Plant growth-promoting microorganisms promote plant growth by supplying nutrients to roots and interacting with the intrinsic factors in plants through volatile organic compounds (VOCs). In this study, we evaluated the effect of UOS, plant growth-promoting fungi (PGPF) isolated from previous study, on the growth of Nicotiana tabacum L. var Xanthi nc. Phylogenetic analysis and GC-MS were used to identify the fungal species and the VOCs emitted by the UOS, respectively. The fresh weight of UOS-treated Nicotiana tabacum L. was 3.8 and 4.2-fold higher than that of the control groups grown in vertical and I-plates, respectively. Moreover, in the UOS-treated plants, the length of the primary root was half and the number of lateral roots were twice compared to those in control plants. The UOS was identified as Phoma sp. by studying spore and mycelial morphology and using phylogenetic analysis. GC-MS revealed that the VOC emitted by the UOS was hexamethylcyclotrisiloxane (D3). These results suggest that the UOS of Phoma sp. influences plant growth and root development through D3. We expect this UOS and its VOC, D3 to be utilized in the future to increase growth and enhance yield for other plants.
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 Korean Society of Crop Science Conference
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2017.06a
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pp.190-190
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2017
Chemical fertilizers have been used to increase crop production and contributed to escaping food shortages. However, excessive use of chemical fertilizers over a long period caused many problems such as environmental pollution and the hampered production potential of the land. Thus, it is necessary to develop eco-friendly bio-fertilizers that can replace the use of chemical fertilizers. Here, we tested the effect of some nitrogen-fixing microorganims on the plant growth promotion. Seventy free-living nitrogen fixing microorganisms were isolated from rhizosphere of crop cultivation fields, streamside soils and sludge in Ansung, Korea. Of them, three strains (NF2-4-1, Yeast; EMM409, Mesorhizobium; Gsoil662, Burkholderia) were selected to be most efficient in the capacity of N-fixing nitrogen based on colony forming cell assay in N-free media. To investigate the ability to promote plant growth, these strains were inoculated into the soil and cabbage were grown for 4 weeks in the grown chamber. Fresh weight, dry weight, and leaf area were measured from 4-week-old plants. Phenotypic analysis revealed that the growth of the plants inoculated with NF2-4-1 and EMM409 strains were significantly promoted compared to the mock-treated control plants, while Gsoil662-inoculated plants did not show statically significant promotion. These results indicate that these nitrogen-fixing microorganims can be used to develop plant growth promoting bio-fertilizers. Further analysis on nitrogen fixing level in soil by these strains will be tested.
Recently, strategies for controlling Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (Fol), the causal agent of Fusarium wilt of tomato, focus on using effective biocontrol agents. In this study, an analysis of the biocontrol and plant growth promoting (PGP) attributes of 11 isolates of loamy soil Bacillus spp. has been conducted. Among them, the isolates B.PNR1 and B.PNR2 inhibited the mycelial growth of Fol by inducing abnormal fungal cell wall structures and cell wall collapse. Moreover, broad-spectrum activity against four other plant pathogenic fungi, F. oxysporum f. sp. cubense race 1 (Foc), Sclerotium rolfsii, Colletotrichum musae, and C. gloeosporioides were noted for these isolates. These two Bacillus isolates produced indole acetic acid, phosphate solubilization enzymes, and amylolytic and cellulolytic enzymes. In the pot experiment, the culture filtrate from B.PNR1 showed greater inhibition of the fungal pathogens and significantly promoted the growth of tomato plants more than those of the other treatments. Isolate B.PNR1, the best biocontrol and PGP, was identified as Bacillus stercoris by its 16S rRNA gene sequence and whole genome sequencing analysis (WGS). The WGS, through genome mining, confirmed that the B.PNR1 genome contained genes/gene cluster of a nonribosomal peptide synthetase/polyketide synthase, such as fengycin, surfactin, bacillaene, subtilosin A, bacilysin, and bacillibactin, which are involved in antagonistic and PGP activities. Therefore, our finding demonstrates the effectiveness of B. stercoris strain B.PNR1 as an antagonist and for plant growth promotion, highlighting the use of this microorganism as a biocontrol agent against the Fusarium wilt pathogen and PGP abilities in tomatoes.
Bacillus amyloliquefaciens is an important plant disease-preventing and growth-promoting microorganism. B. amyloliquefaciens WS-8 can stimulate plant growth and has strong antifungal properties. In this study, we sequenced the complete genome of B. amyloliquefaciens WS-8 by Pacific Biosciences RSII (PacBio) Single Molecule Real-Time (SMRT) sequencing. The genome consists of one chromosome (3,929,787 bp) and no additional plasmids. The main bacteriostatic substances were determined by genome, transcriptome, and mass spectrometry data. We thereby laid a theoretical foundation for the utilization of the strain. By genomic analysis, we identified 19 putative biosynthetic gene clusters for secondary metabolites, most of which are potentially involved in the biosynthesis of numerous bioactive metabolites, including difficidin, fengycin, and surfactin. Furthermore, a potential class II lanthipeptide biosynthetic gene cluster and genes that are involved in auxin biosynthesis were found. Through the analysis of transcriptome data, we found that the key bacteriostatic genes, as predicted in the genome, exhibited different levels of mRNA expression. Through metabolite isolation, purification, and exposure experiments, we found that a variety of metabolites of WS-8 exert an inhibitory effect on the necrotrophic fungus Botrytis cinerea, which causes gray mold; by mass spectrometry, we found that the main substances are mainly iturins and fengycins. Therefore, this strain has the potential to be utilized as an antifungal agent in agriculture.
Ji Min Woo;Hyun Seung Kim;In Kyu Lee;Eun Jeong Byeon;Won Jun Chang;Youn Su Lee
The Plant Pathology Journal
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v.40
no.4
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pp.346-357
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2024
This study was carried out to screen the antifungal activity against Colletotrichum acutatum, Colletotrichum dematium, and Colletotrichum coccodes. Bacterial isolate GP-P8 from pepper soil was found to be effective against the tested pathogens with an average inhibition rate of 70.7% in in vitro dual culture assays. 16S rRNA gene sequencing analysis result showed that the effective bacterial isolate as Bacillus siamensis. Biochemical characterization of GP-P8 was also performed. According to the results, protease and cellulose, siderophore production, phosphate solubilization, starch hydrolysis, and indole-3-acetic acid production were shown by the GP-P8. Using specific primers, genes involved in the production of antibiotics, such as iturin, fengycin, difficidin, bacilysin, bacillibactin, surfactin, macrolactin, and bacillaene were also detected in B. siamensis GP-P8. Identification and analysis of volatile organic compounds through solid phase microextraction/gas chromatography-mass spectrometry (SPME/GC-MS) revealed that acetoin and 2,3-butanediol were produced by isolate GP-P8. In vivo tests showed that GP-P8 significantly reduced the anthracnose disease caused by C. acutatum, and enhanced the growth of pepper plant. Reverse transcription polymerase chain reaction analysis of pepper fruits revealed that GP-P8 treated pepper plants showed increased expression of immune genes such as CaPR1, CaPR4, CaNPR1, CaMAPK4, CaJA2, and CaERF53. These results strongly suggest that GP-P8 could be a promising biocontrol agent against pepper anthracnose disease and possibly a pepper plant growth-promoting agent.
You, Young-Hyun;Park, Jong Myong;Lim, Sung Hwan;Kang, Sang-Mo;Park, Jong-Han;Lee, In-Jung;Kim, Jong-Guk
Korean Journal of Microbiology
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v.52
no.1
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pp.32-39
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2016
Coastal plant species Tetragonia tetragonoides (Pall.) Kuntze native to the Dokdo islands was sampled and then 17 endophytic fungi were purely isolated based on morphological differences. The fungal isolates were characterized by their growth properties under NaCl concentration or pH gradient. Culture filtrates of the 17 fungal isolates were treated to Waito-c rice (WR) seedlings for verifying plant growth-promoting activity. As the results, YH103 strain showed the highest plant growth-promoting activity among them. Phylogenetic analysis of the isolates was done by the maximum likelihood method based on partial internal transcribed spacer region (ITS region: contaning ITS1, 5.8S, and ITS2), beta-tubulin (BenA), and calmodulin (CaM) gene sequences. Chromatographic analysis of the strain YH103 culture filtrate showed the existence of gibberellins ($GA_4$, $GA_7$, $GA_8$, and $GA_{19}$). Finally, the strain YH103 was identified as Aspergillus tubingensis by microscopic observation and molecular analysis and, to our knowledge, this is the first report of GAs producing A. tubingensis.
Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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1996.06c
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pp.692-700
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1996
The objective of this study is to develop a systematic purification plant using the metabolism of aerobic microorganisms. This system is subsequently aerated and continuously removes suspended solids and settling sludges caused by aerating pressure at the bottom of a lower pipe (i.e., Continuous Removal of Suspended solids and Settling sludges, CRSS). The CRSS plants are brought out by introducing fine air bubbles into the liquid phase of a lower pipe in the bio-reactor. These plant uses aeration pipe, with multiple inlets to sweep the floor of bio-reactor tank, instead of the conventional scraper mechanisms. The principal advantage of this system is that it can continuously remove very small or light particles that settles completely within a short time. Once the particles have been floated to the surface, they can be moved into the pipe and collected in the settling tank by sequently aerated pressure. The experimental results shows that about 99.0% of the biochemical oxygen demand(BOD), 99.3% of the suspended solid(SS), 92.3% of the total nitrogen(T-N), 99.0% of the turbidity(TU), 100% of the total coliform(TC)and ammonia was respectively removed during aerobic digestion for 9 days. These result indicates that the CRS S plants are very effective for reduction and deodorization of swine wastewater contaminants, and the efflux from CRS S can either be discharged in the river or used as nutrient solution of formulation for plant growth factories. The developed CRSS plant proved to be flexible and it can simply be adapted to any type of biological waste treatment problem.roblem.
A number of nitrogen-fixing microorganisms were isolated from roots of non-legumious crops and evaluated for their nitrogen-fixing ability on their host crops. The results are summarized as follows: 1. Among nitrogen-fixing isolates obtained from 9 different crops, several isolates showed relatively higher level of acetylene reduction activity on Spinach, Chinese cabbage, Cucumber, mustard and Egg plant. 2. When the isolates were inoculated into 4 host crops, a number of isolates were found to grow well on Spinach, Chinese cabbage and Cucumber, but particularly well on the former. 3. Results of this study suggest that nitrogen-fixing a symbiotic microorganisms are also present and able to grow well on roots of non-legumious crops, and stimulate plant growth by promoting growth and differentiation of roots.
Park, Jun-Kyung;Kim, JuEun;Lee, Chul-Won;Song, JaeKyeong;Seo, Sun-Il;Bong, Ki-Moon;Kim, Dae-Hyuk;Kim, Pyoung Il
Korean Journal of Organic Agriculture
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v.27
no.1
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pp.65-76
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2019
Bacillus genus are found abundantly in various sites and their secondary metabolites were used as potential agents in agriculture, notably plant growth promoting and bio-control. The objective of this study was to develop the culture conditions of GH1-13 strain including higher cell growth, stable endospore-forming and enhancement of potential agents which are related with plant growth promoting and phytopathogen suppression. The optimal carbon and nitrogen sources were determined by glucose and soy bean flour, respectively, then resulted in $7.5{\times}10^9cells/mL$, $6.8{\times}10^9\;endospore\;cells/mL$ and sporulation yield of 90% after 30 h cultivation in 500 L submerged fermenter at $37^{\circ}C$, pH 7.0. Cells and cell-free supernatant of GH1-13 strains showed the potent antifungal activity against phytopathogenic fungi of Colletotrichum gloeosporioides. It was also confirmed that indole-3-acetic acid (IAA) production of GH1-13 strain was greatly increased by addition of 0.3% tryptophan.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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