Auxin-producing antagonistic bacterium K11, which can inhibit Phytophtora capsici, was isolated from a local red-pepper field soil in Gyeong-buk. In order to check for additional PGPR(plant growth promoting rhizobacterium) functions of the strain K11, we confirmed siderophore and cellulase productions by CAS (chrome azurol S) blue agar and CMC plate with congo red, respectively. The strain K11 was identified as Bacillus licheniformis with 98% similarity on 16s rDNA comparison and Biolog analyses. B. licheniformis K11 promoted mung bean adventitious root induction and enhanced root growth of mung bean (160%), pea (150%), and Chinese cabbage (130%), Also, B. licheniformis K11 was able to effectively suppress (63%) P. capsici causing red-pepper blight in the pot in vivo test. Therefore, we could select a triple-functional PGPR which has auxin, siderophore, and cellulase producing ability for effective crops production in organic farming.
Park, Hyun-Gyu;Lee, Yong-Seong;Kim, Kil-Yong;Park, Yun-Serk;Park, Ki-Hyung;Han, Tae-Ho;Park, Chong-Min;Ahn, Young Sang
Horticultural Science & Technology
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v.35
no.1
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pp.11-20
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2017
The objective of this study was to determine whether inoculation with Bacillus licheniformis MH48 as a plant growth-promoting rhizobacterium (PGPR) could promote nutrient uptake of seedlings of the ornamental plant Camellia japonica in the Saemangeum reclaimed coastal land in Korea. B. licheniformis MH48 inoculation increased total nitrogen and phosphorus content in soils by 2.2 and 20.0 fold, respectively, compared to those without bacterial inoculation. In addition, B. licheniformis MH48 produced auxin, which promoted the formation of lateral roots and root hairs, decreased production of growth-inhibiting ethylene, and alleviated salt stress. Total nitrogen and phosphorus uptake of seedlings subjected to bacterial inoculation was 2.3 and 3.6 fold higher, respectively, than the control. However, B. licheniformis MH48 inoculation had no significant effect on the growth of seedlings. Our results suggest that inoculation with B. licheniformis MH48 can be used as a PGPR bio - enhancer to stimulate fine root development, promote nutrient uptake and alleviate salt stress in ornamental plant seedlings grown in the high-salinity conditions of reclaimed coastal land.
Bacillus lichemiformis Kll, a plant growth promoting rhizobacterium was reported as a producer of auxin, siderophore, as well as antifungal cellulase under some culture conditions. In vitro test, B. licheniformis Kll represented excellent antagonistic ability against Fusarium oxyspoum (KACC 40037), and showed broad spectrum against other phytopathogenic fungi. B. licheniformis Kll had cellulolytic activity toward not only carboxymethyl-cellulose (CMC) but also insoluble cellulose, such as fungal cell wall cellulose, filter paper (Whatman No. 1), and Avicel. In addition, we confirmed antifungal substance production by butanol-extract methods. The strain produced optimally the antifungal substance when it was cultivated at pH 9.0, 30${\circ}$C for 4 days on nutrient medium. The biological control mechanisms of B. lichemiformis Kll were caused by antifungal substance, cellulase and siderophore against phytopathogenic fungi.
Kim, Yo-Hwan;Lim, Jong-Hui;An, Chang-Hwan;Jung, Byung-Kwon;Kim, Sang-Dal
Journal of Applied Biological Chemistry
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v.55
no.1
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pp.47-53
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2012
Increasing concerns over green farming technology, plant growth promoting rhizobacterium (PGRP) having growth promoting as well as plant disease suppressing properties was recently preferred to use for biological control of plant pathogens infecting plant. We measured the influence of the selected microbial consortium agents-a mixture of PGPR strains-, commercial bio-fungicide, and chemical pesticides on soil microbial community in red pepper field. The activities of soil enzyme such as dehydrogenase, urease, phosphatase, ${\beta}$-glucosidase, and cellulase were analyzed to investigate that of soil microbial community. We also measured plant length, main stem, stem diameter, number of branches and yields of red-pepper in order to observe the red pepper growth promotion. The results of measuring enzyme activities were 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 $g^{-1}h^{-1}$, and cellulase 86.1597 ${\mu}g$ glucose $g^{-1}h^{-1}$ in the soil treated with the microbial consortium agents, so it came out to be very active in the soil. Observing the growth of red-peppers, the main-stem length and the stem diameter were 6.1% and 8.1% higher in the soil treated with the selected microbial consortium agent than the chemical pesticides. After harvesting, yields were 7.3% higher in the soil treated with selected microbial consortium agents than the chemical pesticides. These results showed that microbial consortium agents contribute to increasing soil microbial diversity, growth promoting, and yield of red pepper.
Kim, WonChan;Seo, SangHyun;Lee, ChangHee;Park, JunHong;Kang, SangJae
Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
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v.49
no.3
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pp.251-258
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2016
A rhizobacterium LPN-2, which showed strong antifungal activity and auxin producing ability, was isolated from a farmland in North Gyeongsang Province, South Korea. Based on analysis of the 16S rDNA sequence, strain LPN-2 was identified as a novel strain of Burkholderia and was designated as Burkholderia sp. LPN-2. In vitro experiments showed that the isolated stain LPN-2 significantly produced auxin within 48 hr incubation. In order to check for PGPR function we performed in vivo growth promoting test in different crops, including mung bean, pea and cabbage. Application of Burkholderia sp. LPN-2 showed dramatic growth promoting effect on all the tested plants. We also confirmed siderophore and cellulase productions by Burkholderia sp. LPN-2 using CAS blue agar and CMC plate test. Further treatment with LPN-2 and the crude culture broth was effective in suppressing anthracnose in vitro test and also reduced incidence and severity of anthracnose in apple and pepper. Taken together, we conclude that Burkholderia sp. LPN-2 might be used as organic fertilizer for effective crop production in organic farming.
Proceedings of the Plant Resources Society of Korea Conference
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2010.05a
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pp.17-17
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2010
Ethylene, known as a stress hormone regulate wide developmental processes including germination, root hair initiation, root and shoot primordial formation and elongation, leaf and flower senescence and abscission, fruit ripening. The acceleration of ethylene biosynthesis in plant associated with environmental and biological stresses. 1-Aminocycloprophane-1-carboxlyate deaminase(ACCD) is an enzyme that cleaves ACC into and ammonia, a precursor of the plant hormone ethylene. Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) having ACCD can decrease endogenous ACC level of tissue, resulting in reduced production of ethylene in plants. ACC deaminse was a key enzyme for protect stressed plants from injurious effects of ethylene. ACCD gene was encoded from Pseudomonas flourescens, PGPR and was cloned in Escherichia coli. We expressed the recombinant ACCD(rACCD) containing 357 amino acids with molecular weight 39 kDa that revealed by SDS-PAGE and western blot. The rACCD was purified by Ni-NTA purification system. The active form of rACCD having enzyme activity converted ACC to a-ketobutyrate. The optimal pH for ACC deaminase activity was pH 8.5, but no activity below pH 7.0 and a less severe tapering activity at base condition resulting in loss of activity at over pH 11. The optimal temperature of the enzyme was $30^{\circ}$ and a slightly less severe tapering activity at 15 - 30$^{\circ}$, but no activity over $35^{\circ}$. P. flourescens ACC deaminase has a highly conserved residue that plays in allowing substrate accessibility to the active sites. The enzymatic properties of this rACCD will provide an important reference for analysis of newly isolated ACCD and identification of newly isolated PGPR containing ACCD.
Kang, Sang-Mo;Khan, Abdul Latif;You, Young-Hyun;Kim, Jong-Guk;Kamran, Muhammad;Lee, In-Jung
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.24
no.1
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pp.106-112
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2014
Very few plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) are known to produce gibberellins (GAs). The current study aimed to isolate a phytohormone-producing PGP rhizobacterium from soil and assess its potential to enhance plant growth. The newly isolated bacterium was identified as Leifsonia soli sp. SE134 on the basis of partial 16S ribosomal RNA gene sequence. Application of L. soli culture filtrate significantly increased the biomass, hypocotyl, and root lengths of cucumber seeds as compared with non-inoculated sole medium and distilled water treated controls. Furthermore, the PGPR culture was applied to the GA-deficient mutant rice cultivar Waito-C. Treatment with L. soli SE134 significantly increased the growth of Waito-C rice seedlings as compared with controls. Upon chromatographic analysis of L. soli culture, we isolated, detected and quantified different GAs; namely, $GA_1$ ($0.61{\pm}0.15$), $GA_4$ ($1.58{\pm}0.26$), $GA_7$ ($0.54{\pm}0.18$), $GA_8$ ($0.98{\pm}0.15$), $GA_9$ ($0.45{\pm}0.17$), $GA_{12}$ ($0.64{\pm}0.21$), $GA_{19}$ ($0.18{\pm}0.09$), $GA_{20}$ ($0.78{\pm}0.15$), $GA_{24}$ ($0.38{\pm}0.09$), $GA_{34}$ ($0.35{\pm}0.10$), and $GA_{53}$ ($0.17{\pm}0.05$). Plant growth promotion in cucumber, tomato, and young radish plants further evidenced the potential of this strain as a PGP bacterium. The results suggest that GA secretion by L. soli SE134 might prove advantageous for its ameliorative role in crop growth. These findings can be extended for improving the productivity of different crops under diverse environmental conditions.
The role of soil microorganisms, specifically rhizobacteria, in the development of rhizoremediation techniques is important to speed up the process and to increase the rate of mobilization or absorption of heavy metals to the plant. In this study, Methylobacterium sp. SY-NiR1 was isolated from the rhizosphere soils of plants in oil and heavy metal-contaminated soil. Based on its pink pigmented colony, rod-shape cells, and belonging in $\alpha-Proteobacteria$, Methylobacterium sp. SY-NiR1 is considered a pink-pigmented facultative methylotroph. SY-NiR1 had the ability to produce indole acetic acid which is one of phytohormones. This bacterium showed resistance against multiple heavy metals such as Cd, Cr, Cu, Pb, Ni, Zn, and the order of its resistance based on $EC_{50}$ was Zn > Ni > Cu > Pb > Cd > Cr. Therefore, Methylobacterium sp. SY-NiR1 can stimulate seed germination and plant growth in soil contaminated with heavy metals.
Kim, Ji-Seong;Lee, Jeongeun;Lee, Chan-Hui;Woo, Su Young;Kang, Hoduck;Seo, Sang-Gyu;Kim, Sun-Hyung
The Plant Pathology Journal
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v.31
no.2
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pp.195-201
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2015
Plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) are known to confer disease resistance to plants. Bacillus sp. JS demonstrated antifungal activities against five fungal pathogens in in vitro assays. To verify whether the volatiles of Bacillus sp. JS confer disease resistance, tobacco leaves pre-treated with the volatiles were damaged by the fungal pathogen, Rhizoctonia solani and oomycete Phytophthora nicotianae. Pre-treated tobacco leaves had smaller lesion than the control plant leaves. In pathogenesis-related (PR) gene expression analysis, volatiles of Bacillus sp. JS caused the up-regulation of PR-2 encoding ${\beta}$-1,3-glucanase and acidic PR-3 encoding chitinase. Expression of acidic PR-4 encoding chitinase and acidic PR-9 encoding peroxidase increased gradually after exposure of the volatiles to Bacillus sp. JS. Basic PR-14 encoding lipid transfer protein was also increased. However, PR-1 genes, as markers of salicylic acid (SA) induced resistance, were not expressed. These results suggested that the volatiles of Bacillus sp. JS confer disease resistance against fungal and oomycete pathogens through PR genes expression.
Root discs of 4-year-old ginseng, Panax ginseng C. A. Meyer, were inoculated with the higher($10^8$ colonyforming units(CFU)/ml) and lower($10^6\;or\;10^5$ CFU/ml) initial inoculum levels of a plant-growth promoting rhizobacterium(PGPR), Paenibacillus polymyxa GBR-1 to examine rot symptom development and bacterial population changes on the root discs. At the higher inoculum level, brown rot symptoms developed and expanded on the whole root discs in which the bacterial population increased continuously up to 4 days after inoculation. In light and electron microscopy, ginseng root cells on the inoculation sites were extensively decayed, which were characterized by dissolved cell walls and destructed cytoplasmic contents. However, no rot symptoms were developed and the bacterial population increased only during the initial two days of inoculation at the lower inoculum level($10^6$ CFU/ml) of P. polymyxa GBR-1. At the lower inoculum level($10^5$ CFU/ml), boundary layers with parallel periclinal cell divisions, structurally similar to wound periderm, were formed internal to the inoculation sites, beneath which the cells were intact containing numerous normal-looking starch granules and no disorganized cell organelles, suggesting that these structural features may be related to the suppression of symptom development, a histological defense mechanism.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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