Geraniol의 작물 생장촉진능을 평가하고자, 쌈배추, 양상추, 잎들깨, 쑥갓, 청경채를 대상으로 패트리디쉬에서 유근생장 시험을 한 결과 쌈배추, 양상추, 잎들깨에서 $0.5-10mg\;L^{-1}$ geraniol 처리시 유근생장이 30% 이상 촉진됨을 확인할 수 있었다. 또한, geraniol의 생장촉진능을 포트에서 재배되는 쌈배추를 대상으로 관주과 경엽처리를 통해 평가한 결과, $100mg\;L^{-1}$ 관주처리시 지상부 생장이 최대 190%까지 촉진됨을 확인할 수 있었다. 이러한 지상부 생장촉진은 엽수, 엽폭, 엽장 생장이 촉진되어 나타난 결과로 판단되었다. 다만, 경엽처리의 경우 $100mg\;L^{-1}$ 처리구에서만 유의적 수준의 생장촉진이 확인되었으나, 관주처리의 경우 $20mg\;L^{-1}$의 낮은 처리농도에서도 지상부 생장촉진이 확인되었다. 따라서, 작물 생장촉진을 위한 geraniol의 처리법은 경엽처리보다는 관주처리가 보다 적합한 것으로 판단되었다.
애기장대에 카드뮴을 5가지 농도(1, 5, 15, 30, 50 mg/L)로 처리하였을 때 식물의 생장에 미치는 영향을 조사하였다. 환경부고시 오염물질 배출기준농도(0.1 mg/L)의 50배 높은 카드뮴농도로 처리한 식물의 줄기 생장은 정상식물보다 어느 정도 촉진되었으나,오염물질 배출기준농도의 150배 이상의 높은 농도에서는 농도에 비례하여 생장이 감소되었다. 뿌리 생장에서는 줄기 생장과 유사한 경향을 나타냈지만 오염물질 배출기준농도의 50배 이상의 높은 카드뮴농도에서부터 뿌리생장이 점진적으로 감소하였다. 잎 생장에서는 줄기 생장과 비슷한 경향을 나타내어 오염물질 배출기준농도의 50배 높은 카드뮴농도까지는 엽신이 크고 표면적이 증가하여 생장이 정상식물보다 오히려 촉진되었으나 150배 이상의 높은 농도부터는 농도에 비례하여 생장이 감소되었다 카드뮴을 처리한 식물들의 생중량은 줄기와 잎 생장의 결과와 거의 유사한 결과를 나타내었다.
포도당을 포함한 생장 배지속에 L-사과산을 첨가하면 Leuconostoc oenos균들의 생장률을 크게 촉진 시켰다. L-사과산은 동시에 C-젖산탈수소 효소(D-LDH)의 합성과 활성도를 촉진시켜 포도당에서 D-젖산의 생산을 빠르게 하였다. L-사과산 존재 하에서 이렇게 빨라진 포도당의 이용이 leuconostoc 균들의 생장률을 촉진시키는 것 같다.
식물생장촉진 미생물은 식물 뿌리에 영양을 원활하게 공급하거나 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compound, VOC)를 이용하여 식물의 내재 인자와 상호작용을 통해 생장을 촉진한다. 본 연구에서는 식물 생장 촉진 진균 UOS의 담배에서의 생장 촉진 효과를 평가하고, 계통발생학적 분석을 통해 동정하였다. 또한, UOS의 식물 생장 촉진 인자를 탐색하고자 Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) 분석을 통해 UOS의 VOCs를 확인하였다. UOS를 처리한 담배는 무처리구에 비해서 3.8배의 생중량이 증가하였고, I-plate를 이용한 분리된 공간에서는 UOS처리구가 무처리에 비해 생중량이 4.2배 증가하였다. 또한, UOS 처리구의 식물은 주근의 길이가 약2배 짧아지고 측근의 수가 약2배 증가하였다. UOS은 포자 및 균사 형태와 Internal transcribed spacer (ITS) 유전자 염기서열을 통하여 Phoma sp.으로 동정되었으며, 이들은 GC-MS분석을 통해 UOS는 hexamethylcyclotrisiloxane (D3)라는 VOC를 갖고 있는 것이 밝혀졌다. 이 결과들은 Phoma sp.의 진균 UOS가 VOC물질인 D3을 통해서 간접적으로 식물 생장 촉진 및 뿌리 발달에 영향을 미치는 것을 나타낸다. UOS와 그의 VOC인 D3의 활용은 농업에서 생장량 증대에 기여할 것으로 판단된다.
본 연구실에서는 송이의 인공재배 조건 확립을 목표로 세균을 활용한 생장촉진 유도실험을 진행하였으며, 봉화에서 확보한 7 점의 세균에 의한 송이 균사체의 생장촉진 결과를 확인하였다. 생장촉진 효과가 가장 높았던 3 점의 세균 B22_7_B06, B22_7_B07, B22_7_B08은 Paenibacillus 속으로 확인되었다. 그러나 이러한 배양된 송이 균사체의 생장면적 측정 이외에 다양한 방식을 통한 균사체 생장결과 확인 기준이 필요한 실정이며, 이에 향후 확보된 세균들이 모두 그람 양성균인 것에 착안하여 각 세균들로부터 대사산물을 추출한 후 (Eltokhy et al., 2021), 추출한 대사산물을 활용하여 송이 균사체의 세포외 효소활성 변화 정도를 측정하여 보다 체계적인 송이 균사체 생장촉진 데이터를 확보하고자 한다. 더불어 미생물에 의한 송이 균사체 생장촉진 사례 데이터를 지속적으로 축적하여 송이 종류에 따른 미생물의 생장촉진 효과의 다양성을 확보하고 확보된 촉진균으로 부터 추출한 물질이 함유된 영양 배지를 활용하여 송이 인공재배를 위한 생태모방에 기여하고자 한다.
본 연구에서는 누리대(Pleurospermum camtschaticum) 뿌리의 추출물을 이용하여 유기농업자재로서의 이용 가능성을 검정하기 위해 실험을 진행하였다. 먼저 누리대 뿌리 추출물을 이용하여 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) 소거능 활성 및 환원력을 확인하였고, 고추 탄저병을 유발하는 Colletotrichum coccodes, Colletotrichum dematium에 대한 항진균 검정과 고추 종자발아 및 유묘기 생장 촉진 검정을 진행하였다. 생장 촉진 검정이 끝난 직후 처리구별 고추 잎을 채집하여, 고추 잎내의 페놀 함량을 측정하였다. 항산화 활성 검정 결과, 201.92±2.10 μg/ml에서 DPPH를 50% 이상 제거하였으며 환원력 검정 결과 역시 농도 의존적으로 증가하는 것을 확인하였다. 누리대 뿌리 추출물을 10%, 30%, 50%, 100% 비율로 희석 후에 고추 탄저병 2종(C. coccodes, C. dematium)에 대하여 균사 생장 억제 검정을 진행하였다. 누리대 뿌리 추출물 10% 비율은 2종의 탄저균에 대하여 평균 57.1% 생장 억제율을 기록하였고, 30%, 50% 비율은 농도의존적으로 억제율이 증가하였으며, 원액인 100%에서는 70.3%로 강한 균사생장의 억제력을 보였다. 고추 열매에서의 탄저균 억제 검정 결과, 앞서 실험한 균사 생장 억제 검정과 동일한 결과가 나타났으며, 탄저균만 접종한 처리구에 비하여 누리대 뿌리 추출물 50%, 100%에서 병반 면적이 80% 이상 감소한 결과를 확인하였다. 전 실험과 동일하게 원액인 100%을 포함한 10%, 30%, 50% 비율을 이용하여 고추 종자 발아 검정 및 고추 유묘기 생장 촉진 검정을 진행하였다. 농도가 낮을수록 종자의 발아가 촉진되었으며, 100% 비율에서는 종자 발아가 억제되는 현상을 보였다. 또한 고추 유묘기 생장 촉진 검정에서는 10% 비율이 대조구에 비하여 약 2배 이상의 생장 차이를 보였으며, 반대로 100% 비율에서는 생장이 억제되는 현상이 관찰되었다. 누리대 뿌리 추출물을 종자 및 식물체에 처리 시 추출물의 농도가 낮을수록 종자 발아촉진 및 식물 생장촉진 효과가 있는 것을 확인하였다. 또한 유묘기 생장 촉진 검정이 끝난 후 처리구별 고추 잎을 채집하여 병원균 항균 활성과 관련이 있는 페놀 함량을 측정한 결과, 10% 비율과 원액인 100% 비율 사이에 유의미한 결과가 나타났다. 따라서 본 연구결과는 누리대 뿌리 추출물의 향후 유기농자재로서 두 가지 가능성을 확인하였다. 추출물의 농도가 저농도일수록 작물 생장을 촉진시키는 작물 생육용으로서의 가능성을 확인하였다. 추출물의 농도가 고농도일수록 탄저균 균사 생장 억제에 효과적이기에 병해 관리용으로 이용 가능성을 확인하였지만, 종자 발아억제 및 작물에 대한 약해가 심하게 발생하였기에, 병해 관리용으로 사용하기 위해서는 작물생장의 영향이 없도록 더 많은 연구가 필요할 것으로 판단된다. 추가로 토양 내의 누리대 뿌리 추출물 처리 시 유기물 변화 및 microbiome 연구를 통하여 긍정적인 영향이 있다면 토양 개량제로서의 가능성 또한 있을 것이라 판단되며, 상당한 잠재력 가치가 있는 것으로 생각된다.
전국 각 지역의 잔디 근권에서 분리한 728 균주의 균류 중에서 식물(토마토) 생장 촉진 효과를 보이는 15 균주의 PGPF를 선발하였다. 분리된 PGPF 15 균주의 동정을 위하여 형태적 특징을 조사하였던 바 Gliocladium sp.가 1균주, Penicillium sp.가 5균주, Trichoderma sp.가 3균주, Fusarium sp.가 3균주, 및 미동정균 3균주로 분류되었다. PGPF 15균주 중 6균주(PF-31, PF-136, PF-238, PF-225, PF-395, PF-420)는 토마토 유묘의 생장을 현저히 촉진하였으며, 3균주(PF-31, PF-101, PF-255)는 고추의 생장을, 2균주(PF-31, PF-255)는 오이의 생장도 촉진하였다. PGPF 15 균주를 뿌리 정착 능력에 따라 4그룹으로 나눌 수 있었으며, 그 중 식물생장촉진 효과가 우수한 PF-17, PF-101, 및 PF-225은 뿌리 정착력이 우수한 group 1에 속하였다.
송이버섯을 인공재배하기 위하여 송이 근권토양의 미생물을 활용하여 본 실험을 진행하였다. 본 실험은 송이의 자실체가 나오기 전인 7월의 토양으로부터 세균을 확보하여 진행되었으며 총 4점의 세균에 대해 송이 균사체 생장촉진을 확인하였다. 확보된 세균들, Y22_B06, Y22_B11, Y22_B18, Y22_B22는 각각 송이 균사의 면적을 각각 154.67%, 125.91%, 134.06%, 158.28%로 생장시키는 것으로 확인되었다. 또한 해당 균들에 대한 동정도 이뤄졌으며 각각 Mic. paraoxydans, Pae. castaneae, Per. frigoritolerans, Per. butanolivorans 로 확인되었으며, 이중 Paenibacillus 속을 제외하고는 송이 균사체 생장촉진 사례가 보고되지 않았다. 본 실험의 결과를 동일한 실험조건인 기존 사례(Oh et al., 2018a)와 비교하였으며, Pae. latus에 의한 230%의 송이 균사 생장촉진의 사례 등과 비교하면 그 생장촉진능은 떨어진다고 볼 수 있다. 또한 세균 자체에 의한 항진균성이 낮아 송이 근권토양에서 진균과의 경쟁에서 우위에 있다고 보기 힘들다. 그러나 송이 균사체에 대해 유의미한 생장촉진을 이끌어냈기에 본 실험의 세균 4점은 송이 생장 촉진에 대한 유효성이 있다고 판단되며 해당 세균을 이용한 배양액을 직접적으로 송이 균사체 혹은 송이 자실체에 적용하였을 경우 송이 생장에 긍정적인 영향을 끼칠 것으로 기대되며 이에 대한 추가적인 실험이 진행되어야 할 필요가 있다.
황칠나무 천연분포지에서 미생물의 감염으로 황칠의 분비가 촉진되는 것이 발견되었다. 황칠이 다량 분비되는 황칠나무의 상처 조직을 채취하여 배양한 결과 Sb1, Sb2, Sb3, Sb4의 4개의 균주가 분리되었으며, 황칠 분비 촉진에 관여하는 균주는 Sb3, Sb4의 2개의 균주였고 그중 Sb4 균주가 가장 우수한 균주로 선발되었다. Sb4 균주를 황칠나무에 접종한 결과 일반적인 칠액 채취 방법인 일(一)형처리 보다 흉고직경에 따라 3.4~7.7 배의 황칠 분비가 촉진되었다. Sb4 균주의 특성은 색깔이 회백색이고 균사가 구름모양의 둥근막을 형성하여 돌기를 이루며 생장하고 생장에 대한 온도의 영향은 $20^{\circ}C$ 이하에서는 거의 생장이 되지 않았고 $40^{\circ}C$ 이상에서는 생장이 급격히 떨어졌으며, 생장 최적 온도는 $30{\sim}35^{\circ}C$이었다. 생장 최적 pH는 6.5~7.0으로 나타났고 pH 5 이하와 pH 9 이상에서는 거의 생장하지 못하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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