡이병 방제가를 측정한 두 시기에 모두에서 JCK-7158 액상수화제(SC) 1,000배 희석액의 방제가가 대조약제보다 우수함을 확인할 수 있었다.In particular, 2 weeks after inoculation, the 1,000-fold dilution of JCK-7158 liquid hydration agent (SC) showed 48.81% of the control activity compared to the untreated group, and 20.56% of the control activity at 2,000-fold dilution, and 4 weeks after inoculation, the 1,000-fold dilution of JCK-7158 liquid hydration agent (SC) The control activity was 50.28% compared to the untreated group and 17.5% in the 2,000-fold diluted solution, respectively. The control effect was concentration-dependent in the treatment group, and the results of the greenhouse experiment were similar. Play, which was used as a control agent, showed control values of 32.57% and 35.21% in a 2,000-fold dilution 2 and 4 weeks after inoculation with the pathogen, respectively, and JCK-7158 liquid moisturizer showed control values for rice red mold disease at both times. (SC) It was confirmed that the control value of the 1,000-fold diluted solution was superior to the control drug.
결과적으로 JCK-7158 액상수화제(SC) 1,000배 희석액 처리구는 대조구인 화학농약 처리구보다 벼 붉은곰팡이병을 효과적으로 방제하였다. 따라서 JCK-7158 균주의 저항성 유도 활성을 이용한 벼 붉은곰팡이병 방제는 포장조건에서도 효율적으로 작용함을 확인할 수 있었다.As a result, the 1,000-fold dilution treatment with JCK-7158 liquid hydrant (SC) controlled rice red mold disease more effectively than the control chemical pesticide treatment. Therefore, it was confirmed that rice red mold disease control using the resistance-inducing activity of the JCK-7158 strain works efficiently even under field conditions.
실시예 15. 포장조건에서 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 균주 제제의 유도저항성에 의한 벼 붉은곰팡이병의 독소 생산 저감 효과Example 15. Effect of reducing toxin production in rice red mold disease by induced resistance of Bacillus belegensis JCK-7158 strain preparation under field conditions
본 발명의 JCK-7158 균주 액상수화제 처리의 효과로 벼 붉은곰팡이병 유발 병원균인 푸자리움 아시아티쿰(F. asiaticum)이 생성하는 진균 독소인 니발레놀(nivalenol; NIV) 생산 저감 효과를 포장조건에서 조사하기 위하여, 상기 실시예 11에서 기술된 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 액상수화제(SC)를 삼광벼 종자에 처리하였다.The effect of treatment with the liquid moisturizer for the JCK-7158 strain of the present invention is to reduce the production of nivalenol (NIV), a fungal toxin produced by F. asiaticum , a pathogen causing rice red mold disease, under packaging conditions. To investigate, Samgwang rice seeds were treated with the Bacillus velegensis JCK-7158 liquid hydrator (SC) described in Example 11 above.
바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 액상수화제(SC)를 1,000배, 2,000배 희석하여 대상 식물인 삼광벼의 이삭에 병원균 접종 2주 전, 1주 전에 분무 처리하고, 푸자리움 아시아티쿰을 접종하여 바실러스 벨레젠시스 JCK-7158 제제의 방제 효과를 조사하였다. 대조약제는 플레이 유제(13% propiconazole + 13% difenoconazole, 신젠타 코리아(주))를 2,000배로 희석하여 병원균 접종 1일 전에 사용하였다.Bacillus belegensis JCK-7158 liquid moisturizer (SC) was diluted 1,000 times and 2,000 times and sprayed on the ears of Samkwang rice, the target plant, 2 weeks and 1 week before inoculation with the pathogen, and Fusarium asiaticum was inoculated to inoculate Bacillus belle. The control effect of Gensis JCK-7158 preparation was investigated. The control agent was Play emulsion (13% propiconazole + 13% difenoconazole, Syngenta Korea Co., Ltd.) diluted 2,000 times and used 1 day before pathogen inoculation.
포장조건의 벼에 접종할 접종원은 벼 붉은곰팡이병을 유발하는 푸자리움 아시아티쿰을 상기 실시예 13에 기술한 바와 동일하게 2.0 X 105 spores/mL으로 조정하여 포자 현탁액에 500 μg/mL tween 20을 첨가하여 준비하였다. 접종원이 처리된 벼 이삭은 온실에서와 마찬가지로 습도를 유지하기 위하여 지퍼백(8 cm x 20 cm)에 증류수를 1회 뿌린 후 이삭과 잎을 함께 동봉하여 3일간 습실 처리 효과를 주었으며 접종 3일 후 지퍼백을 제거하고 매일 2회씩 물을 분사해 주었다. 처리구당 30개의 벼 이삭을 기본으로 3반복으로 처리하였다.The inoculant to be inoculated into rice under field conditions is Fusarium asiaticum , which causes rice red mold disease, adjusted to 2.0 It was prepared by adding. In order to maintain humidity, the rice ears treated with the inoculum were sprayed with distilled water once in a zipper bag (8 cm was removed and water was sprayed twice daily. Treatment was repeated 3 times based on 30 rice heads per treatment group.
병원균 접종 6주 후에 필드에서 알곡을 수확하여 햇볕과 오븐에 3일간 건조하였다. 건조된 시료를 분쇄한 후 분쇄된 시료 5 g에 멸균수 25 mL를 넣은 뒤 1시간 동안 300 rpm에서 진탕 추출하였다. 이후 3,600 rpm, 4℃에서 10분간 원심분리하였으며, 상등액 5 mL에 PBS(Phosphate-Buffered Saline) 20 mL을 첨가하여 희석하였다.Six weeks after pathogen inoculation, grains were harvested from the field and dried in the sun and oven for 3 days. After grinding the dried sample, 25 mL of sterilized water was added to 5 g of the ground sample, and the mixture was shaken and extracted at 300 rpm for 1 hour. Afterwards, it was centrifuged at 3,600 rpm and 4°C for 10 minutes, and 20 mL of PBS (Phosphate-Buffered Saline) was added to 5 mL of the supernatant to dilute it.
희석용액 25 mL을 DON-NIV WB(Vicam) 컬럼에 로딩시켰으며, 희석 용액이 모두 흘러나오면 PBS 5 mL, 멸균수 5 mL을 차례로 흘려 세척시켰다. 이후 컬럼 내에 압을 주어 컬럼 내의 용액을 제거하였으며, 이후 0.5 mL의 메탄올(Methanol)과 1.5 mL 아세토니트릴(acetonitrile, MeCN)로 용출시킨 뒤 질소건조하였다.25 mL of the diluted solution was loaded onto the DON-NIV WB (Vicam) column, and when all of the diluted solution flowed out, it was washed with 5 mL of PBS and 5 mL of sterile water in that order. Afterwards, the solution in the column was removed by applying pressure within the column, and then eluted with 0.5 mL of methanol and 1.5 mL of acetonitrile (MeCN) and dried under nitrogen.
이후 멸균수:MeCN:MeOH (90:5:5, v/v/v) 1 mL으로 재 용해시켰다. 이후 0.22 μm 멤브레인 필터로 필터링한 후 UPLC-PDA로 분석을 수행하였다. 기기는 PDA(218 nm) detector가 달린 WATRERS ACQUITY UPLC H Class를 사용하였으며, 컬럼은 Xselect CSH C18 (2.1 X 100mm, 2.5 μm, waters, Scotland)을 사용하였고 온도는 40℃로 유지시켰다. 유속은 0.3 mL/min으로 10 μL를 주입하였고 10분간 분석하였다. 분석 결과, 니발레놀(Nivalenol, NIV)이 검출되었다.Afterwards, it was re-dissolved in 1 mL of sterile water: MeCN:MeOH (90:5:5, v/v/v). Afterwards, it was filtered with a 0.22 μm membrane filter and then analyzed by UPLC-PDA. The instrument used was a WATRERS ACQUITY UPLC H Class equipped with a PDA (218 nm) detector, the column used was Xselect CSH C18 (2.1 The flow rate was 0.3 mL/min and 10 μL was injected and analyzed for 10 minutes. As a result of the analysis, nivalenol (NIV) was detected.
또한 표 12에서 확인할 수 있듯이, JCK-7158 액상수화제 처리의 경우 무처리구 대비 니발레놀을 40.62% 감소하는 효과를 내었으며, 화학 살균제인 플레이(독소저감 효과 21.12%)보다 곰팡이 독소 니발레놀을 감소하는 효과가 뛰어남을 확인할 수 있었다.Additionally, as can be seen in Table 12, treatment with JCK-7158 liquid moisturizer had the effect of reducing nivalenol by 40.62% compared to the untreated treatment, and reduced nivalenol, a fungal toxin, compared to Play, a chemical disinfectant (toxin reduction effect of 21.12%). It was confirmed that the effect was excellent.
결과적으로 JCK-7158 액상수화제(SC) 1,000배 희석액 처리구는 대조구인 화학농약 처리구보다 벼 붉은곰팡이병을 효과적으로 방제할 뿐만 아니라 병원균이 생성하는 진균독소의 생성량도 화학약제를 대조구보다도 더욱 효과적으로 저감하였다. 따라서 JCK-7158 균주의 저항성 유도 활성을 이용한 벼 붉은곰팡이병 방제는 포장조건에서도 효율적으로 작용함을 확인할 수 있었다.As a result, the 1,000-fold dilution treatment with JCK-7158 liquid hydratant (SC) not only controlled rice red mold disease more effectively than the control chemical pesticide treatment, but also reduced the amount of mycotoxins produced by pathogens more effectively than the chemical pesticide treatment. Therefore, it was confirmed that rice red mold disease control using the resistance-inducing activity of the JCK-7158 strain works efficiently even under field conditions.
이를 통하여 잔류문제 때문에 수확 전 30일 이전까지만 사용이 가능하다는 문제점을 가진 화학농약 사용의 대체제로 JCK-7158 균주는 방제활성이 우수한 친환경 균주이며, 예방약제로 활용할 경우 방제가 어려웠던 벼 붉은곰팡이병을 포함한 다양한 식물병의 방제제 개발에 초석이 될 것으로 전망된다.Through this, the JCK-7158 strain is an eco-friendly strain with excellent control activity as an alternative to the use of chemical pesticides, which has the problem that it can only be used up to 30 days before harvest due to residual problems. It is expected to become a cornerstone in the development of control agents for various plant diseases.
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