Park, Minsa;Kim, Minseek;Kim, Sinil;Ha, Byeongsuk;Ro, Hyeon-Su
Mycobiology
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제43권3호
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pp.280-287
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2015
In this study, transcriptome analysis of twelve laccase genes in Pleurotus ostreatus revealed that their expression was differentially regulated at different developmental stages. Lacc5 and Lacc12 were specifically expressed in fruiting bodies and primordia, respectively, whereas Lacc6 was expressed at all developmental stages. Lacc1 and Lacc3 were specific to the mycelial stage in solid medium. In order to investigate their biochemical characteristics, these laccases were heterologously expressed in Pichia pastoris using the pPICHOLI-2 expression vector. Expression of the laccases was facilitated by intermittent addition of methanol as an inducer and sole carbon source, in order to reduce the toxic effects associated with high methanol concentration. The highest expression was observed when the recombinant yeast cells were grown for 5 days at $15^{\circ}C$ with intermittent addition of 1% methanol at a 12-hr interval. Investigation of enzyme kinetics using 2,2-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid (ABTS) as a substrate revealed that the primordium-specific laccase Lacc12 was 5.4-fold less active than Lacc6 at low substrate concentration with respect to ABTS oxidation activity. The optimal pH and temperature of Lacc12 were 0.5 pH units and $5^{\circ}C$higher than those of Lacc6. Lacc12 showed maximal activity at pH 3.5 and $50^{\circ}C$, which may reflect the physiological conditions at the primordiation stage.
녹두 유식물체 줄기를 조직배양하여 캘러스조직을 형성하였고 이로부터 부정아 형성을 유도한 다음, 캘러스 조직과 부정아 분화에 대한 기원을 조직해부학적으로 연구하였다. 녹두 줄기절편으로부터 캘러스조직의 유도는 0.5 mg/L 2,4-D와 1.0 mg/L kinetin이 첨가된 MS배지가 효과적이었고, 캘러스로부터의 부정아 분화에는 0.75 mg/L NAA와 1.5 mg/L kinetin이 첨가된 MS배지가 매우 효과적이어서 약 21%의 기관형성율을 나타내었다. 캘러스 조직을 조직 학적으로 관찰한 결과, 캘러스조직은 유관속 형성층 외측에 새롭게 형성된 분열능력이 있는 캘러스 형성층환인_바깥쪽으로 생장을 함으로써 유도되었다. 부정아는 캘러스 조직의 외부 표면부위에서 기원된 부정아 정단분열조직으로부터 발생되었다. 부정아 정단분열조직은 엽원기를 형성하여 나중에 잎이 발생되었다.
잎새버섯 안정생산을 위하여 배지의 pH를 적정하게 조절할 수 있는 방법을 개발하고자 유기산을 이용한 pH 조절 및 적정 첨가농도를 구명하기 위하여 수행하였다. 혼합배지에 4종의 유기산(구연산, 호박산, 사과산, 주석산)를 5수준(0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3%)으로 처리하여 균사생장정도를 측정한 결과 유기산 0.5% 수준에서 균사생장이 빨랐으며, 그 중에서도 호박산이 가장 우수하였다. 유기산의 첨가농도가 높을수록 혼합배지의 pH는 낮아지는 경향으로 배양기간 경과에 따라 대조구의 pH는 서서히 낮아지는 경향을 보인 반면 유기산 처리구는 유지되는 경향이었다. 발이율은 0.5%의 농도에서 호박산이 95%, 구연산 92.5%, 사과산과 주석산 80%로 대조구의 60%보다 우수하였다. 그러나 유기산의 농도가 1% 이상에서는 발이가 지연되거나 억제되는 경향을 보여주었다. 배양기간은 유기산 0.5% 처리구가 30~34일로 대조구의 35일보다 빠른 것으로 나타났으며, 전체 재배기간은 0.5% 호박산이 52일, 0.5%의 구연산과 사과산이 54일, 0.5%의 주석산이 52일로 대조구의 59일보다 빠른 것으로 나타났다. 병당 수량성은 0.5%의 호박산과 구연산 첨가 시 각각 121 g, 107 g으로 가장 우수하였고 대조구의 87.5 g에 비해 21~37% 증수되었다.
Fibricola seoulensis 피낭유충의 올챙이내 성장, 발육 및 마우스에 대한 감염력을 알아보고자 이 실험을 실시하였다. 실험실 내에서 Fibricola의 생활사를 유지하연서 유미유충(cercaria)을 얻어 이것을 실험실에서 키운 참개구리(Rana nigromaculata)의 올챙이에 실험 감염 시킨 후 2일, 3일, 5일, 8일, 10일, 14일, 18일, 20일, 25일, 30일, 40일, 45일 및 65일에 올챙이로부터 피낭유충을 회수하였다. 회수한 피낭 유충의 일부는 뜨거운 포르말린 ($70^{\circ}C$, neutral buffered formalin)으로 고정한 후 Semichon's acetocarmine으로 염색하여 관찰, 계측하였고, 일부는 성장 및 발육에 따른 감염력을 알아보기 위해 $2{\sim}4$마리의 마우스에 각각 50개씩 경구 감염시킨 후 $7{\sim}18$일에 마우스를 도살하여 성충을 회수하였다. 그 결과는 다음과 같다. 1. 실험적으로 유미유충에 노출된 올챙이는 100%가 피낭유충에 감염되어 있었다. 또한 피낭유충은 모두 올챙이의 복강 내에서만 관찰되었다. 2. 감염 2일 후 평균 길이 $121.1{\mu}m$, 폭 $63.3{\mu}m$이던 유충이 14일 후에 길이 $262.0{\mu}m$, 폭 $166.4{\mu}m$로 급격히 성장하여 최대 성장치에 이르렀고 그후 20일부터 65일까지 평균 길이가 $224.7-193.{\mu}m$, 폭이 $176.1-156.1{\mu}m$ 범위의 크기에 있었다. 3. 감염 2 일후부터 전관찰 기간에서 피낭유충의 후단에 원생식세포(germ cell primordium)가 관찰되었고 8 일 이후부터 tribocytic organ이 나타났다. 4. 감염후 8일, 10일에 회수된 피낭유충은 마우스 내에서 성충으로 자라지 못하였고, 올챙이에서 14일 동안 성장한 피낭유충이 마우스에서 감염력을 나타내기 시작하였다. 올챙이체내 체류기간이 길수록 마우스에서의 성충 회수율도 높아져서 14일에 19.0%이던 것이 40일에는 70.0%로 증가하였다. 이상의 결과로 올챙이가 F. seoulensis의 유미유충이 피낭유충으로 발육하는 데에 필수적인 역할을 하는 것으로 생각되며, 올챙이 체내로 침엽한 유미유충이 성숙한 피낭유충으로 발육하는 데에 약 2주의 기간이 소요됨을 알 수 있었다.
생육실 내 외부 환경조건과 종균 배양 및 자실체 특성검정 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 먼저, 종균배양이 외부 온도의 영향을 받는 것을 확인할 수 있었다. 배양실의 환경 조건($22^{\circ}C$, 65-68%, 700-1,200 ppm)을 일정하게 하여도 외부 기온이 낮고, 건조해지는 1월(동절기)에는 16-18일 가량 늦은 것을 확인하였다. 또한, 외부 기후에 따라 생육실 내부 환경이 영향을 받아, 자실체 생장이 느리고 발생 형태가 다른 것을 확인하였다. 동일한 조건($18{\pm}1^{\circ}C$, 85-95%, 700-1,200ppm)을 설정한 생육실에서 재배한 버섯이 수량(무게), 길이(크기) 모두 1월에 수확한 버섯이 3월에 수확한 버섯에 비해 작은 수치임을 확인하였고, 경도가 작아 품질 면에서도 양호하지 못함을 확인하였다. 이는 1월 외부의 영하의 저온과 60% 이하의 저습에 의해 생육실 내부 환경이 변화하여 일어난 현상임을 알 수 있었다. 아울러 버섯의 특성은 일정 시일이 지난 후 외부 기후를 보완하여 실내 환경을 조절하여도 개선되지 않음을 확인하였다. 일정 기간이 지난 후의 조치는 균의 노후화만 진행시켜 색만 변화할 뿐 크기가 커지거나 침이 형성되지 않았다. 그러므로 환경스트레스를 받지 않도록 미리 예방하는 것이 필요하다. 환기와 생육관리를 위해 생육실 내부 환경이 외부로 노출될 때, 외부 환경이 영향을 미치지 않도록 에어커튼 혹은 보온 커튼을 덧대어 문제가 발생하지 않도록 해야할 것이다. 특히, 동절기와 같이 외부 기온이 낮고, 습도가 낮은 시기에는 특별히 주의가 필요할 것이다.
느타리버섯 자실체의 형성과정에서 생육 및 미세구조에 미치는 배지기재의 영향을 검토한 결과, 배지의 종류에 따른 초발이소요일수는 폐면이 5일로 가장 빨랐고 볏짚은 대조와 같이 6일이었다. 볏짚과 폐면에서 생육한 느타리의 경도는 대조의 5715.4 $g/cm^2$에 비해 1/2정도로 낮게 나타났으나 톱밥 단독배지에서 생육한 느타리의 경도는 17067.3 $g/cm^2$으로 3배이상의 높은 경도를 나타내어 톱방이 느타리버섯의 경도에 큰 영향을 미치는 것으로 생각된다. 배지별 느타리자실체의 갓부위를 관찰한 결과, 톱밥배지의 경우 다른 자실체의 주름으로부터 비산된 담자포자들이 대량으로 떨어져 있는 것이 관찰되었으며, 볏짚배지의 경우 갓낭상체의 발달이 관찰되었으며 폐면에서 생육한 자실체의 갓의 균사와 노화가 다른 처리에 비해 빠르게 진행되어 있는 것이 관찰되었다. 또한, 톱밥 및 폐면에서 생육한 자실체의 갓의 균사의 노화가 다른 처리에 비해 빠르게 진행되어 있는 것이 관찰되었다. 또한, 톱밥 및 폐면에서 생육시킨 느타리자실체의 담자기의 자가분해 및 담자포자 비산이 빠르게 진행되었음을 확인 하였다. 톱밥배지에서 생육시킨 느타리자실체의 대부의 균사의 생육상태는 두꺼운 균사다발이 대부위 전체를 피복한 듯한 형태가 관찰되어 이러한 균사다발층이 대의 경도를 높이는 요인으로 작용했을 것으로 판단되며, 대조군에서는 풍부한 세포질 물질을 갖는 균사들이 관찰된데 반해, 톱밥에서 생육시킨 느타리자실체의 균사는 다른 처리에 비해 착색이 많이 되어 있는 균사와 액포화된 균사의 발달이 두드러짐을 확인하였다.
식용과 약용버섯으로서 이용가치가 높은 것으로 알려진 먹물버섯(C. comatus)에 대하여 보다 우수한 인공재배법을 개발하고 자실체의 형태적 특성에 대한 연구 결과는 다음과 같다. 먹물버섯속균 5개 균주 중에서 C. comatus균인 CM 980301 균주를 우량균주로 선발하였으며, 먹물버섯(C. comatus: CM 980301)자실체를 생산하기 위한 우수 배지는 종균용으로 밀곡립배지를 사용하고, 먹물버섯을 볏짚 발효배지에 인공재배 하였을 때 $24{\sim}28^{\circ}C$에서 균배양은 종균 접종 후 15일, 복토 후 13일이 소요되었으며, 원기형성 및 초발이는 $20{\sim}24^{\circ}C$에서 $10{\sim}11$일이 소요되었고, 버섯생육은 $20{\sim}24^{\circ}C$에서 $7{\sim}8$일이 소요되었다. 먹물버섯 (CM 980301)의 수확적기는 갓이 피기 전으로 자실체 경도는 갓 $102{\sim}169\;g/cm^2$, 대 $126{\sim}182\;g/cm^2$으로 단단하였고, 인공재배한 수량성은 $37.7kg/3.3m^2$, 개체중 17.9 g이었다.
신품종 느타리버섯 '미소'는 충남농업기술원에서 육성한 품종으로 국립종자원에 품종 등록되었고(품종보호권 등록, 제 1688호, 2006. 11. 17), 제 3호 대한민국 우수품종상을 수상한 품종이다(2007 . 12. 7). '미소'의 균사는 $25{\sim}28^{\circ}C$ 온도의 감자배지에서 배양시 일일 $8.4{\sim}8.6\;mm$로 균사생장이 양호하며, 균사배양에 적합한 배지 pH는 5.0이다. 초발이소요일수는 6일로 원형 1호의 9일에 비해 3일 정도 빨랐다. '미소'의 병당 개체수는 18.1개로 원형 1호의 12.3개 보다 많았고, 대의 직경 및 갓의 크기가 원형 1호에 비해 작은 반면 대의 길이는 길었다. '미소' 갓모양은 반반구형${\sim}$편평형이며, 갓의 색은 미백색이다. '미소'의 병당 개체중은 적었지만 개체수가 많아 원형 1호나 장안 5호에 비해 병당 수량은 115.7g으로 원형 1호(96.4g)보다 20% 높았고, 장안 5호(82.4g)보다 40% 높았다. 버섯의 아린맛을 띄는 주된 물질인 Tannin산 함량이 '미소' 1.54%로 원형 1호 1.72%와 장안5호 1.64%보다 그 함량이 낮아 아린 맛이 적었다. AFLP분석한 결과 '미소'는 원형 1호 및 다른 느타리버섯과 구별되었다.
하이테크 산업은 이른바 스마트 농업의 융합에 장벽을 극복하기 위해 농업의 경관을 바꾸고있다. 정밀 농업의 핵심인 온도, 습도, 위치 정보 및 실시간 요약 정보 모든 중요한 ICT 제어 기술은 버섯 재배 온도, 습도, 조명, 이산화탄소 등의 제어가 가능한 컨테이너형 버섯재배시스템을 설계제작하였으며, 버섯 재배에 활용가능성을 노루궁뎅이버섯을 대상으로 시험을 수행하였다. 노루궁뎅이버섯의 초발이소요일수는 청색 LED광에서 6~7일, 광량 $40{\sim}47Pmol/m^2s$ 적색 LED광에서 4~6일로 유사하였고 생체중은 적색 LED광에서 95g으로 타처리구에 비해 우수하였다. 앞으로 컨테이너형 버섯재배시스템의 국내활용도 향상시켜 국내 판매와 캐나다 등 극한지역을 포함한 외국 수출이 계획되어 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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