KR890004023B1

KR890004023B1 - 퍼라이트(perlite)를 이용한 근류균접종제 제조방법

Info

Publication number: KR890004023B1
Application number: KR1019870014228A
Authority: KR
Inventors: 유익동; 김창진; 이윤; 선대규; 민태익
Original assignee: 한국과학기술원; 이정오
Priority date: 1987-12-15
Filing date: 1987-12-15
Publication date: 1989-10-16
Also published as: KR890010996A

Abstract

내용 없음.

Description

퍼라이트(perlite)를 이용한 근류균접종제 제조방법

제 1 도는 퍼라이트(perlite)를 증량제로 사용할 경우의 근류균수의 경시적 변화를 나타낸 그래프.

제 2 도는 퍼라이트(perlite)를 증량제로 사용하고 근류균 접종량을 달리하였을경우의 제품내 근류균수의 경시적 변화를 나타낸 그래프.

제 3 도의 퍼라이트(perlite)를 증량제로 사용하고 숙성온도를 달리 하였을 경우의 제품내의 근류균수의 경시적 변화를 나타낸 그래프.

제4도는 퍼라이트(perlite)를 증량제로 사용하고 멸균조건을 달리하였을 경우의 제품내의 근류균수의 경시적 변화를 나타낸 그래프.

본 발명은 두과작물재배시 사용되는 질소비료의 대용품으로, 토양 세균의 일종인 라이조비움(Rhizobium, 일명 근류균, 뿌리혹 박테리아)균을 접종제로 제조하여 이용할때 두과작물의 수량증가와 질소 질비료의 절감효과를 더욱 촉진시키는 한편, 경제적으로 값싸고 제조가 간편한 새롭고도 진보된 퍼라이트(perlite)를 이용한 근류균 접종제 제조방법에 관한 것이다.

근류균은 두과작물의 뿌리에서 서식하며 근류를 형성 박테로이드라고 불리우는 형태로 변환된 후 잎으로부터 광합성 산물을 공급받아 공중 질소를 고정, 식물에 질소원을 공급하는 능력을 가지고 있다.

한편 두과작물은 공급된 암모니아태 질소를 이용하여 단백질, 핵산등 많은함질소성분을 합성하기 때문에 두과작물-근류균간의 공생계는 자연계의 물질순환에 크게 기여하고 있다.(번스와 하디, Burns, R. C. and Hardy, R. W. F., Nitrogen fixation in bacteria and higher plants., Springer-Verlag, 1975) 따라서 각국에서는 이미 오래전부터 질소고정 능력 및 근류형성 능력이 우수한 근류균을 선발하여 접종제로 개발 이용 하여 왔다. 그러나 아무리 질소고정능력 및 근류형성능력이 우수한 균을 선발하여 접종제로 개발하였다 하여도 그와같은 균의 활성이 제품내에서 장기간 그대로 유지하여야만 그 효과를 얻을 수 있기 때문에 두과근류균 접종제 개발시에는 근류균의 활성을 최후까지 유지내지는 더욱 증강시킬 수 있는 우수하고도 저렴한 증량제의 선택이 필수적인 요건이 된다.

따라서 본 발명은 강력 질소고정 활성 및 근류형성능력을 장기간 보존하여도 그 활력을 유지내지는 더욱 증강시켜 두과근류균 접종제로써의 역활을 다함과 동시에 값도싸고 손쉽게 접종제로 제조할 수 있도록 발명된 것이다.

두과근류균 접종제 개발시 이용되는 증량제의 필수구비조건으로는 (1) 흡착 용량이 높아 근류균을 충분히 보유할 수 있을것, (2) 재료의 공급, 건조, 분쇄가 용이하고 저렴할 것, (3) 근류균에 대한 독성이 없고 장기간 균을 살아있는 그대로 유지할 수 있을것, (4) 산도는 중성으로 염농도가 높거나 낮지않을것. (5) 살균 하기 쉽거나 살균치 않아도 사용가능 할것. (6) 적당한 량으로도 표면 흡착이 잘될것 등의 조건이 필수적이다.

현재까지 알려져 있는 두과근류균 접종제 제조방법으로는 크게 나누어 토양처리법, 종자처리법, 유처리법 및 기타 각종 증량제를 이용하여 제조하는 방법이 알려지고 있는데 이들 방법의 대표적인 예를 소개하면 다음과 같다.

즉, 토양을 증량제로 이용하는 토양처리법은 빈센트(Vincent, 미생물과 식물생육, 박우사 1980)등에 의해 연구되었는데 이 방법은 석회질 식양토 42%을 토탄 33%, 알팔파 분말 20%, 탄산석회 5%의 비율로 혼합하여 배지로 한후 근류균을 접종하여 제조하는 방법이다. 그러나 이 방법은 주로 석회질 식양토를 이용하기 때문에 재료의 입수가 용이하고 가격이 저렴한 장점은 있으나 토탄 및 알팔파 분말을 다량으로 첨가하여 주어야하는 단점이 있다. 또, 종자처리법은 미국의 노스럽킹사에서 발명하고 일본에서 실용화되고 있는 종피내에 근류균을 접종하는 노큐라이드 종자 제조법(오오하라 요시오, 근립균, 일본농산화학 연구소 1983)이 있으나 이 경우에도 파종기를 이용하여 파종하기에는 손쉽고 간편한 이점이 있으나 종자 1립당 접종되는 근류균수가 적고 생존력도 아주 낮아 접종효과가 크지 못한 단점이 있다.

또 최근에 개발된 유처리법(국제비료 개발센터 IFCD, 무역일일 통신비료판 1986)은 국제비료 개발센터와 코넬대학, 열대농업 국제센터의 공동연구에 의해 개발된 방법으로, 근류균의 생존율을 높이기 위하여 근류균을 식물성 기름에 혼합한후 인광석 가루를 스프레이하여 건조, 보관후 사용하는 방법이다. 이 방법도 종자와 비료, 근류균을 한꺼번에 사용할 수 있도록 고안된 방법이기는 하나 이 방법은 단위 면적당 사용되는량이 많아 경제적으로 비싸게 이용되어야 하는 단점을 지적하지 않을수 없다.

한편, 버톤(Burton, J. C., Microbial technolgy, Reinhold, New York, 1967)등에 의해 개발되어 나이트라진사(Nitragin Co.,)등 전세계적으로 제일 많이 쓰이고 있는 토탄을 이용하는 방법이 있다. 이 토탄은 상기에서 기술한 근류균 접종제 근류균에 대한 독성이 없으며, 장시간동안 근류균을 살아있는 그대로 유지가 가능하며 표면흡착이 잘되는등 많은 장점을 가지고 있다. 그러나 토탄은 대부분 산도가 4-6 정도로 근류균의 생존에 부적합하여 산도의 조정이 필요하며, 유기물함량이 매우 높아 건조, 미세분말화 하기에 어려운 단점이 있어 비경제적이며, 특히 우리나라에는 토탄의 매장량이 적을뿐더러 성분함량이 일정한 토탄의 공급이 어려운 결점이 있다. 기타 톰프손(Tompson, J.A., Production and quality control of legume inoculants, Methods for evaluating biological nitrogen fixation, John Wiley & Sons., 1980)등은 갈탄, 활성, 벤토나이트 버미큐라이트 등이 중량제로 이용될수 있다고 보고하고 있으나 각각 단점이 많아 실제 사용되는 것은 토탄에 불과한 실정이다.

본 발명자는 위에서 설명한 두과근류균 접종제 제조에 관한 방법을 연구하여 좀더 개량되고 값싸며 접종효과가 큰 새로운 제조방법에 대해 다년간 연구해 오던중 기존의 방법에서 이용되고 있는 증량제 보다도 저렴하며 접종효과가 크게 나타나고 제조공정을 단순화 시킴과 동시에 수량면에서 현저한 접종효과를 나타내는 접종제 제조방법을 발명하였다.

본 발명품의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다. 즉, 본 발명에 공시한 우량 증량제로써는 화산작용으로 생성된 천연 진주암을 1,100℃정도의 고온에서 20배이상 급속 팽창시켜 무균, 무독, 무미, 무취의 성질을 갖는 퍼라이트(perlite)를 사용하였다.

이 퍼라이트의 특징은 각 입자가 대단히 불규칙한 형상으로 되어있어 공극율이 아주높고 1,000메쉬(mesh)정도의 극미세 구조를 하고 있어 흡착용량이 대단히 높고, 표면 흡착도 잘되는 특징을 가지고 있다.

이와같은 퍼라이트의 물리적 특성은 백색분말로 진비중이 2.34이며 유기물은 함유치 않고, 물 또는 기타 용액에 쉽게 분산 또는 흡착되는 친수성의 성질을 가지고 있다. 또 화학적 특성은 SiO₂가 76.0%로 대부분을 차지하며 Al₂O₃17.5%, Fe₂O₃0.2%, CaO 0.8%, K₂O 2.7%의 불활성 입자이다. 산도는 pH 7.0-7.2 정도의 중성으로 특별히 산도조정을 해주지 않아도 되는 장점이 있다.

이상과 같은 특성을 갖는 퍼라이트를 증량제로하고, 공시근류균주로는 질소고정능, 근류형성능 및 숙주친화성이 아주 높아 두과근류균 접종균으로 크게 기대가 되는 라이조비움 쟈포니쿰(Rhizobium japonicum KCTC 8184p), 라이조비움 메리로티(Rhizobium meliloti KCTC 8186p), 라이조비움 트리폴리(Rhizobium trifolii KCTC 8185p), 라이조비움 레규미노사룸(Rhizobium leguminosarum KCTC 1537, Korean Collection for Type Cultures, p122), 라이조비움 파세오리(Rhizobium phaseoli KCTC 1538, Korean Collection for Type Cultures, p122) 및 라이조비움 스피시스(Rhizobium sp. 8304p)를 사용하였다. 즉 상기의 우수한 근류균주를 효모침출몰과 만니톨, 기타 무기염류가 함유된 액체 배지에 접종하고 25-35℃(일반적으로 28℃)에서 호기적조건으로 배양한 다음 상기에서 기술한 퍼라이트를 멸균하지 않은 그대로(혹은 멸균하면 더욱 양질의 제품이 생산된다) 사용하여 균일하게 혼합한후 적당한 실온에서 숙성시키면 양질의 제품이 생산된다.

본 발명을 실시예에 따라 상술하면 다음과 같다.

[실시예 1]

라이죠비움 자포니쿰(Rhizobium japonicum KCTC 8184p)균주를 멸균된 YM 배양액(만니톨 10g, 효모침출액, 1.0g, MgSO₄0.2g, NaCl 0.2g, K₂HPO₄0.2g/l pH6.8)에 접종하고 28℃에서 4일간 배양한다.

한편 증량제로 이용할 퍼라이트 100g을 150 메쉬로 분말화 한다음 121℃에서 2시간동안 멸균하고 상기에서 배양한 배양액 100ml를 무균적으로 가하여 잘혼합한후 비닐봉투에 넣어 25℃에서 2주일간 숙성시킨다. 2주일후에는 제 1 도와 같이 3x10⁹cells/g의 근류균이 증식하고 있는 양질의 콩재배용 근류균 접종제가 생산된다.

[실시예 2]

우수증량제인 퍼라이트 100g을 200메쉬로 분말화한 다음 121℃에서 2시간 동안 멸균하여 준비한다. 라이죠비움 자포니쿰(Rhizobium japonicum KCTC 8184p) 균주를 실시예 1에서 기술한 YM 배양액에 접종하여 30℃에서 4일간 배양한다. 배양이 종료되면 이때에, 배양액은 근류균수가 3x10⁹cell/ml 정도 증식되는데 이 배양액을 재차 YM 배양액에 3x10²cells/ml, 3x10⁴cells/ml, 3x10⁶cells/ml, 3x10⁸cells/ml가 되도록 희석한후 상기에서 준비한 퍼라이트 100g에 각각 희석한 배양액 100ml씩 접종하고 잘혼합하여 비닐봉투에 넣은후 28℃에서 숙성시킨다. 혼합후 1주일이되면 3x10²cells/ml, 3x10⁴cells/ml, 3x10⁶cells/ml, 3x10⁸cells/ml로 각각 희석하여 혼합한 모든처리에서 제 2 도와 같이 퍼라이트 1g당 3-5x10⁹cells정도의 근류균이 증식되어 양질의 근류균 접종제가 생산되며 1년동안 보존하여도 근류균 생균수는 변하지 않는 안정된 콩재배용 근류균 접종체가 제조된다.

[실시예 3]

라이죠비움 트리폴리(Rhizobium trufolii KCTC 8185p)균주를 실시예 1에서 기술한 YM 배양액에 접종하고 28℃에서 3일간 배양한다.

증량제로 퍼라이트 100g을 200메쉬로 분말화 한다음 120℃에서 2시간 동안 멸균하고 상기배양균액 100ml를 접종 혼합한다.

무균적으로 혼합이 끝나면 28℃, 4℃, 28℃에서 4주간 보존후 4℃에서 보존, 실온(20℃-25℃)에서 각각 숙성시킨다.

이와같이하면 전처리 모두 1주일후에는 퍼라이트 1g당 5x10⁹cells의 근류균이 증식하는 접종제가 생산되며 1년동안 보존하여도 근류균 생균수는 변하지 않는 크로버용 근류균 접종제가 제조된다.

[실시예 4]

라이죠비움 메리로티(Rhizobium meliloti KCTC 8186p) 균주를 실시예 1에서 기술한 YM 배양액에 접종하고 28℃에서 3일간 배양한다. 증량제로 퍼라이트 100g를 150메쉬로 분말화 한다음 멸균하지 않은 그대로 사용하거나 121℃에서 4시간 습열살균, 180℃에서 2시간 건열살균하고 상기에서 배양한 근류균액 100ml를 가하여 잘혼합후 비닐봉투에 넣어서 25℃에서 숙성시킨다. 1주일후에는 전처리 모두 제 3 도와 같이 퍼라이트 1g당 3-5x10⁹cells의 근류균이 증식된 양질의 근류균 접종제가 생산되며 1년동안 보존하여도 근류균 생균수는 변하지 않는 알팔파용 근류균 접종제가 제조된다.

[실시예 5]

라이조비움(Rhizobium phaseoli KCTC 1538) 균주를 멸균된 YM 배지에 접종하고 32℃에서 4일간 배양한다.

이하 실시예 1과 같이 실시하면 팥재배용 근류균 접종제가 생산된다.

[실시예 6]

라이조비움 스피시스(Rhizobium sp. KCTC 8304p) 균주를 멸균된 YM 배지에 접종하고 25℃에서 3일간 배양한다.

이하 실시예 1과 같이하면 땅콩재배용 근류균 접종제가 생산된다.

Claims

퍼라이트(perlite)를 증량제로 한 두과 작물용 근류균 접종제 제조방법.
제 1 항에 있어서, 퍼라이트(perlite)는 화산 작용에 의해서 생성된 천연진주암, 화산회 토양중의 하나인 근류균 접종제 제조방법.
제 1 항에 있어서, 두과작물이 콩, 알팔파, 또는 크로버, 땅콩, 팥 또는 녹두중의 하나인 근류균 접종제 제조방법.