A bacterial strain CH-67 which exhibits antagonism towards several plant pathogenic fungi such as Botrytis cinerea, Fulvia fulva, Rhizoctonia solani, Sclerotinia sclerotiorum, Colletotrichum sp. and Phytophthora sp. was isolated from forest soil by a chitin-baiting method. This strain was identified as Burkholderia cepacia complex (Bcc) and belonging to genomovar IX (Burkholderia pyrrocinia) by colony morphology, biochemical traits and molecular method like 16S rRNA and recA gene analysis. This strain was used to develop a bio-fungicide for the control of tomato leaf mold caused by Fulvia fulva. Various formulations of B. pyrrocinia CH-67 were prepared using fermentation cultures of the bacterium in rice oil medium. The result of pot experiments led to selection of the wettable powder formulation CH67-C containing modified starch as the best formulation for the control of tomato leaf mold. CH67-C, at 100-fold dilution, showed a control value of 85% against tomato leaf mold. Its disease control efficacy was not significantly different from that of the chemical fungicide triflumidazole. B. pyrrocinia CH-67 was also effective in controlling damping-off caused by Rhizoctonia solani PY-1 in crisphead lettuce and tomato plants. CH67-C formulation was recognized as a cell-free formulation since B. pyrrocinia CH-67 was all lethal during formulation process. This study provides an effective biocontrol formulation of biofungicide using B. pyrrocinia CH-67 to control tomato leaf mold and damping-off crisphead lettuce and tomato.
Kim, Yeong Seok;Ngo, Men Thi;Kim, Bomin;Han, Jae Woo;Song, Jaekyeong;Park, Myung Soo;Choi, Gyung Ja;Kim, Hun
The Plant Pathology Journal
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제38권5호
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pp.461-471
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2022
Erwinia amylovora is a causative pathogen of fire blight disease, affecting apple, pear, and other rosaceous plants. Currently, management of fire blight relies on cultural and chemical practices, whereas it has been known that few biological resources exhibit disease control efficacy against the fire blight. In the current study, we found that an SFC20201208-M01 fungal isolate exhibits antibacterial activity against E. amylovora TS3128, and the isolate was identified as a Penicillium brasilianum based on the 𝛽-tubulin (BenA) gene sequence. To identify active compounds from the P. brasilianum culture, the culture filtrate was partitioned with ethyl acetate and n-butanol sequentially. From the ethyl acetate layer, we identified two new compounds (compounds 3-4) and two known compounds (compounds 1-2) based on spectroscopic analyses and comparison with literature data. Of these active compounds, penicillic acid (1) exhibited promising antibacterial activity against E. amylovora TS3128 with a minimal inhibitory concentration value of 25 ㎍/ml. When culture filtrate and penicillic acid (125 ㎍/ml) were applied onto Chinese pearleaf crab apple seedlings prior to inoculation of E. amylovora TS3128, the development of fire blight disease was effectively suppressed in the treated plants. Our results provide new insight into the biocontrol potential of P. brasilianum SFC20201208-M01 with an active ingredient to control fire blight.
Pseudomonas tolaasii에 의해 발생하는 세균갈색무늬병은 버섯재배에서 문제가 되는 대표적인 병해이다. 본 연구에서는 세균갈색무늬병의 생물학적 방제법에 이용할 수 있는 독소저해균의 항균활성과 선발된 독소저해균에 대해 폿트수준의 생물검정 실험을 실시하였다. 재배중인 느타리버섯 폐면배지와 양송이 퇴비에서 세균갈색무늬병원균이 분비하는 독소(tolaasin)를 가장 강하게 억제하는 미생물 HC1를 선발하였으며, 생리 생화학적 실험과 유전적 실험결과 HC1균주는 Pseudomonas sp.로 동정되었다. 생물검정을 위하여 독소분해균 Pseudomonas sp. HC1을 양송이, 팽이, 느타리에 처리한 결과 각각 69%, 68%, 55%의 방제효과를 보였다. 따라서 Pseudomonas sp. HC1이 버섯 세균갈색무늬병 방제를 위해 합성농약을 대체할 수 있는 친환경적인 방제방법이 될 수 있을 것으로 생각된다.
Plasmodiophora brassicae에 의한 배추 뿌리혹병은 배추뿐만 아니라 순무, 양배추에 발병하여 큰 피해를 주는 병원균이다. 배추 뿌리혹병균에 길항효과가 있는 미생물을 선발하기 위하여 배추 조직에서 분리한 Flavobacterium hercynium EPB-C313 균주의 항균활성 검정을 하였고, 포장시험을 통하여 배추 뿌리혹병에 대한 방제효과를 조사하였다. F. hercynium EPB-C313의 균체, 배양액, 배양여액를 배추 뿌리혹병 휴면포자와 혼합 처리하여 24시간 후 조사하였을 때 각각 90.4%, 36.8% 및 26.0%의 휴면포자가 불활성화 되었다. 온실 포트검정에서는 배추의 어린묘를 F. hercynium EPB-C313 배양액에 침지한 후 정식하면 뿌리혹 형성 억제율이 100%로 대조약제 fluazinam액상수 화제의 91.7%보다 우수한 효과를 나타내었다. 배추 뿌리혹병이 50% 이상 발병되었던 재배포장에 F. hercynium EPB-C313 혼합펠렛을 토양혼화 하고, F. hercynium EPBC313 배양액의 유묘관주 및 정식 10일 후 1회 토양관주하면 63.7%의 방제효과를 보였다. 이상의 결과로 볼 때 F. hercynium EPB-C313 균주는 매우 유용한 배추 뿌리혹병 생물적 방제제로 판단된다.
딸기 근권에서 분리한 내생균 중 고추역병균 방제 및 고추생육촉진 효과가 우수한 균주를 선발하였다. Pseudomonas fluorescen EP103으로 명명된 내생균주는 다른 내생균주와 비교하여 식물의 뿌리 길이와 생체 중이 크게 증가하였다. 고추역병에 대한 온실검정에서 EP103처리는 방제가 78.7%을 나타냈으며 항균력 실험결과 고추역병균을 직접 억제하지는 않았다. EP103이 처리된 고추에서는 PR1, PR10등의 병저항성 유전자가 발현되었으며 EP103의 PCR분석 결과 피올테오린, 파이로니트린, 하이드로젠 싸이아나이드, 오르화미드 등의 유용유전자를 함유하고 있음이 밝혀졌다. 따라서 본 균주는 고추역병의 생물 방제용으로 활용할 가치가 있는 것으로 판단된다.
Seo, Hye Jeong;Park, Ae Ran;Kim, Seulbi;Yeon, Jehyeong;Yu, Nan Hee;Ha, Sanghyun;Chang, Ji Yoon;Park, Hae Woong;Kim, Jin-Cheol
The Plant Pathology Journal
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제35권6호
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pp.662-673
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2019
Root-knot nematodes (RKNs) are among the most destructive plant-parasites worldwide, and RKN control has been attempted mainly using chemical nematicides. However, these chemical nematicides have negative effects on humans and the environment, thus necessitating the search for eco-friendly alternative RKN control methods. Here, we screened nematicidal lactic acid bacteria (LAB) isolated from kimchi and evaluated their efficacy as biocontrol agents against RKNs. Of 237 bacterial strains, Lactobacillus brevis WiKim0069 showed the strongest nematicidal activity against the second-stage juveniles (J2) of Meloidogyne incognita, M. arenaria, and M. hapla and inhibited the egg hatch of M. incognita. The culture filtrate of WiKim0069 had a pH of 4.2 and contained acetic acid (11,190 ㎍/ml), lactic acid (7,790 ㎍/ml), malic acid (470 ㎍/ml), and succinic acid (660 ㎍/ml). An artificial mixture of the four organic acids produced by WiKim0069 also induced 98% M. incognita J2 mortality at a concentration of 1.25%, indicating that its nematicidal activity was derived mainly from the four organic acids. Application of WiKim0069 culture filtrate suppressed the formation of galls and egg masses on tomato roots by M. incognita in a dose-dependent manner in a pot experiment. The fermentation broth of WiKim0069 also reduced gall formation on melon under field conditions, with a higher efficacy (62.8%) than that of fosthiazate (32.8%). This study is the first report to identify the effectiveness of kimchi LAB against RKNs and to demonstrate that the organic acids produced by LAB can be used for the RKN management.
Xanthomonas oryzae pv. oryzae에 의해서 발생하는 벼 흰잎마름병은 세계적으로 벼 재배지역에서 큰 피해를 주고 있다. 그러나, 이 병의 효과적인 방제 수단은 적은 실정이다. 본 연구에서는 국내 벼 재배지의 관개수에서 분리한 Xoo 파지를 이용하여 흰잎마름병을 생물적으로 방제하고자 하였다. 먼저 포장에서의 사용가능성을 확인하기 위하여 pH, 온도, 자외선에 대한 Xoo 파지의 안정성을 조사하였다. Xoo 파지는 pH 5-pH 10 사이에서는 안정적이었고, $50^{\circ}C$에서 1시간 이상 처리시 대부분 불활성화 되었다. 자외선을 조사하였을 때는 약 2분간의 노출에서도 불활성화 되었다. 벼의 유묘에 살포한 파지는 세균이 없이도 7일간 벼 잎에서 활성을 유지하였고, 스킴 밀크에 혼합하여 살포하면 PBS 완충액에 넣어 살포한 것 보다 10배 이상의 생존율을 보였다. 그러나 이러한 생존율의 증가에도 불구하고 포장에서의 방제효과는 저조하였다. 하지만 파지 혼합액을 Tecloftalam WP, ASM 등과 혼합하여 동시에 살포하면 방제효과가 월등히 증가하였다. 이상의 결과는 Xoo 파지가 흰잎마름병의 방제에 사용될 수 있으며, 약제의 사용 빈도나 농도를 줄여 줄 수 있을 것임을 의미한다.
P. tolaasii에 의해 발생하는 세균갈색무늬병은 버섯재배에서 문제가 되는 대표적인 병해이다. 본 연구에서는 세균갈색무늬병의 생물학적 방제법에 이용할 수 있는 길항미생물의 항균활성과 선발된 길항미생물에 대해 폿트 수준의 생물검정 실험을 실시하였다. 재배중인 느타리 폐면배지와 양송이 퇴비에서 세균갈색무늬병원균을 강하게 억제하는 길항세균 HC5를 선발하였으며, 생리 생화학적 실험과 유전적 실험결과 HC5균주는 P. azotoformans로 동정되었다. P. azotoformans HC5를 양송이, 팽이버섯, 느타리에 처리한 결과 각각 78%, 73%, 71%의 방제효과를 보였다. 따라서 P. azotoformans HC5가 버섯 세균갈색무늬병 방제를 위해 합성농약을 대체할 수 있는 친환경 방제제가 될 수 있을 것으로 생각된다.
본 연구팀에서 개발한 키틴분해미생물 대량배양 bioformulated product는 다양한 작물의 병과 선충의 생물적 방제에 성공적으로 이용되어 왔다. 이 연구에서는 개발된 키틴분해미생물 대량배양 기술을 활용하여 인삼 모잘록병의 생물적 방제법을 확립하고자 수행하였다. 인삼 잘록병 오염 토양을 이용한 포트에서 키틴최소배지에서 배양한 키틴분해미생물 Chrobacterium sp.와 L. enzymogenes 혼합배양액 처리구에는 인삼의 출아율과 인삼 잘록병율이 통계적으로 유의하게 감소하였다. 개발된 키틴분해미생물 배양액의 생물적 방제 능력은 희석여부와 처리시기에 따라 차이를 보였다. 인삼 포장에서 혼합배양액을 파종 전 종자침지하고 출아기에는 토양관주하였을 때, 본포의 2년생 인삼에서 배양원액은 2회 토양관주, 10배 희석액은 3회 토양관주에서 높은 방제효과를 나타냈다. 토직 본포의 경우 배양 원액의 종자 침지에 의한 방제효과는 낮았지만, 종자침지 후 1회 또는 2회 토양관주는 살균제인 톨클로로포스메틸수화제의 종자분의소독과 비슷한 수준의 방제효과를 보였다. 이러한 결과는 Chromobacterium sp. C-61와 L. enzymogenes C-3의 혼합배양액을 이용하여 인삼 잘록병 방제에 화학적 살균제를 대신할 수 있을 효과적인 대안이 될 수 있을 것이다.
최근 생물방제균으로 주목받고 있는 Enterobacter cloacae의 방제기작이 이 균에 의해 토양내에서 생산된 휘발성 ammonia이며 ammonia의 생산에는urease가 관계한다는 보고를 근거로 하여, 항생물질 생산성 균주로 선발된 우수한 길항균주에 암모니아 생성능, 즉 urease 유전자를 유전적으로 부가함으로써 항진균성 길항물질 생산과 암모니아 생산이 동시에 이루어 질 수 있는 새로운 다기능의 생물방제균을 유전적으로 육종하고자 하였다. 저병해 인삼경작지로부터 식물근부균 Fusarium solani의 생육을 강하게 억제하는 길항세균 한 균주 SH14균주를 분리, 선발하였으며, 분리된 균주를 동정한 결과 Bacillus subtilis이거나 그 근연종으로 추정되었다. 억제기작 실험을 통해 길항균주 B. subtilis SH14에 의해 생산되는 항진균성 길항물질은 외막가수분해효소와 같은 고분자 물질이 아니라 열에 안정한 저분자의 항생물질임을 알 수 있었다. 한편 ammonia 생산을 위한 urease의 유전자는 urease 생산력이 강력한 호알칼리성 Bacillus pasteurii의 urease 생산유전자를 E. coli-Bacillus shuttle vector인 pEB203에 subcloning하였고, 이어서 pGU 366으로 명명된 이 recombinant plasmid를 선발된 항진균성 길항균주 B. subtilis SH14에 PEG-induced protoplast transformation 방법으로 도입, 발현시켰으며, 최적조건을 조사하여 90분간의 lysozyme 처리과정 후 1.5 $\mu\textrm{g}$/$m\ell$의 DNA와 40% PEG4000의 첨가로 약 6.5$\times$$10^{-4}$의 형질전환율을 얻을 수 있었다. 아울러 암모니아 생성능이 부가된 생물방제균 B. subtilis SH14(pGU366)에 의해 식물근부균 F. solani에 대한 생육억제력이 증가되는지 여부를 억제거리 측정법과 균체중량법을 통해 확인한 결과 urease 유전자가 도입된 형질전환체 B. subtilis SH14(pGU366)의 근부균 생육억제능이 각각 36.7%, 44.0%정도로 숙주균주인 B. subtilis SH14에 비해 근부균 생육억제능을 보다 강하게 나타내었음을 알 수 있었다. 따라서 항진균성 항생물질 생산성 생물방제균 B. subtilis SH14에 외부의 urease유전자를 도입하여 ammonia 생성능을 부가함으로써 생물방제력의 상승효과를 거둘 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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