• The Plant Pathology Journal
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• 제33권2호
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• pp.170-183
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• 2017

Bacterial fruit blotch (BFB), which is caused by Acidovorax citrulli, is a serious threat to watermelon growers around the world. The present study was conducted to screen effective rhizobacterial isolates against 35 different A. citrulli isolates and determine their efficacy on BFB and growth parameters of watermelon. Two rhizobacterial isolates viz. Paenibacillus polymyxa (SN-22), Sinomonas atrocyanea (NSB-27) showed high inhibitory activity in the preliminary screening and were further evaluated for their effect on BFB and growth parameters of three different watermelon varieties under greenhouse conditions. The greenhouse experiment result revealed that SN-22 and NSB-27 significantly reduced BFB and had significant stimulatory effect on total chlorophyll content, plant height, total fresh weight and total dry weight compared to uninoculated plants across the tested three watermelon varieties. Analysis of the 16S ribosomal RNA (rRNA) sequences revealed that strains SN-22 belong to P. polymyxa and NSB-27 to S. atrocyanea with the bootstrap value of 99% and 98%, respectively. The isolates SN-22 and NSB-27 were tested for antagonistic and PGP traits. The result showed that the tested isolates produced siderophore, hydrolytic enzymes (protease and cellulose), chitinase, starch hydrolytic enzymes and they showed phosphate as well as zinc solubilizing capacity. This is the first report of P. polymyxa (SN-22) and S. atrocyanea (NSB-27) as biocontrol-plant growth promoting rhizobacteria on watermelon.

• The Plant Pathology Journal
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• 제18권2호
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• pp.57-62
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• 2002

In vivo expression technology (IVET) has been developed to study bacterial gene expression in Salmonella typhimurium during host infection. The expression of selected genes by IVET has been elevated in vivo but not in vitro. The selected genes turned out to be important for bacterial virulence and/or pathogenicity. IVET depends on a synthetic operon with a promoterless transcriptional fusion between a selection marker gene and a reporter gene. The IVET approach has been successfully adapted in other bacterial pathogens and plant-associated bacteria using different selection markers. Pseudomonas putida suppresses citrus root rot caused by Phytophthora parasitica and enhances citrus seedling growth. The WET strategy was adapted based on a transcriptional fusion, pyrBC'-lacZ, in P. putida to study the bacterial traits important far biocontrol activities. Several genes appeared to be induced on P. parasitica hyphae and were found to be related with metabolism and regulation of gene expression. It is likely that the biocontrol strain took a metabolic advantage from the plant pathogenic fungus and then suppressed citrus root rot effectively. The result was parallel with those from the adaptation of IVET in P. fluorescens, a plant growth promoting rhizobacteria (PGPR). Interestingly, genes encoding components for type III secretion system have been identified as rhizosphere-induced genes in the PGPR strain. The type III secretion system may play a certain role during interaction with its counterpart plants. Application of IVET has been demonstrated in a wide range of bacteria. It is an important strategy to genetically understand complicated bacterial traits in the environment.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제49권3호
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• pp.413-424
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• 2021

식물과 근권미생물을 이용해 토양 오염물질을 제거하는 rhizoremediation의 효율을 높이기 위해서는 오염물질을 제거함과 동시에 식물 생장을 촉진시키는 미생물 자원 개발이 필요하다. 본 연구에서는 중금속 및 유류 복합 오염 토양에서 서식하고 있는 옥수수와 톨페스큐의 근권으로부터 중금속(구리, 카드뮴 및 납) 내성을 가진 근권세균을 순수분리하였고, 식물 생장 촉진능, 중금속 내성능 및 디젤 분해능을 정성적으로 평가하였다. 그 결과 중금속 내성, 식물 생장 촉진 활성 및 디젤 분해능을 가진 6종의 균주를 분리하였다. 옥수수 근권에서 분리한 CuM5와 CdM2 균주는 Cupriavidus sp.로 동정되었다. 톨페스큐 근권에서 분리한 CuT6, CdT2, CdT5 및 PbT3는 각각 Fulvimonas soli, Cupriavidus sp., Novosphingonium sp. 및 Bacillus sp.로 동정되었다. Cupriavidus sp. CuM5와 CdM2는 중금속 내성과 디젤 분해능은 상대적으로 낮았으나, 식물 생장 촉진능이 상대적으로 우수하였다. 6종 중에서 디젤 분해능이 가장 우수한 균주는 Cupriavidus sp. CdT2와 Bacillus sp. PbT3이었다. 특히, Bacillus sp. PbT3는 3종의 중금속에 대해 상대적으로 우수한 내성을 가졌고 식물 생장 촉진능도 우수하였다. 본 연구에서 분리한 근권세균은 유류와 중금속 복합 오염 토양을 정화시키며 식물 생장을 촉진시키는 새로운 미생물 자원으로 활용 가능하다.

• 한국유기농업학회지
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• 제26권3호
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• pp.463-475
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• 2018

국내 일부 시설재배지는 장기간 과도한 양분 투입 등에 의한 염류 집적 현상이 문제가 되어왔으며, 최근 이상기온에 따른 온도장해에 의한 피해도 발생하고 있다. 이러한 현상에 대해 친환경적으로 대처하기 위하여 고염류와 온도 스트레스에 대해 작물에 내성을 증강시키는 미생물을 선발하였다. 국내 토양에서 분리한 1,944균주중 고염류 또는 온도 스트레스 조건에서 세균의 생장과 식물생장촉진 관련 특성(IAA 생성, ACC deaminase 활성, 인산가용화능)을 고려하여 20균주를 1차 선발(전체 균주의 1.03%)하였다. 1차 선발한 20균주 중 토마토 식물검정을 통해 고염류 또는 온도스트레스에 대한 내성을 유도하는 7세균(1차 선발균주의 35%, 전체 균주의 0.36%)을 단계적으로 선발할 수 있었다. 선발된 세균은 16S rRNA 유전자의 염기서열 분석을 통해 모두 Bacillus 속에 속하는 것으로 확인되었다. 이러한 결과로 선발된 7균주는 토마토의 고염류 또는 온도 스트레스에 대한 효과적인 미생물 제제로 활용이 가능한 것을 확인할 수 있었다.

• 식물병연구
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• 제24권3호
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• pp.221-232
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• 2018

근권세균은 식물 생육과 건강 증진에 중요한 역할을 하며 생물학적 스트레스뿐만 아니라 저온, 고온, 건조 및 염과 같은 비생물적 스트레스에도 내성을 부여한다. 본 연구는 토마토에 생물적 및 비생물적 스트레스를 완화시키는 기능을 가진 식물생장촉진 근권세균(plant growth promoting rhizobacteria, PGPR)을 선발하는 것을 목표로 하였으며 토마토 근권에서 Variovorax sp. PMC12균주를 분리하였다. PMC12균주는 in vitro에서 PGPR의 특성으로 알려진 암모니아, IAA, 시드로포아 및 ACC 탈아민효소를 생성하였다. PMC12 균주를 처리한 토마토는 대조구에 비해 염, 저온 및 건조 스트레스 조건에서 지상부 생체중이 유의적으로 높았다. 또한 PMC12 균주를 처리한 토마토는 Ralstonia solanacearum에 의한 세균성 시들음병에 대한 저항성이 증가되었다. 결과적으로 PMC12 균주는 식물의 비생물적 스트레스 및 생물적 스트레스에 대한 감수성을 감소시키는 유망한 생물학적 방제제 및 생물활성제로 사용될 수 있을 것으로 전망된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제20권11호
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• pp.1577-1584
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• 2010

In total, 140 halotolerant bacterial strains were isolated from both the soil of barren fields and the rhizosphere of six naturally growing halophytic plants in the vicinity of the Yellow Sea, near the city of Incheon in the Republic of Korea. All of these strains were characterized for multiple plant growth promoting traits, such as the production of indole acetic acid (IAA), nitrogen fixation, phosphorus (P) and zinc (Zn) solubilization, thiosulfate ($S_2O_3$) oxidation, the production of ammonia ($NH_3$), and the production of extracellular hydrolytic enzymes such as protease, chitinase, pectinase, cellulase, and lipase under in vitro conditions. From the original 140 strains tested, on the basis of the latter tests for plant growth promotional activity, 36 were selected for further examination. These 36 halotolerant bacterial strains were then tested for 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) deaminase activity. Twenty-five of these were found to be positive, and to be exhibiting significantly varying levels of activity. 16S rRNA gene sequencing analyses of the 36 halotolerant strains showed that they belong to 10 different bacterial genera: Bacillus, Brevibacterium, Planococcus, Zhihengliuella, Halomonas, Exiguobacterium, Oceanimonas, Corynebacterium, Arthrobacter, and Micrococcus. Inoculation of the 14 halotolerant bacterial strains to ameliorate salt stress (150 mM NaCl) in canola plants produced an increase in root length of between 5.2% and 47.8%, and dry weight of between 16.2% and 43%, in comparison with the uninoculated positive controls. In particular, three of the bacteria, Brevibacterium epidermidis RS15, Micrococcus yunnanensis RS222, and Bacillus aryabhattai RS341, all showed more than 40% increase in root elongation and dry weight when compared with uninoculated salt-stressed canola seedlings. These results indicate that certain halotolerant bacteria, isolated from coastal soils, have a real potential to enhance plant growth under saline stress, through the reduction of ethylene production via ACC deaminase activity.

• Journal of Ginseng Research
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• 제45권2호
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• pp.218-227
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• 2021

Background: Panax ginseng is one of the most important medicinal plants and is usually harvested after 5 to 6 years of cultivation in Korea. Heavy metal (HM) exposure is a type of abiotic stress that can induce oxidative stress and decrease the quality of the ginseng crop. Siderophore-producing rhizobacteria (SPR) may be capable of bioremediating HM contamination. Methods: Several isolates from ginseng rhizosphere were evaluated by in vitro screening of their plant growth-promoting traits and HM resistance. Subsequently, in planta (pot tests) and in vitro (medium tests) were designed to investigate the SPR ability to reduce oxidative stress and enhance HM resistance in P. ginseng inoculated with the SPR candidate. Results: In vitro tests revealed that the siderophore-producing Mesorhizobium panacihumi DCY119^T had higher HM resistance than the other tested isolates and was selected as the SPR candidate. In the planta experiments, 2-year-old ginseng seedlings exposed to 25 mL (500 mM) Fe solution had lower biomass and higher reactive oxygen species level than control seedlings. In contrast, seedlings treated with 10⁸ CFU/mL DCY119^T for 10 minutes had higher biomass and higher levels of antioxidant genes and nonenzymatic antioxidant chemicals than untreated seedlings. When Fe concentration in the medium was increased, DCY119^T can produce siderophores and scavenge reactive oxygen species to reduce Fe toxicity in addition to providing indole-3-acetic acid to promote seedling growth, thereby conferring inoculated ginseng with HM resistance. Conclusions: It was confirmed that SPR DCY119^T can potentially be used for bioremediation of HM contamination.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제38권3호
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• pp.302-307
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• 2010

Nitrogen is an element need to grow plants growth. Plants take up nitrogen in the form of nitrate or ammonium. Most of plants absorb nitrogen source as fertilizers. But from 50 to 70% of fertilizers applied were washed away. This study was conducted to isolate free-living nitrogen fixing bacteria from reed and to examine its beneficial traits for developing sustainable biofertilizers. Enriched consortium obtained from a reed in Ansan was developed for the fixing of nitrogen. Nitrogen fixing bacteria isolated from an enriched culture in Congo Red Medium was analyzed by 16s rDNA sequencing. AKC-10 was isolated and shown to have excellent nitrogen fixing ability. The optimum conditions of nitrogen fixing ability were $25^{\circ}C$ ($237.50{\pm}39.65\;nmole{\cdot}mg-protein^{-1}{\cdot}h^{-1}$ and pH 7 ($168.335{\pm}12.84$ nmole/hr mg-protein). It was identified as Microbacterium hominis [(AKC-10 (similarity : 99%)]. This strain was had to IAA (indole-3-acetic acid) productivity and ACC(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid) deaminase activity. Therefore, Microbacterium hominis AKC-10 stimulated plant development in the soil, enhancing the efficiency of remediation.

• 식물병연구
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• 제28권2호
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• pp.69-81
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• 2022

본 연구에서는 수박에서 과실썩음병을 유발하는 Acidovorax citrulli를 억제하는 세균을 선발하고, 선발한 세균이 성장촉진 및 길항 효소를 생성하는지 확인하였다. 전국 26개 지역의 94곳의 수박재배지와 25곳의 대형 원예 육묘장에서 수박 식물체(잎, 꽃, 뿌리) 및 토양을 수집하였다. 수집한 sample에서 tryptic soy agar와 yeast extract peptone dextrose 배지에서 각각 1,953종과 841종 총 2,794종의 미생물을 분리하였으며, 2,794종의 미생물 중 2종의 A. citrulli를 선발하였다. 선발한 A. citrulli에 대한 기내 길항성 검정 결과 3-3B에서 24종, 9-4B에서 14종 총 28종의 길항 세균을 선발하였다. 선발한 길항 세균 중 BNPL-6-3B, HYGPL-1-3B, TIPL-6-1B, YGMP-2-7Y는 2종의 bacterial fruit blotch균 모두에서 강한 길항성을 보였다. 선발한 28종의 길항 세균을 대상으로 총 6가지의 생화학적 검증을 진행하였으며, 선발한 길항 세균 중 CB20R-2-5B, TIPL-4-2B, TIPL-6-1B, TIPL-7-4B 4가지 균주가 5가지의 생화학적 검증에서 성장촉진 및 길항 효소를 분비하는 것을 확인하였다. 또한, BNPL-3-3B와 BNPL-6-3B 두 균주는 성장촉진 효소 분비를 확인하는 4가지의 생화학적 검증(ammonia production, phosphate solubilization, starch hydrolysis, siderophore production)에서 모두에서 효소를 분비하는 것으로 확인되었다. 본 연구에서 선발한 28종의 길항 세균은 배지에서 A. citrulli를 효과적으로 억제하였으며, 사이안화 수소와 단백질분해효소 생산 능력 검정을 통해 길항 활성을 확인하였다. 또한, 선발한 길항 세균의 암모니아 생산 및 불용성 인산 가용화 능력을 확인하여 식물 성장촉진 활성을 가지는 것으로 확인하였다. 따라서, 본 연구결과는 향후 수박 과실썩음병 방제제 및 성장촉진제 등의 친환경 농자재 개발에 유용한 기초 자료가 될 것으로 판단된다.

• 식물병연구
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• 제25권3호
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• pp.136-142
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• 2019

식물 근권과 내생에서 분리한 447 균주 중 식물 생장 촉진특성과 건조 내성이 있는 28 균주를 일차적으로 스크리닝 하였으며, PEG에 의한 인위적 건조 스트레스 조건에서 잎의 상대수분함량과 MDA를 기반으로 GLC02와 KJ40을 선발하였다. 이 두 균주의 효과를 검증하기 위해 밭흙을 사용한 자연 건조에서 식물 포트 검정을 하였으며, 기공전도도와 지상부(줄기와 잎) 무게가 유의하게 증가한 반면 MDA가 감소하였다. 병 억제 효과에서는 GLC02를 처리할 경우 역병의 병진전도가 감소하였으며, KJ40을 처리할 경우 세균성 점무늬병에 대한 억제효과가 있었다. 이를 토대로, GLC02와 KJ40을 처리할 경우 건조 스트레스를 경감시켜주며 식물생장의 증진, 병 억제효과를 유도하여 생물비료의 소재로 사용할 수 있을 것으로 생각된다.