• 제목/요약/키워드: ACC deaminase activity

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다양한 스트레스에 대한 식물의 내성을 유도하는 식물생육촉진 세균Variovorax sp. PMC12 균주의 유전체 염기서열 (Complete genome sequence of Variovorax sp. PMC12, a plant growth-promoting bacterium conferring multiple stress resistance in plants)

  • 이신애;김현수;김이슬;상미경;송재경;원항연
    • 미생물학회지
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    • 제54권4호
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    • pp.471-473
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    • 2018
  • 본 연구에서 생물 및 비생물학적 스트레스에 내성을 유도하는 식물 생육 촉진 세균인 Variovarx sp. PMC12 균주의 유전체 염기서열을 분석하였다. PMC12 균주의 유전체는 5,873,297 bp와 1,141,940 bp 크기의 원형 염색체 2개로 구성되었다. 총 6,436개 단백질 유전자, rRNA 9개, tRNA 64개, ncRNA 3개와 유사유전자 80개가 확인되었다. 유전체상에서 발견된 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) deaminase, 항산화 활성, 인산 가용화, 프롤린 생합성, 시드로포어 생합성과 관련된 유전자들은 PMC12 균주가 염, 온도, 병원균에 대한 스트레스에 대한 식물의 내성 유도와 관련되어 있을 것으로 판단된다.

비생물적 스트레스 환경에서 Enterobacter ludwigii SJR3 처리 시 토마토의 생장과 스트레스-관련 유전자의 발현 (Effects of treatment of Enterobacter ludwigii SJR3 on growth of tomato plant and its expression of stress-related genes under abiotic stresses)

  • 김나은;송홍규
    • 미생물학회지
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    • 제52권2호
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    • pp.148-156
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    • 2016
  • ACC deaminase 활성이 높은 균주인 Enterobacter ludwigii SJR3를 이용하여 건조와 염분 스트레스 환경에서 토마토 식물의 생장촉진 효과와 스트레스-관련 유전자의 발현을 조사하였다. 4주 키운 토마토 식물에 SJR3 균주 접종 후 건조 스트레스와 염분 스트레스를 처리하면서 1주일 후 식물의 생장을 비교하였다. 건조 스트레스 환경에서는 균주 접종군이 비접종군에 비해 뿌리와 줄기 길이 및 습윤과 건조중량이 각각 37.8, 37.2, 96.8과 146.6% 증가하였고 염분 스트레스 환경에서는 각각 19.2, 25.4, 19.5와 105.8% 증가하였다. 또한 스트레스에 반응하여 토마토 잎에 축적되는 proline의 함량은 크게 늘어나지만 건조와 염분 스트레스 처리 시 비접종 대조군 보다 균주 접종군에서 62.1%와 54.1% 감소되었다. 스트레스 환경에서 자라난 토마토 식물에서 스트레스-관련 유전자들인 ACC oxidase의 유전자 ACO1과 ACO4, ethylene response factor의 유전자 ERF1과 ERF4 등의 상대적인 발현량을 조사하였다. 비 스트레스 대조군과 비교해서 건조와 염분 스트레스 환경의 토마토 식물에서 모든 스트레스-관련 유전자들의 발현이 크게 증가하였으나 SJR3 균주를 접종한 식물의 유전자들은 대부분이 비 스트레스-처리 대조군과 유사한 정도의 유전자 발현량을 나타내었다. 따라서 E. ludwigii SJR3는 식물에서 건조와 염분 스트레스의 완화에 중요한 역할을 하여 작물의 생장을 촉진하고 생산성을 높일 수 있을 것으로 여겨진다.

Cold-Adapted and Rhizosphere-Competent Strain of Rahnella sp. with Broad-Spectrum Plant Growth-Promotion Potential

  • Vyas, Pratibha;Joshi, Robin;Sharma, K.C.;Rahi, Praveen;Gulati, Ashu;Gulati, Arvind
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제20권12호
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    • pp.1724-1734
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    • 2010
  • A phosphate-solubilizing bacterial strain isolated from Hippophae rhamnoides rhizosphere was identified as Rahnella sp. based on its phenotypic features and 16S rRNA gene sequence. The bacterial strain showed the growth characteristics of a cold-adapted psychrotroph, with the multiple plant growth-promoting traits of inorganic and organic phosphate solubilization, 1-aminocyclopropane-1-carboxylate-deaminase activity, ammonia generation, and siderophore production. The strain also produced indole-3-acetic acid, indole-3-acetaldehyde, indole-3-acetamide, indole-3-acetonitrile, indole-3-lactic acid, and indole-3-pyruvic acid in tryptophan-supplemented nutrient broth. Gluconic, citric and isocitric acids were the major organic acids detected during tricalcium phosphate solubilization. A rifampicin-resistant mutant of the strain exhibited high rhizosphere competence without disturbance to the resident microbial populations in pea rhizosphere. Seed bacterization with a charcoal-based inoculum significantly increased growth in barley, chickpea, pea, and maize under the controlled environment. Microplot testing of the inoculum at two different locations in pea also showed significant increase in growth and yield. The attributes of cold-tolerance, high rhizosphere competence, and broad-spectrum plant growth-promoting activity exhibited the potential of Rahnella sp. BIHB 783 for increasing agriculture productivity.

Characterization of Plant Growth-Promoting Traits of Free-Living Diazotrophic Bacteria and Their Inoculation Effects on Growth and Nitrogen Uptake of Crop Plants

  • Islam, Md. Rashedu;Madhaiyan, M.;Boruah, Hari P.Deka;Yim, Woo-Jong;Lee, Gill-Seung;Saravanan, V.S.;Fu, Qingling;Hu, Hongqing;Sa, Tongmin
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제19권10호
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    • pp.1213-1222
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    • 2009
  • The search for diverse plant growth-promoting (PGP) diazotrophic bacteria is gaining momentum as efforts are made to exploit them as biofertilizers for various economically important crops. In the present study, 17 diazotrophic strains belonging to eight different genera isolated from rice paddy fields were screened for multiple PGP traits and evaluated for their inoculation effects on canola and rice plants. All of the strains tested positive for 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) deaminase activity and production of indole 3-acetic acid (IAA) and ammonia ($NH_3$). Additionally, four of the strains were able to solubilize phosphorus (P), five tested positive for zinc (Zn) solubilization and sulfur (S) oxidation, and eight strains produced siderophores. Based on the presence of multiple PGP traits, 10 strains were selected for inoculation studies. Treatment with Herbaspirillum sp. RFNB26 resulted in maximum root length (54.3%), seedling vigor, and dry biomass in canola, whereas Paenibacillus sp. RFNB4 exhibited the lowest activity under gnotobiotic conditions. However, under pot culture conditions, Paenibacillus sp. RFNB4 significantly increased plant height and dry biomass production by 42.3% and 29.5%, respectively. Canola plants and rhizosphere soils inoculated with Bacillus sp. RFNB6 exhibited significantly higher nitrogenase activity. In greenhouse experiments, Serratia sp. RFNB18 increased rice plant height by 35.1%, Xanthomonas sp. RFNB24 enhanced biomass production by 84.6%, and rice rhizosphere soils inoculated with Herbaspirillum sp. RFNB26 exhibited the highest nitrogenase activity. Our findings indicate that most of the selected strains possess multiple PGP properties that significantly improve the growth parameters of the two plants when tested under controlled conditions.

Diversity and Functions of Endophytic Fungi Associated with Roots and Leaves of Stipa purpurea in an Alpine Steppe at Qinghai-Tibet Plateau

  • Yang, Xiaoyan;Jin, Hui;Xu, Lihong;Cui, Haiyan;Xin, Aiyi;Liu, Haoyue;Qin, Bo
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제30권7호
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    • pp.1027-1036
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    • 2020
  • Stipa purpurea is a unique and dominant herbaceous plant species in the alpine steppe and meadows on the Qinghai-Tibet Plateau (QTP). In this work, we analyzed the composition and diversity of the culturable endophytic fungi in S. purpurea according to morphological and molecular identification. Then, we investigated the bioactivities of these fungi against plant pathogenic fungi and 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase (ACCD) deaminase activities. A total of 323 fungal isolates were first isolated from S. purpurea, and 33 fungal taxa were identified by internal transcribed spacer primers and grouped into Ascomycota. The diversity of endophytic fungi in S. purpurea was significantly higher in roots as compared to leaves. In addition, more than 40% of the endophytic fungi carried the gene encoding for the ACCD gene. The antibiosis assay demonstrated that 29, 35, 28, 37 and 34 isolates (43.9, 53.1, 42.4, 56.1, and 51.5%) were antagonistic to five plant pathogenic fungi, respectively. Our study provided the first assessment of the diversity of culture-depending endophytic fungi of S. purpurea, demonstrated the potential application of ACCD activity and antifungal activities with potential benefits to the host plant, and contributed to high biomass production and adaptation of S. purpurea to an adverse environment.

Characterization of Chryseobacterium aquaticum Strain PUPC1 Producing a Novel Antifungal Protease from Rice Rhizosphere Soil

  • Gandhi Pragash, M.;Narayanan, K. Badri;Naik, P. Ravindra;Sakthivel, N.
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제19권1호
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    • pp.99-107
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    • 2009
  • Strain PUPC1 produces an antifungal protease as well as plant growth promoting enzymes such as 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) deaminase and phosphatase. Morphological, cultural, and physiological characteristics as well as 16S rRNA gene-sequence-based phylogenetic analysis confirmed the taxonomic affiliation of PUPC1 as Chryseobacterium aquaticum. The optimum growth of PUPC1 was observed at pH 6.0 and $30^{\circ}C$, and maximum protease production was observed in medium B amended with 1% tryptone, 0.5% sucrose, and 0.005% $MnCl_2$. The protease was purified by ammonium sulfate precipitation, Sephadex G-75 gel filtration chromatography, and electroelution from preparative SDS-PAGE. The protease had a molecular mass of 18.5 kDa. The optimum pH and temperature stability of the protease were pH 5.0-10.0 and temperature $40-70^{\circ}C$. Chryseobacterium aquaticum PUPC1 and its protease showed a broad-spectrum antifungal activity against phytopathogenic fungi. Strain PUPC1 also exhibited plant growth promoting traits. The objective of the present investigation was to isolate a strain for agricultural application for plant growth promotion and biocontrol of fungal diseases.

식물 생장을 촉진할 수 있는 구리 내성 세균의 분리 (Isolation of copper-resistant bacteria with plant growth promoting capability)

  • 김민주;송홍규
    • 미생물학회지
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    • 제53권4호
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    • pp.251-256
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    • 2017
  • 구리 스트레스를 받는 식물에 구리 내성을 부여하며 생장을 촉진할 수 있는 여러 구리 내성 근권세균을 분리하였다. 분리균주 Pseudomonas veronii MS1과 P. migulae MS2는 금속 킬레이트제인 siderophore를 각각 0.13과 0.26 mmol/ml 생성하였으며 또한 20 mg/L Cu 수용액에서 각각 64.6과 77.9%의 구리에 대한 생물흡착능을 나타내었다. 구리는 생물체에서 산화스트레스를 유발할 수 있는 유해한 자유 라디칼 형성을 유도할 수 있다. MS1과 MS2 균주의 1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl 라디칼 제거능과 항산화능은 24시간 배양 후 대조군에 비해 각각 82.6과 78.1% 증가하였다. 이들은 식물에서 스트레스 호르몬인 에틸렌의 수준을 낮추는 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid deaminase 활성을 각각 7.10과 $6.42{\mu}mol$ ${\alpha}$-ketobutyrate mg/h 나타내었으며 한편 비생물적 스트레스 하의 식물 생장을 도울 수 있는 indole-3-acetic acid와 salicylic acid도 생성하였다. 이 모둔 결과들은 이 구리-내성 근권세균들이 식물에 구리 내성을 부여하며 생장을 촉진할 수 있다는 것을 가리킨다.

토마토 염류와 온도 스트레스에 대한 내성을 유도하는 미생물 선발 (Selection of Bacteria for Enhancement of Tolerance to Salinity and Temperature Stresses in Tomato Plants)

  • 유성제;신다정;원항연;송재경;상미경
    • 한국유기농업학회지
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    • 제26권3호
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    • pp.463-475
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    • 2018
  • 국내 일부 시설재배지는 장기간 과도한 양분 투입 등에 의한 염류 집적 현상이 문제가 되어왔으며, 최근 이상기온에 따른 온도장해에 의한 피해도 발생하고 있다. 이러한 현상에 대해 친환경적으로 대처하기 위하여 고염류와 온도 스트레스에 대해 작물에 내성을 증강시키는 미생물을 선발하였다. 국내 토양에서 분리한 1,944균주중 고염류 또는 온도 스트레스 조건에서 세균의 생장과 식물생장촉진 관련 특성(IAA 생성, ACC deaminase 활성, 인산가용화능)을 고려하여 20균주를 1차 선발(전체 균주의 1.03%)하였다. 1차 선발한 20균주 중 토마토 식물검정을 통해 고염류 또는 온도스트레스에 대한 내성을 유도하는 7세균(1차 선발균주의 35%, 전체 균주의 0.36%)을 단계적으로 선발할 수 있었다. 선발된 세균은 16S rRNA 유전자의 염기서열 분석을 통해 모두 Bacillus 속에 속하는 것으로 확인되었다. 이러한 결과로 선발된 7균주는 토마토의 고염류 또는 온도 스트레스에 대한 효과적인 미생물 제제로 활용이 가능한 것을 확인할 수 있었다.

토양에서 분리한 Pseudomonas geniculata ANG3, Exiguobacterium acetylicum ANG40 및 Burkholderia stabilis ANG51의 식물 생장촉진 활성 및 식물병 방제활성 (Plant Growth Promoting and Disease Controlling Activities of Pseudomonas geniculata ANG3, Exiguobacterium acetylicum ANG40 and Burkholderia stabilis ANG51 Isolated from Soil)

  • 김지윤;김희숙;이송민;박혜정;이상현;장정수;이문현
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제48권1호
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    • pp.38-47
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    • 2020
  • 본 연구는 토양으로부터 분리한 균주를 대상으로 식물병 방제활성 및 식물 생장촉진 활성을 확인하고자 하였다. 식물병원성 곰팡이에 대한 길항능을 통해 방제기능을 확인할 수 있었으며, 이는 siderophore 및 항생물질 생성 등에 기인되는 것으로 판단된다. 또한 ANG40의 경우에는 amylase, cellulase, xylanase와 같은 세포외 효소활성을 갖고 있음을 확인하였다. 이 외에도 질소 고정능, 인산 가용화능, siderophore 생성능 등 다양한 실험을 통해 식물 생장에 필수적인 질소, 인, 철 등을 식물이 흡수 가능한 형태로 변화시켜 식물 생장에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다. 또한 6종의 분리균주는 모두 에틸렌 생성과 연관된 IAA를 생성하였으며, 그 중에서도 ANG51의 경우에는 ACC deaminase 활성도 갖고 있음을 확인하였다. 따라서, 최종 선별된 Pseudomonas geniculata ANG3, Exiguobacterium acetylicum ANG40, Burkholderia stabilis ANG51을 이용하여 식물 생장촉진 활성과 식물 병원성 곰팡이에 항진균 활성을 갖는 새로운 생물학적 제제로써 이용 가능성을 제시하였다.

Exploring the Potential of Bacteria-Assisted Phytoremediation of Arsenic-Contaminated Soils

  • Shagol, Charlotte C.;Chauhan, Puneet S.;Kim, Ki-Yoon;Lee, Sun-Mi;Chung, Jong-Bae;Park, Kee-Woong;Sa, Tong-Min
    • 한국토양비료학회지
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    • 제44권1호
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    • pp.58-66
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    • 2011
  • Arsenic pollution is a serious global concern which affects all life forms. Being a toxic metalloid, the continued search for appropriate technologies for its remediation is needed. Phytoremediation, the use of green plants, is not only a low cost but also an environmentally friendly approach for metal uptake and stabilization. However, its application is limited by slow plant growth which is further aggravated by the phytotoxic effect of the pollutant. Attempts to address these constraints were done by exploiting plant-microbe interactions which offers more advantages for phytoremediation. Several bacterial mechanisms that can increase the efficiency of phytoremediation of As are nitrogen fixation, phosphate solubilization, siderophore production, ACC deaminase activity and growth regulator production. Many have been reported for other metals, but few for arsenic. This mini-review attempts to present what has been done so far in exploring plants and their rhizosphere microbiota and some genetic manipulations to increase the efficiency of arsenic soil phytoremediation.