WO2020130444A1 - 프리바이오틱스를 이용한 유용 균주의 생장 증진 및 식물병 방제용 조성물 및 이의 용도 - Google Patents

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곽연식
김다란
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    • C12R2001/465—Streptomyces

Definitions

  • the present invention relates to a composition for promoting growth of useful strains using prebiotics and controlling plant diseases and uses thereof.
  • Gray mold disease is a typical plant disease that occurs worldwide and causes enormous economic damage before and after harvesting various crops including fruits and vegetables.
  • Botrytis cinerea occurs in all parts of the crop, such as leaves, stems, flowers, fruits, and roots, and is particularly damaging to crops grown in facility houses.
  • the causative agent of gray mold disease is a pathogen, but due to its parasitic nature, it causes secondary infections in aged tissues, tissues damaged by wounds or other diseases.
  • the causative agent of gray mold disease can survive in chemical pesticides and various inappropriate environments by forming a bacterial nucleus, which is an endurance, and can maintain pathogenicity for many years in soil and dead plant debris.
  • Strawberry flower fungal disease is difficult to control because it spreads quickly by wind or bees once it occurs, and it interferes with the fertilization of flowers and causes malformation.
  • the temperature of strawberry flower fungal disease ( Cladosporium cladosporioides ) is 20 ⁇ 25°C, and it tends to occur in high humidity and condensation in the house or in an environment where there is insufficient sunlight, and proliferates even in dead plants, soil, and organic matter. can do.
  • the method of controlling strawberry flower fungal disease only lowers the humidity in the house and prevents environmentally-friendly drugs registered as having an effect on controlling strawberry powdery mildew or anthrax before flowering or drugs that have little effect on germination of pollen. Therefore, attention is focused on the development of eco-friendly pesticides that do not have the problem of residual toxicity and environmental pollution because a direct control agent for the causative agent of strawberry flower fungal disease is required.
  • wilt disease is a plant pest caused by the pathogenic fungus Fusarium oxysporum , which occurs not only domestically, but also worldwide, including Europe, the United States, Japan, and Brazil. If the pathogen grows in the soil for a long time and becomes dense, it can be infected through conduits and roots and show signs throughout the plant.
  • the prebiotics selected in the present invention are harmless amino acids present in the human body and the natural environment, and have an effect of promoting the growth of useful strains in the laboratory.
  • the treatment of prebiotics selected from crop cultivation and packaging has an effect of lowering the incidence of gray mold and flower fungi, as well as increasing the density of useful strains and inducing continuous maintenance. Through these effects, the utility of environmentally friendly control strains was increased and the potential as a chemical control substitute was confirmed.
  • Korean Registered Patent No. 1626387 discloses'a composition for controlling soil diseases for new recyclables'
  • Korean Patent Publication No. 2015-0126666 discloses'a composition that enhances the effect of controlling plant diseases of dandang'.
  • the composition for promoting growth of useful strains using prebiotics and controlling plant diseases has not been disclosed.
  • the present invention was derived by the above-mentioned needs, and the present inventors treated 5 amino acids (glutamic acid, proline, tryptophan, asparagine, and alanine) to each of the useful strains of Streptomyces badius SP6C4.
  • 5 amino acids glutamic acid, proline, tryptophan, asparagine, and alanine
  • the three amino acids (glutamic acid, proline, tryptophan) treatment it was confirmed that the growth rate of the SP6C4 strain was improved, and the final selected three amino acids (glutamic acid, proline, tryptophan) were used for gray mold disease and strawberry flowers.
  • the incidence of gray mold disease and strawberry flower fungal disease was reduced, especially gray mold disease and strawberry flower fungal disease in the glutamic acid treatment group. The incidence was significantly reduced.
  • the present invention was completed by confirming that when the inoculum pathogen was inoculated after coating glutamic acid on tomato seeds or first treating the plant roots, the withering disease control effect was excellent.
  • the present invention provides a composition for enhancing growth of useful strains containing amino acids as an active ingredient.
  • the present invention provides a composition for controlling plant diseases containing at least one amino acid selected from the group consisting of glutamic acid, proline and tryptophan as an active ingredient.
  • the present invention provides a method for controlling a plant disease comprising the step of treating an effective amount of the composition to a plant part, seed or soil.
  • the amino acid having the prebiotic function of the present invention has the effect of significantly increasing the growth of useful strains and maintaining it at the same time, and significantly reduces the incidence of plant diseases, thereby increasing the utility of environmentally friendly control strains and replacing chemical control agents As it will be useful.
  • Figure 1 is a result of confirming the amino acid preference as a prebiotic for the Streptomyces badius ( Streptomyces badius ) SP6C4 strain having a deposit number KCCM11703P.
  • FIG. 2 shows Streptomyces Badius SP6C4 strain, a useful strain for primary selected amino acids (glutamic acid, alanine) and pre-biotic functions (tryptophan, proline, and asparagine) for which prebiotic function has been confirmed. It is a result of comparing the effect of promoting growth.
  • Figure 3 is a result showing the inhibitory effect of gray mold disease according to the amino acid treatment of three types (glutamic acid, tryptophan, proline) selected in the strawberry packaging test.
  • Figure 5 is a result of confirming the effect of maintaining the density of Streptomyces Badius SP6C4 strain according to the amino acid treatment of three types (glutamic acid, tryptophan, proline) selected in the strawberry packaging test.
  • the present invention provides a composition for promoting growth of useful strains containing amino acids as an active ingredient.
  • the amino acid has a prebiotic function
  • prebiotics refers to a substance used to provide appropriate selective nutrients to these microorganisms in order to increase the colonization ability, reproduction ability, etc. of a specific microorganism. Means, and not all substances clustered under the term prebiotic have the same characteristics.
  • the amino acid may be one or more selected from the group consisting of glutamic acid, proline and tryptophan, but is not limited thereto. .
  • the useful strain may be a Streptomyces badius ( Streptomyces badius ) strain, and preferably may be a Streptomyces badius SP6C4 ( Streptomyces badius SP6C4) strain having a deposit number of KCCM11703P, but is not limited thereto.
  • the S. pneumoniae SP6C4 strain is characterized by having a control effect against strawberry fungal diseases caused by Cladosporium cladosporioides (Korean Registered Patent No. 1695918).
  • the present invention provides a composition for controlling plant diseases containing at least one amino acid selected from the group consisting of glutamic acid, proline and tryptophan as an active ingredient.
  • composition for controlling plant diseases may further include a useful strain or a culture medium thereof.
  • the useful strain may be a Streptomyces badius strain, preferably Streptomyces Badius SP6C4 ( Streptomyces badius with deposit number KCCM11703P) SP6C4) may be a strain, but is not limited thereto.
  • the plant disease may be at least one selected from the group consisting of gray mold disease, strawberry flower mold disease and wilt disease, but is not limited thereto.
  • composition for controlling plant diseases according to the present invention is, for example, in the form of direct sprayable solutions, powders and suspensions or highly concentrated aqueous, oily or other suspensions, dispersions, emulsions, oily dispersions, pastes, dusts, scattering substances or granules It can be manufactured, but is not limited thereto.
  • composition for controlling plant diseases of the present invention can be formulated in various forms.
  • the formulation can be prepared by adding a solvent and/or carrier in a range that does not inhibit the activity of the amino acid of the present invention. Often, inert additives and surface-active substances, such as emulsifiers or dispersants, are mixed into the formulation.
  • Suitable surface-active substances are aromatic sulfonic acids (eg lignosulfonic acids, phenol-sulfonic acids, naphthalene- and dibutylnaphthalenesulfonic acids), fatty acids, alkyl- and alkylarylsulfonates, alkyl lauryl ethers, alkalis of fatty alcohol sulfates Metals, alkaline earth metals, ammonium salts, sulfated hexa-, hepta- and octadecanols, salts of fatty alcohol glycol ethers, sulfonate naphthalenes and derivatives thereof, condensates of formaldehyde, naphthalenes or naphthalenesulfonic acids, phenols and formaldehydes Condensate, polyoxyethylene octyl phenol ether, ethoxylated isooctyl-, octyl- or
  • Suitable solid carrier materials are, in principle, all porous, agriculturally acceptable carriers such as mineral earths (e.g. silica, silica gel, silicate, talc, kaolin, limestone, lime, choke, bowl, ocher, clay, Dolomite, diatomaceous earth, calcium sulfate, magnesium sulfate, magnesium oxide, pulverized synthetic materials, fertilizers (such as ammonium sulfate, ammonium phosphate, ammonium nitrate, urea), vegetable products (such as grain flour, bark flour, wood meal) And nut shell powder) or cellulose powder, but is not limited thereto. Further, the solid carrier may be used by mixing one kind or two or more kinds.
  • mineral earths e.g. silica, silica gel, silicate, talc, kaolin, limestone, lime, choke, bowl, ocher, clay, Dolomite, diatomaceous earth, calcium sulfate, magnesium sulfate, magnesium oxide, pul
  • composition for controlling plant diseases of the present invention may be used for irrigation, spraying foliar leaves, disinfecting seeds or disinfecting agricultural equipment, but is not limited thereto.
  • composition for controlling plant diseases of the present invention can be mixed with a diffusion agent and a penetration agent, or a surfactant to enhance absorption and effect of crops.
  • the present invention provides a method for controlling a plant disease comprising the step of treating an effective amount of the composition for controlling the plant disease to plant parts, seeds or soil.
  • the useful strain may be a Streptomyces badius ( Streptomyces badius ) strain, and preferably may be a Streptomyces badius SP6C4 ( Streptomyces badius SP6C4) strain having a deposit number of KCCM11703P, but is not limited thereto.
  • glutamic acid when glutamic acid is an active ingredient, it may be preferable to coat 15 to 25% (w/v) of glutamic acid on plant seeds, and 1 It may be desirable to dispense ⁇ 3% (w/v) glutamic acid, but is not limited thereto.
  • the plant disease may be at least one selected from the group consisting of gray mold disease, strawberry flower mold disease and wilt disease, but is not limited thereto.
  • The'effective amount' of the present invention is an amount sufficient to cause beneficial or desired results, and the control composition is uniformly diluted with water to control plant diseases, and then sprayed onto plants and arable land using an appropriate spraying device such as a power sprayer. Can.
  • a single colony of the Streptomyces badius SP6C4 strain (Korean Registered Patent No. 1695918) having a deposit number of KCCM11703P was inoculated on the MS medium (20 g of mannitol, 20 g of soya and 20 g of agar and 1 g of distilled water), and 28° C. Incubated for 7 days. After the culture was completed, 1 mL of sterile water was dispensed into a medium in which spore formation was complete, and then the spores were scraped off with sterile cotton and filtered using a 15 mL syringe.
  • alanine, arginine, and glutamic acid were selected as the components having the darkest purple color among 95 kinds of amino acid components and having no toxicity to plants and animals (Fig. 1).
  • Example 2 Validation of growth promoting effect of useful strains of amino acids primarily selected as prebiotics
  • Example 1 Among the amino acids judged to have high preference based on the results of Example 1, including non-toxic alanine and glutamic acid, previously streptomyces Tryptophan, which is known to show the spore production promoting effect of strains, Proline, which shows growth-promoting and stress-reducing effects during plant treatment, and asparagine, which is known to regulate the pH that affects the survival of Streptomyces strains ( Asparagnie) and a control (Basal media) as a control (Basal media) was used to re-verify the growth promoting effect of the strain.
  • non-toxic alanine and glutamic acid previously streptomyces Tryptophan, which is known to show the spore production promoting effect of strains
  • Proline which shows growth-promoting and stress-reducing effects during plant treatment
  • asparagine which is known to regulate the pH that affects the survival of Streptomyces strains ( Asparagnie) and a control (Basal media) as a control
  • the fungal disease control experiment was conducted with the same treatment and the number of experiments repeated as the gray mold disease.
  • the highest incidence reached 50% in the control (control), followed by about 40% in the asparagine treatment, while the tryptophan, proline and glutamic acid treatment showed less than about 20% incidence.
  • it showed about 10% incidence in the glutamic acid treatment group, which confirmed that the incidence of flower fungal disease was significantly reduced compared to the non-treatment group (FIG. 4).
  • Example 5 Verification of ability to control wilt after coating glutamic acid selected as prebiotics on plant seeds
  • a mixed solution was prepared to be 2% and 0.1%, respectively, using 20% (w/v) of glutamic acid and 1% (w/v) of CMC (Carboxyl methyl cellulose) as an electrodeposition agent.
  • Tomato seeds that have been surface sterilized with 70% (v/v) ethanol and 1% (v/v) sodium hypochlorite contain 40-50 grains in 1 ml of mixed solution, and in a sterilized bench for 12 hours at room temperature. It was dried.
  • the coated seeds were inoculated with 1 or 2 grains in a square pot having a width of 3 cm and a length of 3 cm, and the Fusarium oxysporum spores of the wilt pathogen 10 5 ⁇ 1.0 CFU/mL It dispensed at the concentration of 3 ml.
  • the incidence of wilting disease was confirmed on the 3rd (Early time) and 10th (Late time) after placing on the plant growth set to the condition of 28°C for 16 hours of clarity and 25°C for 8 hours of memorization. Did.
  • As a control only the untreated and pathogens were treated, and each was repeated 10 times. As a result, as shown in FIG.
  • Example 6 Verification of control of wilt disease according to glutamic acid treatment in the basement of the plant
  • Tomato plants grown above 8-10 cm in size were treated with 20 ml of 2% glutamic acid solution twice every 5 days.
  • concentration of spores was 10 5-6 ⁇ 1.0 CFU/ml by observing Chlamydospore through a hemocytometer in the suspension of withering pathogens prepared in the form of soil inoculum.
  • the basement of the plant treated with glutamic acid twice for 10 days was wound with a sterilized 5 ml tip, and a spore suspension of 10 ml was dispensed into a 9 cm diameter pot.

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Abstract

본 발명은 프리바이오틱스를 이용한 유용 균주의 생장 증진 및 식물병 방제용 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 아미노산은 유용 균주의 생장을 현저하게 증가시킴과 동시에 이를 유지하는 효과가 있으며, 식물병의 발병도를 현저하게 감소시키므로, 친환경적인 방제 균주의 효용을 증가시키고 화학적 방제 대체제로서 유용하게 이용될 것이다.

Description

프리바이오틱스를 이용한 유용 균주의 생장 증진 및 식물병 방제용 조성물 및 이의 용도
본 발명은 프리바이오틱스를 이용한 유용 균주의 생장 증진 및 식물병 방제용 조성물 및 이의 용도에 관한 것이다.
잿빛곰팡이병은 전 세계적으로 발생하여 과채류를 비롯한 다양한 작물의 수확 전·후에 막대한 경제적 피해를 야기하는 대표적인 식물병이다. 잿빛곰팡이병 원인균( Botrytis cinerea)은 잎, 줄기, 꽃, 과실 및 뿌리 등 작물의 모든 부위에 발생하며, 특히 시설하우스에서 재배하는 작물에 피해가 매우 크다. 잿빛곰팡이병 원인균은 병원균이면서도 부생적 생활을 하는 특성 때문에 노화된 조직이나 상처 또는 다른 병에 의해 피해를 받은 조직에서 2차적인 감염을 일으킨다. 잿빛곰팡이병 원인균은 내구체인 균핵을 형성함으로써, 화학농약 및 각종 부적당한 환경에서 생존할 수 있으며, 토양 및 죽은 식물체 잔해물에서도 다년간 병원성을 유지할 수 있다. 이들은 4℃ 정도의 낮은 온도에서도 생장이 가능하고, 겨울철 시설하우스에서 야간의 온도 저하 때문에 환기를 시키지 못할 경우, 저온 다습한 조건이 형성되어 잿빛곰팡이병이 대발생하며, 잿빛곰팡이병 원인균은 유전적 변이가 용이하기 때문에 약제에 대한 저항성을 비교적 쉽게 획득할 수 있어 방제에 큰 어려움을 겪고 있다.
딸기 꽃 곰팡이병은 일단 발생되면 바람이나 꿀벌 등에 의한 확산이 빨라 방제가 어렵고, 꽃의 수정을 방해해 기형과를 유발한다. 특히, 딸기 꽃 곰팡이병 원인균( Cladosporium cladosporioides)의 적온은 20~25℃이고, 하우스 내 습도와 결로가 높은 경우 또는 일조가 부족한 환경에서 발생이 높은 경향을 보이며, 죽은 식물체, 토양, 유기물 등에서도 증식할 수 있다. 현재, 딸기 꽃 곰팡이병의 방제 방법은 하우스 내 습도를 낮추고, 개화기 전에 딸기 흰가루병 또는 탄저병에 방제 효과가 있는 것으로 등록된 친환경 자제나 화분 발아에 영향이 적은 약제 등을 예방적으로 처리할 뿐이다. 따라서, 딸기 꽃 곰팡이병 원인균에 대한 직접적인 방제제가 필요하므로 잔류 독성과 환경오염의 문제가 없는 친환경 농약 개발에 관심이 집중되고 있다.
또한, 시들음병은 병원성 곰팡이균인 푸사리움 옥시스포룸( Fusarium oxysporum)에 의해 발병하는 식물 병충해로서, 국내 뿐만 아니라 유럽, 미국, 일본 및 브라질 등 전 세계적으로 발생된다. 병원균이 토양 내에서 장기간 생존하면서 밀도가 높아지면, 도관부 및 뿌리를 통해 감염되어 식물체 전체에서 병징을 나타낼 수 있다.
본 발명에서 선발된 프리바이오틱스(Prebiotics)는 인체와 자연환경에 존재하는 무해한 아미노산이며, 실험실 내부에서 유용 균주의 생장의 촉진효과를 지니고 있음이 확인되었다. 또한, 작물재배포장에서 선발된 프리바이오틱스를 처리 시 잿빛곰팡이병 및 꽃 곰팡이병의 발병도를 낮추는 효과와 더불어, 유용 균주의 밀도를 증가시킬 뿐만 아니라 지속적인 유지를 유도함을 확인하였다. 이러한 효과를 통하여 친환경적인 방제 균주의 효용을 증가시키고 화학적 방제 대체제로서의 가능성을 확인하였다.
한편, 한국등록특허 제1626387호에는 '신소재활용 토양병 방제용 조성물'에 대해 개시하고 있으며, 한국공개특허 제2015-0126666호에는 '단당의 식물 병해 방제 효과를 증강하는 조성물'에 대해 개시하고 있다. 하지만 '프리바이오틱스를 이용한 유용 균주의 생장 증진 및 식물병 방제용 조성물'에 대해 아직까지 개시된 바가 없다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명자들은 5종의 아미노산(글루탐산, 프롤린, 트립토판, 아스파라긴, 알라닌)을 유용 균주인 스트렙토마이세스 바디우스( Streptomyces badius) SP6C4 균주에 각각 처리하였을 때, 3종의 아미노산(글루탐산, 프롤린, 트립토판) 처리구에서 SP6C4 균주의 생장률이 증진되는 것을 확인하였고, 상기 최종 선발된 3종의 아미노산(글루탐산, 프롤린, 트립토판)을 이용하여 잿빛곰팡이병 및 딸기 꽃 곰팡이병의 발병도를 확인한 결과, 아무것도 처리하지 않은 대조구에 비해 3종의 아미노산을 처리하였을 때, 잿빛곰팡이병 및 딸기 꽃 곰팡이병의 발병도가 감소하였으며, 특히 글루탐산 처리구에서 잿빛곰팡이병 및 딸기 꽃 곰팡이병 발병도가 현저하게 감소하였다. 또한, 글루탐산을 토마토 종자에 코팅하거나 식물체 근권에 먼저 처리한 후 시들음병원균을 접종하였을 때, 시들음병 방제 효과가 우수하다는 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 아미노산을 유효성분으로 함유하는 유용 균주의 생장 증진용 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 글루탐산(glutamic acid), 프롤린(proline) 및 트립토판(tryptophan)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 아미노산을 유효성분으로 함유하는 식물병 방제용 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 조성물의 유효량을 식물부위, 종자 또는 토양에 처리하는 단계를 포함하는 식물병을 방제하는 방법을 제공한다.
본 발명의 프리바이오틱스 기능을 가지는 아미노산은 유용 균주의 생장을 현저하게 증가시킴과 동시에 이를 유지하는 효과가 있으며, 식물병 발병도를 현저하게 감소시키므로, 친환경적인 방제 균주의 효용을 증가시키고 화학적 방제 대체제로서 유용하게 이용될 것이다.
도 1은 기탁번호가 KCCM11703P인 스트렙토마이세스 바디우스( Streptomyces badius) SP6C4 균주에 대한 프리바이오틱스로서 아미노산 선호성을 확인한 결과이다.
도 2는 프리바이오틱스 기능이 확인된 1차 선발된 아미노산(글루탐산, 알라닌)과 기존에 프리바이오틱 기능으로 알려진 아미노산(트립토판, 프롤린, 아스파라긴)을 대상으로 유용 균주인 스트렙토마이세스 바디우스 SP6C4 균주의 생장 촉진 효과를 비교한 결과이다.
도 3은 딸기 포장시험에서 선발된 3종(글루탐산, 트립토판, 프롤린)의 아미노산 처리에 따른 잿빛곰팡이병 억제 효과를 나타낸 결과이다.
도 4는 딸기 포장시험에서 선발된 3종(글루탐산, 트립토판, 프롤린)의 아미노산 처리에 따른 꽃 곰팡이병 억제 효과를 나타낸 결과이다.
도 5는 딸기 포장시험에서 선발된 3종(글루탐산, 트립토판, 프롤린)의 아미노산 처리에 따른 스트렙토마이세스 바디우스 SP6C4 균주의 밀도 유지 효과를 확인한 결과이다.
도 6은 토마토 종자에 글루탐산을 코팅하였을 때, 시들음병의 초기 발생 억제 효과를 확인한 결과이다.
도 7은 토마토 식물체 근권에 글루탐산을 먼저 처리한 후 시들음병원균인 푸사리움 옥시스포룸( Fusarium oxysporum)을 처리하였을 때, 시들음병 발생 억제 효과를 확인한 결과이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 아미노산을 유효성분으로 함유하는 유용 균주의 생장 증진용 조성물을 제공한다.
본 발명에서, 상기 아미노산은 프리바이오틱스 기능을 가지며, "프리바이오틱스(Prebiotics)"는 특정 미생물의 콜로니화 능력, 재생산 능력 등을 증가시키기 위해 이러한 미생물에게 적절한 선택적 영양분을 제공하고자 사용되는 물질을 의미하며, 프리바이오틱이라는 용어하에 무리지어진 모든 물질이 동일한 특징을 갖는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 유용 균주의 생장 증진용 조성물에서, 상기 아미노산은 글루탐산(glutamic acid), 프롤린(proline) 및 트립토판(tryptophan)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 상기 유용 균주는 스트렙토마이세스 바디우스( Streptomyces badius) 균주일 수 있으며, 바람직하게는 기탁번호가 KCCM11703P인 스트렙토마이세스 바디우스 SP6C4( Streptomyces badius SP6C4) 균주일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 스트렙토마이세스 바디우스 SP6C4 균주는 클라도스포리움 클라도스포리오이데스( Cladosporium cladosporioides)에 의한 딸기 진균병에 대한 방제 효과를 가지는 특징이 있다(한국등록특허 제1695918호).
또한, 본 발명은 글루탐산(glutamic acid), 프롤린(proline) 및 트립토판(tryptophan)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 아미노산을 유효성분으로 함유하는 식물병 방제용 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 식물병 방제용 조성물은 유용 균주 또는 이의 배양액을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 식물병 방제용 조성물에서, 상기 유용 균주는 스트렙토마이세스 바디우스( Streptomyces badius) 균주일 수 있으며, 바람직하게는 기탁번호가 KCCM11703P인 스트렙토마이세스 바디우스 SP6C4( Streptomyces badius SP6C4) 균주일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 상기 식물병은 잿빛곰팡이병, 딸기 꽃 곰팡이병 및 시들음병으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 식물병 방제용 조성물은 예를 들어, 직접 분사가능한 용액, 분말 및 현탁액의 형태 또는 고농축 수성, 유성 또는 다른 현탁액, 분산액, 에멀젼, 유성 분산액, 페이스트, 분진, 흩뿌림 물질 또는 과립제로 제조할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 식물병 방제용 조성물은 다양한 형태로 제제화할 수 있다. 상기 제제는 본 발명의 상기 아미노산의 활성을 저해하지 않는 범주에서, 용매 및/또는 담체를 첨가함으로써 제조될 수 있다. 종종, 비활성 첨가제 및 표면-활성 물질, 예를 들어 유화제 또는 분산제를 제제에 혼합한다. 적합한 표면-활성 물질은 방향족 술폰산(예를 들어 리그노술폰산, 페놀-술폰산, 나프탈렌- 및 디부틸나프탈렌술폰산), 지방산, 알킬- 및 알킬아릴술포네이트, 알킬 라우릴 에테르, 지방 알코올 술페이트의 알칼리 금속, 알카라인 토금속, 암모늄염, 술페이트화 헥사-, 헵타- 및 옥타데칸올, 지방 알코올 글리콜 에테르의 염, 술포네이트 나프탈렌 및 이의 유도체, 포름알데히드의 축합물, 나프탈렌 또는 나프탈렌술폰산, 페놀 및 포름알데히드의 축합물, 폴리옥시에틸렌옥틸 페놀 에테르, 에톡실화 이소옥틸-, 옥틸- 또는 노닐페놀, 알킬페닐 또는 트리부틸페닐 폴리글리콜 에테르, 알킬아릴폴리에테르 알코올, 이소트리데실 알코올, 지방 알코올/에틸렌 옥사이드 축합물, 에톡실화 피마자유, 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 또는 폴리옥시프로필렌, 라우릴 알코올 폴리글리콜 에테르 아세테이트, 소르비톨 에스테르, 리그닌-술파이트 폐액 또는 메틸셀룰로오스일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
적합한 고형 담체 물질은 원칙적으로, 모두 다공성이고, 농업적으로 허용가능한 담체, 예를 들어 광물토류(예컨대 실리카, 실리카 겔, 실리케이트, 활석, 고령토, 석회암, 석회, 초크, 보울, 황토, 점토류, 백운석, 규조 토류, 황산칼슘, 황산 마그네슘, 산화마그네슘, 분쇄 합성물질), 비료(예컨대 황산암모늄, 인산암모늄, 질산암모늄, 우레아), 식물성 제품(예컨대 곡물 가루, 나무 껍질 가루, 목분(wood meal) 및 견과 껍질 가루) 또는 셀룰로오스 분말일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 상기 고형 담체는 1종류 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.
본 발명의 식물병 방제용 조성물은 관수용, 엽면 살포용, 종자 소독용 또는 농기구 소독용으로 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 식물병 방제용 조성물은 작물체 흡수 및 효과를 증진시키기 위하여 확산제 및 침투제, 또는 계면활성제와도 혼용이 가능하다.
또한, 본 발명은 상기 식물병 방제용 조성물의 유효량을 식물부위, 종자 또는 토양에 처리하는 단계를 포함하는 식물병을 방제하는 방법을 제공한다.
상기 식물병을 방제하는 방법으로는 본 발명에 따른 아미노산을 유효성분으로 함유하는 식물병 방제용 조성물의 유효량을 식물부위, 종자 또는 토양에 분무 및 살포 또는 식물부위 또는 종자를 상기 방제용 조성물에 침지하여 수행할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 유용 균주는 스트렙토마이세스 바디우스( Streptomyces badius) 균주일 수 있으며, 바람직하게는 기탁번호가 KCCM11703P인 스트렙토마이세스 바디우스 SP6C4( Streptomyces badius SP6C4) 균주일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 식물병을 방제하는 방법에서, 글루탐산이 유효성분일 경우 식물체 종자에 15~25%(w/v)의 글루탐산을 코팅처리하는 것이 바람직할 수 있고, 식물부위에 1~3%(w/v)의 글루탐산을 분주처리하는 것이 바람직할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 상기 식물병은 잿빛곰팡이병, 딸기 꽃 곰팡이병 및 시들음병으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 '유효량'은 유익한 또는 원하는 결과를 일으키기에 충분한 양으로, 식물병을 방제하기 위해 방제용 조성물을 물로 균일하게 희석한 후 동력살포기와 같은 적절한 살포장치를 이용하여 식물체 및 경작지에 살포할 수 있다.
이하, 실시예를 이용하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들에 의해 제한되지 않는다는 것은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다.
실시예 1. 유용 균주의 아미노산 성분 선호성 1차 선별
기탁번호가 KCCM11703P인 스트렙토마이세스 바디우스( Streptomyces badius) SP6C4 균주(한국등록특허 제1695918호)의 단일 콜로니를 MS 배지(만니톨 20g, 소야 20g 및 아가 20g /1L 증류수)에 전면 획선접종하여 28℃에서 7일 동안 배양하였다. 배양이 완료되어 포자형성이 완전히 이루어진 배지에 멸균수 1mL을 분주한 다음 멸균된 솜으로 포자를 긁어내어서 15mL의 주사기를 이용하여 필터하였다. 완성된 포자 스톡을 멸균수에 희석하여 OD 595 0.2±0.02의 농도로 맞춘 다음, 카라기난 스톡(카라기난 0.2% 및 증류수 50mL)을 준비하여 포자 스톡 1.5mL과 0.2% 카라기난 스톡 13.5mL을 혼합하여 바이오로그 플레이트(PM3B MicroPlate TM Nitrogen Sources)에 100㎕를 분주하였으며, 플레이트를 투명한 필름지로 실링한 다음 28℃에서 72시간 경과 후에 Redox dye mix MA(Biolog, Hayward, CA)를 각 웰당 10㎕를 분주한 다음 CO 2 유입을 차단하기 위해 투명 필름과 랩으로 밀봉하여 37℃에서 24시간 및 48시간 동안 각각 배양하였다. 마지막으로, 10초 동안 볼텍싱한 후 6시간 동안 1시간 간격으로 색의 변화를 육안으로 관찰하였으며, 보라색을 보일수록 균주의 생장이 우수하다는 것으로 간주하여 확인하였다. 그 결과, 95종의 아미노산 성분 중에 가장 어두운 보라색을 나타내면서 식물과 인축 독성이 없는 성분으로서 알라닌(Alanine), 아르기닌(Arginine) 및 글루탐산(Glutamic acid)을 선발하였다(도 1).
실시예 2. 프리바이오틱스로서 1차 선발된 아미노산의 유용 균주의 생장 촉진 효과 검증
상기 실시예 1의 결과를 토대로 선호도가 높다고 판단된 아미노산 중 독성이 없는 알라닌 및 글루탐산을 포함하여, 기존에 스트렙토마이세스 균주의 포자 생성 촉진 효과를 나타낸다고 알려져 있는 트립토판(Tryptophan), 식물처리 시 생장촉진 효과와 스트레스 저감 효과를 나타내는 프롤린(Proline), 스트렙토마이세스 균주의 생존에 영향을 미치는 pH를 조절한다고 알려져 있는 아스파라긴(Asparagnie) 그리고 대조군(control)으로서 기초영양 배지(Basal media)를 이용하여 균주의 생장 촉진 효과를 재검증 하였다. 스트렙토마이세스 바디우스 SP6C4 균주 포자 스톡( 10 5 cfu/mL) 10㎕에 멸균수 80㎕를 첨가한 후 2% 농도의 아미노산 10㎕를 혼합하여 진탕배양기에서 28℃의 조건으로 배양하였으며, SP6C4 균주 생장은 24시간 간격으로 5일 동안 OD 600에서 측정하였다. 배양 5일째 SP6C4 균주의 생장을 측정한 결과, 도 2에 개시한 바와 같이 대조구(control)로서 기초영양 배지(Basal media)만을 첨가하여 배양한 경우에 OD 600 값이 0.5인 반면, 글루탐산, 트립토판 및 프롤린을 각각 첨가하여 배양하였을 때에는 OD 600 값이 0.9 내지 1.8인 것으로, SP6C4 균주의 증식이 현저하게 증가된 것을 확인할 수 있었으며, 특히 글루탐산 처리구의 경우 지속적인 균주의 증식과 더불어 최종적으로 OD 600에서 1.8로서 가장 높은 증식 효과를 나타내었다(도 2).
실시예 3. 프리바이오틱스로서 선발된 아미노산 3종 처리에 따른 잿빛곰팡이병 및 꽃 곰팡이병 발병률 억제 능력 검증
딸기 포장시험에서 실험구로서 아미노산(글루탐산, 프롤린 및 트립토판) 처리와 음성 대조구로서 아스파라긴을 잿빛곰팡이병 및 꽃 곰팡이병 발병도에 미치는 영향을 관찰하였다. 구체적으로, 딸기 재배기간 동안 2주 간격으로 실험을 진행하였으며, 5M 길이를 1구간으로 지정하여 3구간을 반복수로 옆면살포 처리하였다. 각 구간은 딸기 개체 수 100개를 랜덤으로 지정하여 발병도를 확인하였다. 처리 방법은 각 아미노산을 15L 증류수에 2% 농도로 희석하여 각 구간별로 5L를 살포하였으며, 처리 기간은 2주 간격으로 8회 처리하였다. 그 결과, 도 3에 개시한 바와 같이 잿빛곰팡이병의 경우에 무처리구(control)에서는 8회 처리기간 동안 35%의 발병도가 나타났으며, 음성 대조구인 아스파라긴 처리구의 경우 약 25%의 발병도를 나타내었다. 반면에, 실험구인 글루탐산, 프롤린 및 트립토판 순으로 발병도가 감소되는 것을 확인하였으며, 특히 글루탐산 처리구에서 발병도가 15% 미만으로 가장 낮게 나타나는 것을 확인하였다(도 3).
또한, 꽃 곰팡이병 방제실험은 상기 잿빛곰팡이병과 동일한 처리구와 실험 반복수로 진행하였다. 그 결과, 무처리구(control)에서 50%에 달하는 가장 높은 발병도를 나타내었고, 그 다음으로 아스파라긴 처리구에서 약 40%에 달하는 발병도를 나타낸 반면, 트립토판, 프로롤린 및 글루탐산 처리구에서는 약 20% 미만의 발병도를 나타내었으며, 특히 글루탐산 처리구에서 약 10%의 발병도를 나타내어 무처리구 대비 꽃 곰팡이병 발병도가 현저하게 감소된 것을 확인할 수 있었다(도 4).
실시예 4. 프리바이오틱스로서 선발된 아미노산 3종 처리에 따른 유용 균주의 밀도 유지 검증
아미노산 처리에 따른 유용 균주의 밀도 유지 검증을 위해, 상시 실시예 3에서 딸기 포장시험에서 잿빛곰팡이병 발병억제 실험을 진행하는 각 처리시기에 3개의 화기를 3 반복으로 채집하였다. 이후 냉온 보관으로 실험실로 이동시킨 후 1×PBS 버퍼 30mL에 3개의 화기를 넣고 10분간 초음파 처리를 진행하였다. 상층액 3mL을 13000 rpm 속도로 10분간 원심분리한 후 상층액 1mL을 버리고 남은 2mL로 펠렛을 풀어준 다음 500㎕를 CTAB 버퍼 500㎕와 혼합하여 DNA를 정제하였다. 각 DNA를 스트렙토마이세스 바디우스 SP6C4 균주의 lanM 유전자 특이적 프라이머(정방향: 5'-gtacggatctgcaccacga-3'(서열번호 1), 역방향: 5'-aacagggtctccacatcgac-3'(서열번호 2))를 이용하여 qPCR(quantitative polymerase chain reaction)을 진행하였다. 그 결과, 도 5에 개시한 바와 같이 글루탐산 처리구에서 8회 처리기간 동안 1차 처리를 제외하고 지속적으로 미생물의 농도가 10 5 cfu/ml 이상으로 유지되고 있음을 확인할 수 있었다.
실시예 5. 프리바이오틱스로서 선발된 글루탐산을 식물체 종자에 코팅한 후 시들음병 방제 능력 검증
글루탐산 농축액 20%(w/v)와 전착제 역할의 CMC(Carboxyl methyl cellulose) 농축액 1%(w/v)를 이용하여 각각 2% 및 0.1%가 되도록 혼합액을 제조하였다. 70%(v/v) 에탄올과 1%(v/v) 차아염소산나트륨(Sodium hypochlorite)으로 표면 살균이 이루어진 토마토 종자를 1ml의 혼합액에 40~50립을 담고 멸균벤치 안에서 상온 조건으로 12시간 동안 건조하였다. 이후 코팅된 종자를 가로 3cm 및 세로 3cm의 정사각형 포트에 1~2립을 접종하였으며, 시들음병원균인 푸사리움 옥시스포룸( Fusarium oxysporum) 포자는 10 5×1.0 CFU/mL의 농도로 3ml 분주하였다. 종자와 병원균 접종이 완료된 처리구는 명기 16시간 동안 28℃, 암기 8시간동안 25℃ 조건으로 설정된 식물생장상에 넣어준 후 3일(Early time)과 10일(Late time)차에 시들음병 발병률을 확인하였다. 대조구로서 무처리구와 병원균만을 처리한 것으로 각각 10 반복으로 진행하였다. 그 결과, 도 6에 개시한 바와 같이 초기(Early time)에는 병원균만을 처리한 구에서 약 50%의 시들음병 발생률을 보였으며, 10일(Late time)이 경과한 후에도 병원균만을 처리한 구에서 100% 시들음병 발병이 이루어졌다. 반면에, 무처리구와 글루탐산 및 병원균을 함께 처리한 구에서는 시들음병이 발생하지 않는 것을 알 수 있었다. 이를 통해, 프리바이오틱스로 선발된 글루탐산을 종자에 처리하였을 때 시들음병의 초기 발병을 효과적으로 억제할 수 있다는 것을 확인하였다.
실시예 6. 식물체의 지하부에 글루탐산 처리에 따른 시들음병 방제능력 검증
지상부 생육이 8~10cm 크기로 자라난 토마토 식물체에 2% 글루탐산 용액을 20ml씩 5일 간격으로 2회 분주 처리하였다. 또한 토양 접종원 형태로 제작된 시들음병원균의 현탁액에서 혈구계산기를 통하여 후막포자(Chlamydospore)를 관찰하여 포자의 농도가 10 5~6×1.0 CFU/ml인 것을 확인하였다. 10일 동안 2회 글루탐산을 처리한 식물체의 지하부를 멸균된 5ml의 팁으로 상처를 내어준 후 지름 9cm 포트에 10ml의 포자 현탁액을 분주하였다. 병원균이 접종된 식물체는 명기 16시간 동안 28℃, 암기 8시간동안 25℃ 조건으로 설정된 생장상에 넣어준 후 일주일 간격으로 발병도를 확인하였다. 대조구로서는 병원균만을 처리한 것과 아무것도 처리되지 않은 식물체를 5 반복으로 진행하였다. 그 결과, 도 7에 개시한 바와 같이 처음 병원균을 처리한 이후 2주 동안은 병원균 처리구와 무처리구 그리고 병원균과 글루탐산을 함께 처리한 구에서 병 발생도의 큰 차이는 관찰되지 않았다. 하지만 4주차부터 병원균 처리구는 병 발생도가 100%에 달하였고 무처리구는 0%, 병원균과 글루탐산을 함께 처리한 구에서는 15% 미만의 병 발생도가 확인되었다. 이를 통해 식물체의 근권에 글루탐산을 먼저 처리하였을 때, 시들음병 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 것을 확인하였다.

Claims (7)

  1. 아미노산을 유효성분으로 함유하는 유용 균주의 생장 증진용 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 아미노산은 글루탐산(glutamic acid), 프롤린(proline) 및 트립토판(tryptophan)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상이고, 상기 유용 균주는 스트렙토마이세스 바디우스( Streptomyces badius) 균주인 것을 특징으로 하는 유용 균주의 생장 증진용 조성물.
  3. 글루탐산(glutamic acid), 프롤린(proline) 및 트립토판(tryptophan)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 아미노산을 유효성분으로 함유하는 식물병 방제용 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 유용 균주 또는 이의 배양액을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 식물병 방제용 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 유용 균주는 스트렙토마이세스 바디우스( Streptomyces badius) 균주인 것을 특징으로 하는 식물병 방제용 조성물.
  6. 제3항에 있어서, 상기 식물병은 잿빛곰팡이병, 딸기 꽃 곰팡이병 및 시들음병으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 식물병 방제용 조성물.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항의 조성물의 유효량을 식물부위, 종자 또는 토양에 처리하는 단계를 포함하는 식물병을 방제하는 방법.
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