본 연구에서는 키다리병에 심하게 감염된 종자를 prochlornz EC와 fludioxonil FS을 혼용하여 종자소독 효과를 증진시키기 위해 혼용처리 시 병원균 균사 및 포자 억제효과를 분석하고 혼용조건을 설정 하였다. 균사생장 억제 검정에서는 단제 사용 시 prochloraz는 $10{\mu}g$/ml 처리에서 100% 억제한 반면 fludioxonil은 $80{\mu}g$/ml 처리에서 33.3%의 억제율을 나타내었고, 두 가지 살균제의 혼용 시 각각 $5{\mu}g$/ml씩 혼용처리에서 100% 억제하였다. 포자발아 억제 검정의 경우 prochloraz $40{\mu}g$/ml 단독 처리에서 81.4% 발아를 억제하였지만 prochloraz와 fludioxonil 각각 $10{\mu}g$/ml 혼용처리에서는 99.2%의 억제율을 보였다. 감염종자를 대상으로 혼용침지소독 시 prochloraz $125{\mu}l$/ml와 fludioxonil $50{\mu}l$/ml 혼용 침지할 경우 발병율이 2.1%로 높은 방제 효과를 보이고 입모율에는 영향을 미치지 않았지만 prochloraz 농도가 높아질수록 입모율이 낮아지는 경향이 있었다. 침지시간이 길고 온도가 높을수록 키다리병 방제효과가 증진된 반면 $35^{\circ}C$ 이상에서는 입모율이 80% 내외로 낮아지는 경향을 보였는데 관행방법인 prochloraz $125{\mu}l$/ml 단독으로 $30^{\circ}C$에서 48시간침지 시 57.6%의 방제가를 나타낸 반면 prochloraz $125{\mu}l$/ml와 fludioxonil $50{\mu}l$/ml를 혼용하여 $30^{\circ}C$에서 48시간 첨지할 경우 방제가 96.7%, 입모율 88.0%로 키다리병 방제에 효과적이면서 식물체에 안정적인 방제효과를 나타내었다.
친환경 농법이 대두되면서 식물 병원균에 대한 길항능과 식물생장 촉진능을 동시에 가지는 plant growth promoting rhizobacterium (PGRP)을 이용해 식물병을 방제하는 미생물 농법이 선호되고 있다. 본 연구에서는 토양비옥도 지표효소로 알려진 5종의 토양효소활성 측정을 이용해 plant growth promoting rhizobacterium 균주인 Bacillus subtilis AH18, Bacillus licheniformis K11, Pseudomonas fluorescens 2112를 조합한 복합미생물제제와 시판중인 미생물농약, 화학농약을 처리한 고추경작지에서 토양미생물상을 분석하고 고추의 생장 및 수확량을 측정하여 메타지노믹스를 이용한 토양미생물 다양성 연구의 기초자료로 사용하고자 하였다. 토양효소활성의 측정에서 복합미생물제제 처리구가 dehydrogenase 3.5584 ${\mu}g$ TPF $g^{-1}h^{-1}$, urease 15.8689 ${\mu}g$$NH_4{^-}N$$g^{-1}h^{-1}$, phosphatase 0.5692 ${\mu}g$ PNP $g^{-1}h^{-1}$, ${\beta}$-glucosidase 2.4785 ${\mu}g$ PNP $g^{-1}h^{-1}$, cellulase 86.1597 ${\mu}g$ glucose $g^{-1}h^{-1}$의 수치를 나타내 타처리구보다 높은 활성을 보여 토양미생물상의 다양성이 증대됨을 확인하였다. 또한, 고추의 생장촉진도측정에서 복합미생물제제가 타처리구에 비해 주경장에서 최대 6.1%, 경경에서 최대 8.1%의 생장촉진능을 보여 복합미생물제제의 생장촉진능을 확인하였다. 생고추의 수확량 측정에서는 복합미생물제제가 무처리구를 기준으로 했을 때 14%의 수확량 증대효과를 나타내었고, 화학농약 처리구보다도 7.3%의 증대효과를 나타내어 복합미생물제제에 의한 수확량 증대효과도 확인하였다. 따라서 본 연구에 사용된 복합 미생물컨소시움제제가 고추경작지 토양의 미생물상 다양성 증가와 고추의 생장촉진 및 수확량 향상 모두에 기여함을 알 수 있었다.
생물적 방제균인 Pseudomonas chlororaphis O6는 phenazine, protease와 HCN 등과 같은 여러 가지 2차 대사 산물들을 분비하여 식물병원균의 생육을 억제하였다. 또한 O6 균을 밀종자에 접종하였을 때, F. culmorum에 의한 뿌리 썩음병을 방제하는 효과가 있었다. 오이 뿌리 분비액내의 주 유기산은 fumaric acid, malic acid, benzoic acid, succinic acid 였고, 당으로는 glucose와 fructose가 검출되었으며, 유기산의 농도는 당의 농도보다 10배 정도 높았다. O6 균은 오이 뿌리 분비액을 영양원으로 하는 배지에서 생육하였다. 유기산을 흡수하는데 관여할 것으로 추정되는 O6 균의 dctA 유전자는 1,335 bp의 open reading frame을 가지고 있었으며, 444개의 아미노산으로 구성된 약 47 kD 의 pI가 8.2인 단백질을 암호화하였다. DctA 단백질은 10개의 putative trans-membrane domains를 가지고 있어, 세포막에 내재된 단백질로 추정되었다. 오이의 뿌리 분비액 중 유기산이 O6 균의 뿌리 정착에 중요한 물질로 작용한다면 본 연구에 의해 클로닝된 dctA 유전자는 식물 정착이나 생물적 방제균의 유용 형질의 발현을 연구하는데 중요한 유전자로 이용될 수 있을 것이다.
Solanum stoloniferum은 가지과에 속하는 4배체 감자 야생종 중의 하나로 감자 육종에서 다양한 병원균에 대한 저항성으로 인하여 좋은 재료로 활용되고 있다. 하지만, 감자와의 생식적 장벽으로 인하여 감자와 직접적인 교배를 통해 육종을 할 수 없어 이를 극복하기 위해 체세포 융합 등의 방법이 이용될 수 있다. 세포 융합 이후에는 분자마커를 이용하여 적합한 융합체 선발이 필요한데 이를 위해 본 연구에서는 S. stoloniferum 특이적 마커를 개발하기 위하여 S. stoloniferum의 엽록체 전장 유전체 정보를 분석하고 이를 기반으로 한 마커를 개발하였다. S. stoloniferum의 cpDNA 총 길이는 155,567 bp이고, 6개의 다른 Solanum 종과의 비교를 통해 S. stoloniferum가 S. berthaultii와 가장 가까운 유연관계인 것을 확인하였다. 다섯 종의 Solanum과의 엽록체 전장 유전체 다중 정렬에서는 S. stoloniferum 특이적인 6개의 InDel과 39개의 SNP를 구명하였으며, 이 정보를 이용하여 최종적으로 네개의 S. stoloniferum 특이적인 PCR 기반의 분자마커를 개발하였다. 이 마커들은 적절한 체세포 융합체를 선발하고 S. stoloniferum을 이용한 감자 품종 육성에 기여할 수 있을 것이다.
Solanum hougasii는 감자 야생종 중의 하나로 다양한 종류의 병원균에 대해 저항성을 가지고 있어 감자 육종에서 중요한 재료로 이용되고 있다. S. hougasii는 이질6배체이나 4배체인 감자와 EBN이 4로 같아 직접적인 교배로 육종에 활용될 수 있다. 본 연구에서는 NGS 기술에 의해 완성된 S. hougasii의 엽록체 전장 유전체(cpDNA)와 이를 다른 Solanum종과의 비교를 통해 개발한 분자마커에 대해 보고하였다. S. hougasii의 전체 cpDNA의 크기는 155,549 bp였으며 그 구조는 다른 Solanum 종과 매우 유사하였다. S. hougasii의 cpDNA와 가지과에 속하는 10개 종의 cpDNA 코딩서열을 이용하여 분석한 계통수에서는 S. hougasii와 S. stoloniferum이 거의 동일한 유전체 구성을 보였으며, 다음으로 S. berthaultii 및 S. tuberosum과 유연관계가 가까운 것으로 확인되었다. S. hougasii와 다른 다섯 종의 Solanum과의 전체 cpDNA 다중 정렬을 통해 S. hougasii 특이적인 다섯 개의 InDel과 43개의 SNP 영역을 구명하였으며 이를 기반으로 최종적으로 PCR을 기반으로 한 네 개의 S. hougasii 특이적 마커를 개발하였다. 본 연구의 결과는 Solanum 종들을 대상으로 한 조금 더 세부적인 진화적 그리고 육종적 측면에서의 연구에 기여를 할 수 있을 것이다.
난균류에 속하는 Phytophthora spp.와 pythium spp.에서 분비되는 단백질인 elicitin은 식물과 병원균과의 비친화적 관계에서 과민감반응을 유도하는 인자로 알려져 왔다. 국내에서 수집된 5종의 Phytophthora spp로부터 분리된 elicitin들은 무, 배추, 고추에서 과민감 반응을 유도 하였으나 오이, 토마토에서는 볼 수 없었다. 특히 지금까지 보고가 되지않은 P. cambivora KACC 40160균주의 배양액으로부터 ion exchange와 gel filtration을 이용하여 고추에 과민감반응을 유도하며 분자량이 10kDa인 새로운 elicitin을 순수분리 하여 cambivorein이라 명명 하였다. 분리된 cambivorein의 N-말단 아미노산 서열분석 결과 ${\beta}-isoform$의 특징인 13번째 아미노산이 Iysine을 가지고 있었으며 기존의 다른 종류의 elicitin과는 다른 아미노산으로 구성되어 있었다.
인공핵산 분해효소로서 일련의 3,6-bis(6'-methyl-2'-pyridyl)pyridazine, ($L^{1}$)과 3,6-bis-(2'-pyridyl)pyridazine, ($L^{2}$)을 리간드로 한 몇가지 전이금속 착화합물, $1{\sim}8$을 합성하여 X-ray 결정구조를 확인한 다음, 핵산 모델 화합물과의 가수분해 반응성을 위시하여 논잡초에 대한 살초활성과 식물성 병원균에 대한 살균활성 등을 각각 검토하였다. 그 결과, $L^{2}$-Zn 착물, 8이 무촉매시 보다 빠른 가수분해 반응성을 나타내었으며, 살초활성에서는 $L^{2}$-Ni(II) 및 Co(II) 착물인 5와 6이 벼 (ORY, Oryzar sativa L.)에 대한 선택성을 나타내었을 뿐만 아니라, 올챙이고랭이(SCP, Scriptus juncoids)에 높은 살초활성을 보였다. 그리고 살균활성에서는 $L^{1}$-Co(II) 및 Zn(II) 착물인 2와 4를 위시하여 특히, $L^{1}$ 및 $L^{2}$가 도열병균 MAG (Magnaporthe grisea)에 대하여 90%이상의 살균활성을 나타내었다.
3-Hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A (HMG-CoA) 환원효소는 식물의 병원균 방어물질 (phytoalexin), 광합성 색소 (the phytol of chlorophyll), 성장 호르몬 (abscisic acid와 gibberellin 등) 및 스테롤 (phytosterol) 등의 생합성에 관여하는 주효소이다. 암조건 하에서 발아 후 4일째의 벼 유묘 microsome을 재료로 비이온성 detergent 인 Brij W-1 (final 0.4%)을 사용하여 가용화 시킨 후, DEAE-Sephadex A-50 크로마토그래피 칼럼과 hexaneagarose를 matrix로 기질인 HMG-CoA를 결합시켜 제조한 친화성 크로마토그래피 칼럼을 이용하여 세포막 결합효소인 HMG-CoA 환원효소를 정제하였다. 정제된 HMG-CoA 환원효소의 최종 회수율은 7.14% 였고, 분자량은 10% SDS-PAGE에서 55 kDa이였다 HMG-CoA 환원효소의 최적 반응 온도는 $37^{\circ}C$, 최적 반응 pH는 6.9였고, 기질인 HMG- CoA에 대한 HMG-CoA 환원효소의 $K_m$ 및 $V_{max}$ 값은 $180\;{\mu}M$과 107 pmol/mg, 수소공여체인 NADPH에 대한 $K_m$과 $V_{max}$값은 $810\;{\mu}M$과 32.1 pmol/min/mg이였다.
본 연구는 전자빔 조사에 따른 잿빛곰팡이병 방제효과와 절화 장미의 수확 후 품질을 알아보고자 수행하였다. 10MeV 전자가속기를 이용하여 0.1, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1, 2, 10, 20kGy로 조사했을 때 전자빔 선량이 높아짐에 따라 Botrytis cinerea 포자 발아와 균사 생장은 억제되었다. 전자빔 조사가 B. cinerea 포자 발아와 균사 생장에 미치는 영향을 비교했을 때, 포자 발아를 50% 억제하는 선량은 2.02kGy, 균사 생장을 50% 억제하는 선량은 0.89kGy였으므로 포자가 균사에 비해 전자빔에 대한 저항성이 더 높았다. 전자빔 조사후 배양온도에 따른 B. cinerea 균사 생장을 비교한 결과 잿빛곰팡이병균에 대한 전자빔 효과는 배양온도가 낮아질수록 증가하였으며, 특히 $10^{\circ}C$에서 가장 높은 균사 생장 억제효과를 보였다. 토마토 유묘를 이용하여 전자빔의 in vivo 살균활성을 검정한 결과 전자빔 선량이 높아짐에 따라 방제효과도 증가하였다. 절화 장미는 전자빔 선량이 높아짐에 따라 절화수명 및 생체중의 감소, 개화 지연 등을 보였으며, 'Decoration', 'Il se Bronze', 'Queen Bee', 'Revue'는 0.4kGy이하에서 전반적인 절화품질이 유지되었지만 'Vivian'은 0.2kGy 이하에서만 절화품질이 유지되어 장미 품종에 따라 전자빔에 대한 감수성이 다르게 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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