2003년 대전광역시 유성구에서 벤자민고무나무의 줄기에 뿌리혹병이 발생하였다. 혹은 15cm정도의 크기로 표면이 거칠고 갈변된 타원형이었다. 혹 조직으로부터 Agrobacterium과 유사한 세균을 분리하였으며 벤자민고무나무의 유묘에 접종하여 혹을 형성한 5개 균주 중에서 2가지 계통에 대하여 분류학적 특성을 조사하였다. 0.5% $CaCO_3$가 첨가된 PDA 배지에서 생장된 병원성 세균들은 둥글고 볼록하면서 광택이 나는 크림색 계통이었다. 모든 균주는 다수의 편모를 가진 간상의 세균으로 그람음성이었으며 호기적으로 생장하면서 D1M agar에서도 생장하였다. 병원성 세균들은 대조균주와 상이한 특성을 가지고 있었으나 주요 생리 생화학적특성, 탄소원 이용양상, 지방산조성 분석 결과에 근거하여 A. larrymoorei와 A. tumefacien로 동정되었다. A. larrymoorei와 A. tumefaciens는 포도를 제외한 타 기주식물에서도 병원성이 있었다. 국내에서 A. larrymoorei와 A. tumefaciens에 의한 벤자민고무나무의 뿌리혹병은 본 연구에서 처음 보고된다.
독도의 해안에 군락을 이룬 해안식물 근권에서 호염성 및 염내성을 가지는 세균의 분리를 위해 3종의 해안식물의 군락을 선정한 후 각 식물의 군집 하부에서 토양시료를 채취하였다. 시료는 marine broth 한천배지를 이용하여 형태학적인 구분을 통해 순수분리 되었다. 분리된 161개 세균들을 NaCl 9.0% 농도로 조정된 배지에서 생존하는 26개 균주를 선발하여 genomic DNA를 얻은 후, 16S rRNA gene sequence를 증폭하여 부분동정 하였다. 이들의 유연관계 확인을 위해 계통수를 작성한 결과, 이들은 각각 Firmicutes (30.8%), Gamma proteobacteria (53.8%), Bacteroidetes (7.7%), Alpha proteobacteria (7.7%), Actinobacteria (7.7%)에 속하였으며, 이는 기존의 독도 토양 및 해수 미생물상 연구와 특징적 차이를 보인다. 또한, 분리된 세균의 종 조성도 기존 독도 토양 및 해양연구와 유의적으로 상이함을 보였다. 이에 더하여 선발된 26개 균주들 중에서 4균주가 12.0% 이상의 염농도에서 생장하였으며, 이들 중에서 3개 균주가 15.0% 이상의 염농도에서 생장하여 극호염성의 특성을 나타내었으며, 광범위한 염분농도에서도 생장하는 특성을 보였다. 이들은 해안식물 근권에서 독도 특유의 고염분 및 염분변화라는 환경적 스트레스를 극복하며 해안식물과 어떠한 상호작용을 하는 것으로 생각된다.
본 연구는 독도에서 서식하는 자생식물인 번행초와 번행초의 근권에서 미생물들을 분리하였다. 분리 균의 식물생장 촉진 특성을 확인하였으며, 식물 병에 대한 저항성을 유도효과를 가진 균 중 범용성이 좋은 바실러스 속 세균에 초점을 두어 실험을 진행하였다. 번행초의 분리 균들은 근권환경에 52종, 식물체 내생 환경에서 51종, 식물체 표면에서 35종으로 총 138종의 분리 균이 확보되었다. 분리 균의 식물생장촉진특징을 확인하여 보기 위하여, 식물 성장에 필요한 난용성인 가용화와 철의 결합에 사용되는 siderophore의 생산능, 식물생장호르몬인 옥신 생산능을 확인하여 각각의 비율을 확인하였고, 3가지 특성을 모두 가진 균의 비율을 확인하였다. 또한 분리 균을 담배에 처리하여 병원균에 대한 유도전신저항성을 확인하였고, 그 중 효과가 좋았던 균 35종을 부분 동정한 결과, 바실러스 속은 KUDC6588, KUDC6597, KUDC6606, KUDC6614, KUDC6615, KUDC6619로 나타났다. 6종의 바실러스 속 세균들은 모두 저항성 향상에 좋은 효과를 보였으며, 특히 KUDC6619의 경우 현재 화학항생물질인 BTH와도 비슷한 효과를 보였다. KUDC6619는 대표적인 식용작물인 고추에서도 유도전신저항성의 향상에 대한 좋은 결과를 나타내었다. 따라서 사람과 동물에 대한 안전성, 식물 병원성 등 다양한 테스트를 진행한 후, 안정성이 확보된다면, KUDC6619는 식물의 ISR을 야기하는 생물농약 으로서의 높은 산업적 가치가 있을 것으로 보인다.
고창 부안 갯벌에 자생하는 칠면초의 근권 및 근면으로부터 내염성을 지니는 9 균주를 분리하였다. 16S rRNA 유전자를 이용한 계통분석으로 분리된 균주는 Vibrio 속과 Bacillus 속으로 분류되었다. 분리된 균주 중 Vibrio와 Bacillus로 나누어 각각 대표성을 나타낼 수 있는 균주를 선택하여 염 농도에 따른 최적 생장조건을 평가한 결과, 균주 JRS-1 (Vibrio neocaledonicus)은 총 염분 4-6%에서 높은 생장률을 보였다. 균주 JRL-2(Bacillus thuringiensis)는 염분 농도 증가에 따라 생장이 증가하였으며, 7%에서 최대 생장률을 보이고 8%에서는 감소하는 경향을 보였다. 분리된 균주들은 기존에 서식하던 토양의 염 농도인 3% (w/v) 보다 더 높은 염분에도 견딜 수 있는 내염성을 보였다. 또한 분리균주에 대한 생화학적 기질 이용 형태에 분석을 통해 triglyceride, ${\rho}$-nitrophenyl-${\alpha}$,$\text\tiny{D}$-glucoside, ${\rho}$-nitrophenyl-${\beta}$, $\text\tiny{D}$-glucoside 이용 등 식물과의 특이적인 상호작용을 나타내는 것으로 간주할 수 있는 반응들을 확인하였다.
구리 스트레스를 받는 식물에 구리 내성을 부여하며 생장을 촉진할 수 있는 여러 구리 내성 근권세균을 분리하였다. 분리균주 Pseudomonas veronii MS1과 P. migulae MS2는 금속 킬레이트제인 siderophore를 각각 0.13과 0.26 mmol/ml 생성하였으며 또한 20 mg/L Cu 수용액에서 각각 64.6과 77.9%의 구리에 대한 생물흡착능을 나타내었다. 구리는 생물체에서 산화스트레스를 유발할 수 있는 유해한 자유 라디칼 형성을 유도할 수 있다. MS1과 MS2 균주의 1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl 라디칼 제거능과 항산화능은 24시간 배양 후 대조군에 비해 각각 82.6과 78.1% 증가하였다. 이들은 식물에서 스트레스 호르몬인 에틸렌의 수준을 낮추는 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid deaminase 활성을 각각 7.10과 $6.42{\mu}mol$${\alpha}$-ketobutyrate mg/h 나타내었으며 한편 비생물적 스트레스 하의 식물 생장을 도울 수 있는 indole-3-acetic acid와 salicylic acid도 생성하였다. 이 모둔 결과들은 이 구리-내성 근권세균들이 식물에 구리 내성을 부여하며 생장을 촉진할 수 있다는 것을 가리킨다.
톱밥발효를 이용한 표고버섯의 지면재배방법은 적은 노동력을 소요하고 표고의 생산력을 증대시킬 수 있는 방법이다. 이 방법은 미생물에 의한 참나무 톱밥의 발효과정과 표고균사를 접종하고 생장시키는 과정의 두 단계로 나누어진다. 본 연구에서는 참나무 톱밥을 이용한 표고 지면재배과정의 각 단계에서 우점하는 주요 미생물을 확인하고 효율적인 표고버섯 재배를 위한 정보를 제공하고자 하였다. 발효과정이 진행되며 온도가 상승함에 따라 톱밥의 고온 세균의 비율은 10%에서 80%까지 증가하여 중온성 세균에서 고온성 세균으로 군집의 천이가 확인되었다. 16S rRNA 유전자를 이용한 T-RFLP 방법과 염기서열 분석 방법으로 참나무 톱밥 지면재배과정의 단계별 미생물 군집의 변화를 확인했다. 발효 전 참나무 톱밥시료에서는 중온성 세균인 Enterobacteriaceae 과의 세균이 우점(100%)하였고, 발효가 진행되며 Amycolatopsis (49.0%), Saccharopolyspora (26.5%) 등의 고온성 방선균으로 미생물 군집의 천이가 발생되었다. 특히, Amycolatopsis 속이 최고온도가 유지되는 발효과정 중에도 항상 우점한 결과를 고려하면 발효를 주도하는 미생물이라고 생각된다. 균사생장시기에서는 저온성 세균인 Leuconostoc이 우점(75.0%)하였다. 표고 균사의 활발한 성장을 위해서는 참나무 톱밥의 발효과정이 매우 중요하기 때문에 발효과정에서 우점한 고온성 방선균인 Amycolatopsis 속에 관한 다양한 연구가 필요할 것으로 생각된다.
콜라겐 함유량이 높은 한식메뉴에 대한 미생물학적 위해 평가를 위해 S. aureus와 Salmonella를 삼계탕, 어글탕, 오돌뼈 볶음, 전약, 족발에 접종하여 다양한 저장온도에서 세균수를 관찰하였다. $4^{\circ}C$의 저장온도에서는 5가지 콜라겐 함유식품에서 세균의 성장이 관찰되지 않았고, $10^{\circ}C$의 경우 삼계탕과 족발이 다른 식품에 비해 세균이 생장하는 패턴을 나타냈다. 저장온도 $20^{\circ}C$에서는 전약을 제외한 나머지 식품에서 세균이 생장하였고, $30^{\circ}C$에서도 전약만 세균수가 감소하는 것으로 관찰되었다. 5가지 콜라겐 함유식품 중 전약만 고온 저장온도에서 위해세균의 활성이 관찰되지 않고 감소하는 경향을 나타냈기 때문에 전약에 첨가된 정향, 대추, 계피, 생강, 후추에 대한 항균활성을 실험하였다. 그 결과 정향, 계피, 후추, 생강이 S. aureus에 대해 항균성을 보였고, Salmonella에 대해서는 정향과 계피만 항균력이 나타났으며, 대추는 항균능력이 없는 것으로 나타났다.
감귤 더뎅이병을 일으키는 E. fawcettii에 항균효과가 있는 식물근권세균 B. gladioli MRL408-3, TRH423-3, P. fluorescens THJ609-3, TRH415-2에 의해 감귤 더뎅이병이 감소하였다. 이들 식물근권세균을 전 처리한 Satsuma mandarin 감귤 잎에 감귤 더뎅이병균을 접종한 후 주사전자현미경을 이용하여 관찰하였다. 식물근권세균을 전 처리한 잎에서 무처리한 잎에 비해 감귤 더뎅이병의 병반수가 감소되었다. 특히 B. gladioli MRL408-3 균주를 전 처리한 식물에서 감귤 더뎅이병의 병반수가 뚜렷하게 억제되었다. 주사전자현미경을 통해 관찰 결과 식물근권세균을 전 처리한 감귤 잎 표면에서 병원균의 발아율과 발아관의 길이가 감소되는 것을 확인하였다. 시판 농약인 imibenconazole을 처리한 잎에서 감귤 더뎅이병균의 성장이 가장 뚜렷하게 억제되었는데, 이는 병반수가 가장 적게 형성된 것과 상통한다. 이들 결과를 통하여 식물근권세균에 의해 감귤 잎 표면에서 감귤 더뎅이병균의 발아와 생장이 억제되고 그 결과 감귤 더뎅이병의 발생이 감소되는 것으로 판단된다.
상추 균핵병균에 대하여 길항력을 나타내는 세균을 분리하기 위해 2007년부터 2008년에 걸쳐 초봄에 경기도 남양주시 관내 상추 시설재배지에서 균핵병이 발병한 포장의 토양을 수집하였다. 수집한 토양을 희석평판법을 이용하여 총 196개의 세균을 분리하였고, 분리한 세균을 실험실에서 균핵병균(Sclerotinia sclerotiorum)과의 대치배양을 통해 균사생장억제율이 80% 내외로 우수한 길항력을 나타내는 26개 균주를 선발하였다. 선발된 26개 균주를 16S rDNA염기서열분석으로 동정한 결과 Bacillus megaterium, B. cereus, B. muralis, B. velezensis, Arthrobacter nicotianae, A. oryzae, Pseudomonas fuscovaginae, P. flavescens, Stenotrophomonas maltophilia, Sphingobacterium faecium으로 동정되었다. 길항세균의 균사생장억제율이 높게 나타낸 10개 균주를 대상으로 여름철 포트실험을 통해 균핵 생존에 미치는 영향을 조사한 결과 B. cereus(C210)와 B. megaterium(DK6)이 각각 20%와 35%의 균핵 생존율을 나타냈다. 겨울철에 온실 내에서 포트실험을 통해 상추 균핵병에 대해 방제효과를 조사한 결과 대조구가 80%의 발병율을 나타냈으나, 26개 균주 중 9개 균주가 20% 정도의 발병율을 나타내 향후 상추 균핵병의 생물적 방제를 위한 길항세균으로서의 활용가치가 기대된다.
맥류세균성 줄무늬병균의 선택배양기(KM-1)를 개발하여 이병식물체 및 토양으로부터 Xanthomonas campestris pv. translucens를 선택적으로 분리할 수 있는 효율성을 검토하였다. KM-1배양기의 구성성분은 증류수 1 L당 lactose 10 g, D(+)trehalose 4.0 g, thiobarbituric acid 0.2 g, K\ulcornerHPO\ulcorner 및 KH\ulcornerPO\ulcorner 각각 0.8 g, yeast extract 30 mg, NH\ulcornerCl 1 g, cycloheximide 100 mg, tobramycin 8.0 mg, ampicillin 1.0 mg 및 Bacto agar 15 g이며 1 N NaOH로 pH 6.6으로 조절하였다. X. c. t.의 균주별 KM-1의 배양효율은 비선택성 농후배지인 Wilbrinks agar에 비하여 1.30정도였으며, 기타 토양전염성식물병원세균 Agrobacterium tumefaciens, Agrobacterium rhizogenes, Erwinia carotovora var. atroseptica, Erwinia carotovora var. carotovora, Corynebacterium insidiosum, 및 기타 토양생존 부생세균 Bacillus cereus, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fluorescens, and Pseudomonas putida 등의 생장을 완벽하게 억제하였다. KM-1의 저장기간(shelf-life)도 5$^{\circ}C$에서 2개월 동안 선택성을 유지하였다. 따라서 본 병원균의 전염원의 생존 등 발생생태연구에 활용될 수 있는 가치가 충분히 인정되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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