2014년부터 2016년까지 국내 콩 재배 포장에서 시들음 증상을 보이는 시료에서 진균을 분리한 결과, Fusarium spp., Colletotrichum spp., Rhizoctonia spp., Macrophomina sp., Phytophthora spp., Calonectria ilicicola가 분리되었고, Fusarium균이 79.1%로 가장 많이 분리되었다. 53개의 Fusarium균을 균학적 특성에 의해 동정한 결과, F. solani, F. oxysporum, F. graminearum, F. fujikuroi 등 4개의 종 복합체(species complex)로 동정되었다. 염기서열분석을 통한 종 동정을 위해 translation elongation factor 1 alpha (TEF) 유전자 부위를 계통분석한 결과, F. solani, F. oxysporum, F. commune, F. asiaticum, F. fujikuroi 등 5종으로 확인되었다. 44개 Fusarium균주의 병원성을 확인하기 위하여 콩 3개 품종을 대상으로 유묘 침지 접종한 결과, F. asiaticum은 병원성이 없거나 미미한 것으로 나타났다. 병원성이 있는 10개 균주를 선발하여 기주범위를 조사한 결과, F. solani, F. oxysporum, F. commune은 콩에만 병원성이 있었고, F. fujikuroi는 콩, 강낭콩, 황동부콩, 흑동부콩 및 팥에 병원성을 보였다. 또한 13개 콩 품종을 대상으로 저항성 검정을 수행한 결과, F. commune과 F. fujikuroi는 모든 품종에 병을 일으켰다. 장기콩, 풍산나물콩, 소청자콩은 Fusarium에 의한 시들음병에 비교적 저항성이 것으로 나타났고, 황금올콩, 참올콩은 감수성 품종으로 확인되었다.
상시담수 하에서 발아 및 안정적인 입모를 확보하는 것은 담수직파에서 매우 중요한 일이다. 일반적으로 담수 조건에 서는 유묘생장이 억제되지만, 담수 처리 시 초기생육이 우수한 익산429와 담수 처리 시 생육이 저조하며 생존율이 낮은 Woodrose 2품종에 대해 발아 및 초기생육기간 담수 처리하여 혐기대사와 관련된 ADH활성과 항산화효소들의 변화를 관찰하였다. 1. 담수 처리 시 벼는 유아만 신장하며 뿌리는 신장하지 못했고, 익산429가 Woodrose보다 담수상태에서 생존기간이 길었고 생장도 빨랐다. 그러나 무 처리에서는 Woodrose의 생육이 빨랐다. 2. ADH활성은 담수 처리 시 무 담수에 비해 급격히 증가하였고, 익산429가 Woodrose보다 활성이 오래 유지되었는데, 처리 7일째는 익산429가 무처리에 비해 약 7배, Woodrose는 약 2.5배 증가하였다. 4. SOD, POX, CAT 활성 모두 담수 처리에서 무 담수보다 낮았다. 그러나 SOD는 담수시 무 담수에 비해 크게 활성이 낮지는 않았으며 품종 간에는 익산429의 활성이 무 담수 및 담수 처리 모두 Woodrose보다 높았고 담수 시에도 익산429가 Woodrose보다 높게 유지되었다. POX 활성변화는 담수시 익산429가 지속적으로 증가한 반면 Woodrose는 큰 변화가 없었다. CAT활성은 담수 처리 초기부터 아주 낮은 활성을 보여 처리기간 동안 거의 증가하지 않았으나 무 담수시에는 3일까지 활성이 크게 증가하였다. 따라서 담수 처리 시 발아 및 초기생육기간 동안 담수내성이 약한 품종에서 SOD와 POX의 역할이 크고 ADH활성이 높게 유지되어 에너지를 공급할 수 있는 품종이 담수 시 초기생육에 유리할 것으로 사료된다.
본 연구는 논토양 경반층의 강도가 콩의 뿌리신장에 미치는 영향을 구명코자 미사질식양토 (Silty clay loam), 미사질양토 (Silt loam), 양토 (Loam) 등 3가지 토성을 대상으로 경반층 강도에 따른 콩 뿌리 및 작물 생육반응을 분석하여 논 콩 재배지 논토양의 생산성 향상을 위한 합리적인 토양경반층 관리 방법을 제시코자 수행한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 토양 경도경도 변화에 따른 콩의 생육은 토양경도가 증가 할수록 경장, 경직경, 주당협수, 100립중, 콩 수량은 감소되는 것으로 나타났으며 토양경도 변화와 밀접한 부의 선형관계를 보였다. 토성에 따른 토양 경반층 강도별 콩 뿌리의 신장 깊이는 세립질인 미사질식양토에 비해 조립질 토양일수록 깊게 신장하였으며 미사질식양토의 경우 1.00 MPa에서 35 cm 까지 신장하는 반면 2.00 MPa에서는 25 cm로 경반층의 강도가 높아질수록 낮아지는 경향을 보였다. 토양 깊이별 뿌리분포는 미사질식양토의 경우 1.00 MPa에서 57%인 반면, 2.00 MPa로 토양경도 값이 높아지며 따라 각각 60%로 대부분의 뿌리가 표토에 분포하였다. 토양 경반층이 형성된 논토양 (평택통)을 대상으로 인위적으로 토양경도를 1.00, 1.25. 1.50, 1.75, 2.00 MPa의 경반층로 조성한 후 콩의 생육반응을 조사한 결과 토양경도 높아질수록 경장, 경직경, 주장협수는 낮아지는 경향을 보였으며, 콩 수량은 2.00 MPa 처리구가 2,236 kg $ha^{-1}$인 반면 1.00 MPa처리구에서 3,056 kg $ha^{-1}$으로 약 25% 증수되는 것으로 나타났다. 토양의 경반층의 투수력은 1.0 MPa에서 9.56 cm인 반면 1.5 MPa 이상에서 급격하게 감소되는 경향을 보였으며, 토양경도가 높아질수록 용적밀도, 고상은 증가하고, 공극률, 함수율, 액상, 기상 등은 반대로 낮아지는 경향을 보였다. 따라서 논 콩 재배지 토양의 토성별 토양경도에 대한 콩 뿌리신장 최소제한 저항값은 토양 깊이별 뿌리의 분포밀도를 기준으로 미사질식양토 1.14 MPa, 미사질양토은 1.3MPa, 양토 1.6 MPa로 나타났다.
Ethylene, known as a stress hormone regulate wide developmental processes including germination, root hair initiation, root and shoot primordial formation and elongation, leaf and flower senescence and abscission, fruit ripening. The acceleration of ethylene biosynthesis in plant associated with environmental and biological stresses. 1-Aminocycloprophane-1-carboxlyate deaminase(ACCD) is an enzyme that cleaves ACC into and ammonia, a precursor of the plant hormone ethylene. Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) having ACCD can decrease endogenous ACC level of tissue, resulting in reduced production of ethylene in plants. ACC deaminse was a key enzyme for protect stressed plants from injurious effects of ethylene. ACCD gene was encoded from Pseudomonas flourescens, PGPR and was cloned in Escherichia coli. We expressed the recombinant ACCD(rACCD) containing 357 amino acids with molecular weight 39 kDa that revealed by SDS-PAGE and western blot. The rACCD was purified by Ni-NTA purification system. The active form of rACCD having enzyme activity converted ACC to a-ketobutyrate. The optimal pH for ACC deaminase activity was pH 8.5, but no activity below pH 7.0 and a less severe tapering activity at base condition resulting in loss of activity at over pH 11. The optimal temperature of the enzyme was $30^{\circ}$ and a slightly less severe tapering activity at 15 - 30$^{\circ}$, but no activity over $35^{\circ}$. P. flourescens ACC deaminase has a highly conserved residue that plays in allowing substrate accessibility to the active sites. The enzymatic properties of this rACCD will provide an important reference for analysis of newly isolated ACCD and identification of newly isolated PGPR containing ACCD.
이 실험에서 우리는 더덕의 기내 소비대근형성에 의한 대량생산을 처음으로 보고하였다. 첫번째로, 다경지유도를 위한 싸이토키닌의 효과를 실험하였다. 2.0 $mg{\cdot}L^{-1}$ kinetin 처리는 줄기유도비율(19.1%)뿐만 아니라 줄기의 길이신장(17.1 mm)이 가장 높았다. 두번째로, 절간절편에서 유도되는 기내 소비대근형성에서 탄소급원의 효과를 연구하였다. 비대근의 직경은 1/2 MS배지에 145.9 mM Suc첨가시 증가하였다. 조직학적 분석은 비대근 내에 전분입자가 포함된 유세포의 수가 증가하였다. 게다가 세근은 비대근과 달리 관다발이 피층내에 흩어져 존재하였다. 세번째로, 소비대근의 보전과 발아 촉진을 위하여 $4^{\circ}C$ 저온저장고에 9달 동안 저장 후 이것을 인공상토로 이식한 결과 생존율 75%, 발아율 70%라는 결과를 보였다. 이러한 결과 더덕의 대량 번식은 기내 소비대근 형성에 의해 얻을 수 있고 이러한 방법은 우수클론의 번식 뿐만 아니라 더덕 유전자원 보존을 위해 제공될 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구에서는 암석비탈면 등에서 주요 녹화식물로 많이 이용되고 있는 등나무를 대상으로 황폐지 토양조건에서 인위적으로 함수율을 조절하여 등나무의 내건성과 토양수분조건에 따른 생장특성을 시험하였는 바, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 등나무 묘목은 토양함수율 5% 수준에서 수분 스트레스를 받아 고사하였고, 토양함수율 10% 수준에서는 전 생장기간 동안 생장률에 큰 변화가 없었다. 따라서 본 시험토양에서 토양함수율 5% 수준이 등나무 모목의 위조함수율이며, 토양함수율 10% 수준이 생장에 대한 임계토양수분 범위로서, 등나무는 내건성이 있는 것으로 확인되었다. 2. 묘목의 신장생장, 직경생장, 엽생장, 총 건물생산량 등의 주요 생장요소들을 기준으로 분석한 결과등나무 묘목의 생장은 전반적으로 토양함수율이 높을수록 양호하였으며, 이들 각 생장요소들(Y)은 토양함수율(W)에 대해 Y=a+bW+cW2의 곡선형을 나타내었다. 3. 토양함수율 20 % 이상에서는 생장기간이 길어질수록 묘목 생장량이 뚜렷이 증가하였으며, 각 토양함수율 수준에서 묘목 생장량(Y)은 생장기간(D)에 대해 Y=a+bD+cD2의 곡선형을 나타내었다. 4. 토양함수율 20% 이상에서는 동일한 수분조건에서 근류균 접종구는 대조구에 비해 총 건물생산량을 기준으로 하면 평균 30%의 생장촉진효과가 있었다. 5. 근류균은 토양함수율이 높을수록 접종이 용이하고 근류의 형성량도 많았다.
Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (Fol) and Fusarium oxysporum f. sp. cubense (Foc), are the causal agent of Fusarium wilt disease of tomato and banana, respectively, and cause significant yield losses worldwide. A cost-effective measure, such as biological control agents, was used as an alternative method to control these pathogens. Therefore, in this study, six isolates of the Streptomyces-like colony were isolated from soils and their antagonistic activity against phytopathogenic fungi and plant growth-promoting (PGP) activity were assessed. The results showed that these isolates could inhibit the mycelial growth of Fol and Foc. Among them, isolate STRM304 showed the highest percentage of mycelial growth reduction and broad-spectrum antagonistic activity against all tested fungi. In the pot experiment study, the culture filtrate of isolates STRM103 and STRM104 significantly decreased disease severity and symptoms in Fol inoculated plants. Similarly, the culture filtrate of the STRM304 isolate significantly reduced the severity of the disease and symptoms of the disease in Foc inoculated plants. The PGP activity test presents PGP activities, such as indole acetic acid production, phosphate solubilization, starch hydrolysis, lignin hydrolysis, and cellulase activity. Interestingly, the application of the culture filtrate from all isolates increased the percentage of tomato seed germination and stimulated the growth of tomato plants and banana seedlings, increasing the elongation of the shoot and the root and shoot and root weight compared to the control treatment. Therefore, the isolate STRM103 and STRM104, and STRM304 could be used as biocontrol and PGP agents for tomato and banana, respectively, in sustainable agriculture.
토양혼화실험을 통한 초장의 신장 억제를 조사한 결과 초장이 50% 억제되었을 때의 cyclosulfamuron의 농도를 품종별로 비교하여 보면 동진벼, 화성벼, 일품벼의 경우 각각 6.3, 9.2 146.8 mg/kg으로 동진벼가 제초제 cyclosulfamuron에 가장 민감하게 지상부의 생육이 억제되었다. 또한 cyclosulfamuron은 동일한 농도에서 지상부보다는 지하부의 생육을 더 크게 억제하였으며, 0.3mg/kg 처리 수준에서 동진벼의 경우 건물중의 억제정도는 지상부가 4.8% 정도이었으나 지하부는 38.9%이었다. 벼의 acetolactae synthase 활성을 cyclosulfamuron의 농도별로 검정한 결과 공시된 품종간에 큰 차이가 없었으며 50% 억제되는 농도는 화성벼, 동진벼 및 일품벼의 경우 각각 42.7, 32.7 및 $56.7\;{\mu}M$이었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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