Abstract
Penicillium oxalicum (PENOX) has shown the potential as a biocontrol agent(5CA) for control of a weed, clover(Trifolium repens L.) in grass plots. The bioherbicidal activity may be due to germinative and growth capacities and substrate availability of the agent over a range of environmental factors. The influences of different water activities($0.94{\sim}0.995\;a_w$) and temperatures($18{\sim}30^{\circ}C$) on mycelial growth, conidial germination, sporulation oil 2% MEA(malt extract agar) adjusted to different water activities with glycerol, and carbon source utilization using BIOLOG GN MicroPlate were determined in vitro. Decreases in $a_w$ on MEA caused a reduction in mycelial growth and conidial germination depending on temperature. The mycelial growth of PENOX was greatest at $30^{\circ}C/0.995\;a_w$. At some lowered water activity($0.97\;a_w$), the growth was similar between 25 and $30^{\circ}C$, and considerably decreased at lowered temperature($20^{\circ}C$). The germination rate was also greatest at $30^{\circ}C/0.995\;a_w$. Lag phase times for PENOX at $18^{\circ}C$ on MEA were >6hrs at tile whole $a_w$ level tested, and at 18 and $25^{\circ}C$ they were >18hrs and >12hrs at $0.94\;a_w$, respectively. However, its sporulation was some better at $0.97\;a_w$ than $0.995\;a_w$ or $0.94\;a_w$, and better at $20^{\circ}C$ than $30^{\circ}C$. In contrast, the number of carbon sources(niche size) utilized by PENOX varied with $a_w$ and temperature. Under some water stress condition($0.95\;a_w$), the agent utilized smaller number of carbon sources than $0.995\;a_w$ depending on temperature. The niche size at 0.995 and $0.95\;a_w$ were highest at $25^{\circ}C$, and showed 86 and 65, respectively. At $30^{\circ}C$, the niche size at 0.995 and $0.95\;a_w$ showed 84 and 50, respectively. There was no carbon source utilized by PENOX at $0.90\;a_w$ regardless of temperature. These information of tile fungal ecophysiology will be useful for the effective development of BCA.
Penicillium oxalicum (PENOX)은 잔디밭 토끼풀(Trifolium repens L.)의 방제를 위한 생물제제(biocontrol agent, BCA)로서의 잠재성을 보여왔다. 미생물제초균류에 의한 제초활성은 다양한 환경조건하에서 이들의 발아율, 생장력 및 기질이용성 등에 크게 영향을 받는다. 따라서 본 연구는 PENOX의 다양한 수분확성($0.94{\sim}0.995\;a_w$) 및 온도조건($18{\sim}30^{\circ}C$)하에서의 균사생장, 포자발아율 및 포자생성량을 glycerol로 조정된 MEA(malt extract agar) 배지를 사용하여 in vitro상에서 조사하였다. PENOX의 균사생장은 높은 수분활성조건($0.995\;a_w$)에서 가장 좋았으며 $30^{\circ}C$에서 가장 양호하였다. 또한 $0.995\;a_w$에서는 저온($20^{\circ}C$)에서도 균사생장이 대체로 양호하여 수분활성이 약간 낮은 조건($0.97\;a_w$)에서의 최대 균사생장율과 비슷한 균사생장율을 나타냈다. $0.97\;a_w$에서의 균사생장율은 $25^{\circ}C$와 $30^{\circ}C$조건간에 대체로 비슷한 결과를 나타냈으며 저온($20^{\circ}C$)에서는 매우 감소하였다. PENOX의 포자발아율도 $0.995\;a_w/30^{\circ}C$에서 가장 높았으며 수분활성이 감소할수록 낮아지는 경향을 나타냈다. 저온($18^{\circ}C$)에서의 발아전 지체시간(lag phase time)은 전 $a_w$ 조건하에서 6시간 이상 그리고 낮은 수분활성조건($0.94\;a_w$)하에서는 18과 $25^{\circ}C$에서 각 18, 12시간 이상으로 나타났다. 그러나 포자생성은 $0.995\;a_w$의 높은 수분조건에 비해 약간 낮은 $0.97\;a_w$ 조건에서, 그리고 고온($30^{\circ}C$)에 비해 저온조건($20^{\circ}C$) 하에서 훨씬 양호하였다. 한편, GN MicroPlate를 이용해 PENOX의 기질로서의 95개 탄소원에 대한 이용성을 조사한 결과 $0.995\;a_w/25^{\circ}C$에서의 생태적 생식역값(niche size)은 86으로 가장 높았으며 수분스트레스조건($0.955\;a_w$)에서는 그 이용성이 낮아져 그 값은 65를 나타냈다. 그리고 고온($30^{\circ}C$)에서는 $0.995\;a_w$ 및 $0.955\;a_w$에서는 각각 84와 50을 나타내 $0.995\;a_w$에서 보다 $0.955\;a_w$ 조건에서 탄소원 이용시 온도스트레스에 더 민감하게 반응하는 것으로 나타났다. 이러한 균류생태생리학적인 정보는 효과적인 BCA의 개발을 위한 기초자료로서 유용하게 활용될 수 있을 것이다.
(Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology)
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