초록
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.
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.
(Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology)
;