Thirty seven species of Fusarium were evaluated for their ability of producing extracellular enzymes using chromogenic medium containing substrates such as starch, cellobiose, CM-cellulose, xylan, and pectin. Among the tested species Fusarium mesoamericanum, F. graminearum, F. asiaticum, and F. acuminatum showed high ${\beta}$-glucosidase acitivity. Xylanase activity was strongly detected in F. proliferatum and F. oxysporum. Strong pectinase activity was also found in F. oxysporum and F. proliferatum. Amylase activity was apparent in F. oxysporum. No clear activity in cellulase was found from all the Fusarium species tested.
Trichoderma sp. FJ1의 cellulase 생산을 위한 배지조성의 검토에서, 질소원으로서 0.1% bacto peptone을 사용하였을 때 생산성이 향상되었으며, 순수 상업용기질인 avicel과 섬유소 폐기물인 볏짚의 혼합배양에서 높은 효소생산성이 얻어졌다. 경제적인 효소생산성을 위한 기질로 섬유소 폐기물의 농도와 혼합비를 검토한 결과, 1%농도에서 볏짚과 펄프를 50:50으로 사용했을시 CMCase, xylanase, ${\beta}-glucosidase$, avicelase는 24.3, 38.7, 1.5, 0.6 U/ml가 얻어졌다. 이러한 효소생산성은 타 보고서의 결과보다 동등이상의 우위를 보여주고 있으며 섬유소 폐기물의 생물학적 당화기술에 크게 기여하리라 사료된다.
본 연구는 국외토양으로부터 분리한 400여개의 군주에서 agar plug assay를 이용하여 식물병원균에 대한 항진균성물질을 생산하는 방선균 (I-8)을 분리하였다. 항진균 물질 생산의 최적 조건을 검토한 결과 공시균 I-8은 pH 8로 조정된 ISP No. 2 배지에서 항진균물질 생산성이 가장 우수한 것으로 입증되었다. 공시균 I-8의 식물병원균의 생육저해 기구를 규명하기 위한 기초 연구로서 공시균 I-8이 세포벽 구성성분인 cellulase, chitinase와 같은 가수분해효소를 생산하는 것을 확인하였다. I-8의 배양액은 ethyl acetate추출물에서 식물병원균 14개 균주에 항진균 활성을 나타내었고 ethyl ether추출액에서는 식물병원균 10개 균주에 항진균 활성을 나타내었다. I-8의 ethyl acetate추출물은 공시균인 13-16의 추출물과 혼합사용시 식물병원균인 Monosporascus cannonballus KACC 40940에 대한 항진균력의 상승효과를 확인할 수 있었다. I-8균주 배양체는 고체배지상에서 16개의 식물병원균에 대해 강한 생육저해 효과를 보여, 광범위한 항진균 활성을 나타내는 것을 확인하였다.
새롭게 분리된 Bacillus cereus H-1으로부터 크기가 45-kDa인 chitosanase를 정제하여 특성을 파악하였고 1.3-kb의 chitosanase 유전자(choA)를 대장균에 클로닝하여 발현시켰다. H-1의 chitosanase 단백질(ChoA)은 ammonium sulfate 침전과 CM-sephadex칼럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다. 최적 pH는 약 7이었고 pH 안정성은 $50^{\circ}C$에서 4-11로 나타났다. 최적 온도는 약 5$0^{\circ}C$였으며 효소 활성은 $45^{\circ}C$ 아래에서 비교적 안정하였다. H-1 chitosanase는 soluble 또는 glycol chitosan뿐만아니라 carboxymethyl cellulose(CMC)에 대한 활성도 나타내었다. 정제된 ChoA의 MALDI-TOF MS분석에 기초하여 이미 알려진 다른 Bacillus chitosanases와의 데이터베이스 검색을 통해 전체 아미노산 서열을 밝혀내었다. Chitosanase gene에 해당하는 1.6 kb의 PCR 산물을 얻었으며 그의 DNA 서열을 결정하였다. choA의 추정 아미노산은 Bacillus sp. No 7-M과 Bacillus sp. KCTC0377BP의 아미노산과 98%의 유사성을 나타내었다. 재조합 ChoA단백질은 E. coli DH5$\alpha$에서 원 균주와 동일한 크기로 발현되었다. N말단의 추정아미노산서열을 다른 chitosanas리 서열과 비교해 볼때 ChoA는 chitosanase-cellulase 활성을 갖는 family 8에 속하는 미생물 endo-chitosanaseT. 추정되었다.
자연계에서 섬유소분해능이 우수한 균을 분리하였고 섬유소분해능을 더욱 증진시키기 위한 기초단계로서 그 분리균주의 원형질체 생성과 융합의 최적조건을 조사하였다. 토양에서 채취한 시료로부터 섬유소분해능력이 우수한 Aspergillus sp., Penicillium sp., Trichoderma sp., 3균주를 분리 동정하였고 산업적으로 유용한 균주이며 cellulase activity가 있는 Aspergillus niger를 비교균주로 선택하여 각각의 효소활성도를 비교 조사한 결과, Aspergillus sp.가 가장 좋은 효소활성도를 보였으며 그 다음 Penicillium sp., Trichoderma sp., 그리고 Aspergillus niger 순이었다. 효소활성도가 가장 좋은 Aspergillus sp.에 자외선$(12erg/sec/mm^2)$을 4 분 30초 동안 조사하여 영양요구성 변이주를 유도, 분리하였다. 세포벽분해효소로는 pH6.0에서 ${\beta}-glucuronidase$가 효과적이었고 그 효소를 농도별로 처리해본 결과 5, 000unit/ml가 최적농도이었다. 재생률은 삼투안정제로 0.6M KCI을 사응하여 pH6.0에서보았을 때 야생형은 7.0%, met. 영양요구주는 7.5%, arg. 영양요구주는 5.2%이있다. 영양요구성변이주간의 원형질체융합에 필요한 PEG는 분자량이 6,000인 것이 좋았으며 최적농도는 $30^{\circ}C$ 이었다. 이때 융합율은 1.2%까지 획득하었다.
청각은 녹조류로서 김치의 부재료로 널리 사용되는 것으로 청각 추출물이 젖산균의 생육 및 cellulase 활성에 미치는 영향과 항산화 및 면역기능에 미치는 영향을 조사하였다. 청각추출물이 젖산균의 생육에 미치는 영향은 김치의 중기이후 젖산 생성에 중요한 Lactobacillus plantarum KCTC 3105의 생육을 2배정도 촉진하였으며 과숙 김치의 경도유지에 중요한 cellulase의 활성을 약 60% 정도 저해하는 효과를 보였다. 청각추출물의 항산화력은 DPPH 방법이나 SOD 유사활성등에서 비슷한 항산화력을 나타내고 있으며 특히 ethyl acetate 층에서 높은 항산화력을 나타내었는데 이러한 결과는 청각에 존재한 phenolic compound가 관여하는 것으로 생각된다. 청각추출물의 항염증효과는 RAW264.7 세포에서 조사되었는데 특히 치주질환균에서 유도된 LPS를 처리하여 유도된 NO 활성을 현저히 감소시킴으로서 높은 항염증 효과를 나타내었으며 이러한 결과는 iNOS 활성에서도 유사한 결과를 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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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