• 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.

• 식물병연구
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• 제24권3호
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• pp.221-232
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• 2018

근권세균은 식물 생육과 건강 증진에 중요한 역할을 하며 생물학적 스트레스뿐만 아니라 저온, 고온, 건조 및 염과 같은 비생물적 스트레스에도 내성을 부여한다. 본 연구는 토마토에 생물적 및 비생물적 스트레스를 완화시키는 기능을 가진 식물생장촉진 근권세균(plant growth promoting rhizobacteria, PGPR)을 선발하는 것을 목표로 하였으며 토마토 근권에서 Variovorax sp. PMC12균주를 분리하였다. PMC12균주는 in vitro에서 PGPR의 특성으로 알려진 암모니아, IAA, 시드로포아 및 ACC 탈아민효소를 생성하였다. PMC12 균주를 처리한 토마토는 대조구에 비해 염, 저온 및 건조 스트레스 조건에서 지상부 생체중이 유의적으로 높았다. 또한 PMC12 균주를 처리한 토마토는 Ralstonia solanacearum에 의한 세균성 시들음병에 대한 저항성이 증가되었다. 결과적으로 PMC12 균주는 식물의 비생물적 스트레스 및 생물적 스트레스에 대한 감수성을 감소시키는 유망한 생물학적 방제제 및 생물활성제로 사용될 수 있을 것으로 전망된다.

• Molecules and Cells
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• 제37권2호
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• pp.109-117
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• 2014

Microbiota in the niches of the rhizosphere zones can affect plant growth and responses to environmental stress conditions via mutualistic interactions with host plants. Specifically, some beneficial bacteria, collectively referred to as Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPRs), increase plant biomass and innate immunity potential. Here, we report that Enterobacter sp. EJ01, a bacterium isolated from sea china pink (Dianthus japonicus thunb) in reclaimed land of Gyehwa-do in Korea, improved the vegetative growth and alleviated salt stress in tomato and Arabidopsis. EJ01 was capable of producing 1-aminocy-clopropane-1-carboxylate (ACC) deaminase and also exhibited indole-3-acetic acid (IAA) production. The isolate EJ01 conferred increases in fresh weight, dry weight, and plant height of tomato and Arabidopsis under both normal and high salinity conditions. At the molecular level, short-term treatment with EJ01 increased the expression of salt stress responsive genes such as DREB2b, RD29A, RD29B, and RAB18 in Arabidopsis. The expression of proline biosynthetic genes (i.e. P5CS1 and P5CS2) and of genes related to priming processes (i.e. MPK3 and MPK6) were also up-regulated. In addition, reactive oxygen species scavenging activities were enhanced in tomatoes treated with EJ01 in stressed conditions. GFP-tagged EJ01 displayed colonization in the rhizosphere and endosphere in the roots of Arabidopsis. In conclusion, the newly isolated Enterobacter sp. EJ01 is a likely PGPR and alleviates salt stress in host plants through multiple mechanisms, including the rapid up-regulation of conserved plant salt stress responsive signaling pathways.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제30권5호
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• pp.668-680
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• 2020

Bacillus velezensis is an important plant growth-promoting rhizobacterium with immense potential in agriculture development. In the present study, Bacillus velezensis Lle-9 was isolated from the bulbs of Lilium leucanthum. The isolated strain showed antifungal activities against plant pathogens like Botryosphaeria dothidea, Fusarium oxysporum, Botrytis cinerea and Fusarium fujikuroi. The highest percentage of growth inhibition i.e., 68.56±2.35% was observed against Fusarium oxysporum followed by 63.12 ± 2.83%, 61.67 ± 3.39% and 55.82 ± 2.76% against Botrytis cinerea, Botryosphaeria dothidea, and Fusarium fujikuroi, respectively. The ethyl acetate fraction revealed a number of bioactive compounds and several were identified as antimicrobial agents such as diketopiperazines, cyclo-peptides, linear peptides, latrunculin A, 5α-hydroxy-6-ketocholesterol, (R)-S-lactoylglutathione, triamterene, rubiadin, moxifloxacin, 9-hydroxy-5Z,7E,11Z,14Z-eicosatetraenoic acid, D-erythro-C18-Sphingosine, citrinin, and 2-arachidonoyllysophosphatidylcholine. The presence of these antimicrobial compounds in the bacterial culture might have contributed to the antifungal activities of the isolated B. velezensis Lle-9. The strain showed plant growth-promoting traits such as production of organic acids, ACC deaminase, indole-3-acetic acid (IAA), siderophores, and nitrogen fixation and phosphate solubilization. IAA production was accelerated with application of exogenous tryptophan concentrations in the medium. Further, the lily plants upon inoculation with Lle-9 exhibited improved vegetative growth, more flowering shoots and longer roots than control plants under greenhouse condition. The isolated B. velezensis strain Lle-9 possessed broad-spectrum antifungal activities and multiple plant growth-promoting traits and thus may play an important role in promoting sustainable agriculture. This strain could be developed and applied in field experiments in order to promote plant growth and control disease pathogens.

• 한국토양비료학회지
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• 제40권6호
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• pp.447-453
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• 2007

작물생육에 유용한 미생물을 선발하여 생물비료로 이용하고자 고추, 토마토, 상추, 오이, 목초, 잔디, 콩의 근권토양 및 뿌리표면에서 세균을 373균주 분리하였다. 각각의 균주를 작물에 접종후 작물생육에 미치는 영향을 관찰하였다. 그 중 작물생육을 촉진시키는 균주를 대상으로 작물생육량과 식물병원성 진균 억제능을 평가한 후 우수한 1균주를 선발하였다. 그리고 선발한 균주의 배양적 특성 및 식물호르몬 생산성을 분석하였다. 선발된 균주는 16S rRNA 염기서열분석, 생화학적특성 등의 분석으로 속 종명을 동정하였다. 식물생육촉진 및 식물병원성 진균을 효과적으로 억제하는 Bacillus subtilis S37-2 균주를 선발하였다. 시험에 사용된 식물병원성 진균은 Fusarium oxysporum (KACC 40037), Rhizoctonia solani (KACC 40140), Sclerotinia sclerotiorum (KACC 40457)의 3 균주였으며, 이들 균주에 대하여 모두 효과적이었다. 토양이 충진된 폿트에 상추를 재배하여 B. subtilis S37-2 균주의 희석현탁액을 $10^5{\sim}10^8cell\;ml^{-1}$ 범위의 접종 농도별로 근권에 처리후 상추의 생육량을 조사하였다. 접종균수가 많을수록 상추 생육량은 증가하였다. $8.7{\times}10^8cell\;ml^{-1}$를 주당 50 ml씩 1~2회 접종시 대조구에 비해 상추의 엽 생체중이 48.7%, 뿌리의 건물중이 42.3% 씩 각각 생육량이 증가하는 효과를 나타내었다. 상추 유묘에 식물병원성 진균인 S. sclerotiorum (KACC 40457)처리후 B. subtilis S37-2 균주를 접종한 구와 접종하지 않은 대조구를 비교한 결과 접종후 9일에 접종구는 16.7%, 대조구는 100% 이병되어 고사되었다. 배지 종류별로 B. subtilis S37-2 균주의 균체증식량을 비교한 결과 TSB배지가 양호하였으며, 질소원을 첨가할 경우 peptone, tryptone보다 yeast extract를 첨가한 구가 균체생성량이 양호하였다. 그리고 배양 온도별로는 $30^{\circ}C$에 비해 $37^{\circ}C$가 약 2~4배이상 균체생성량이 많았다. L-tryptophan을 $20mg\;L^{-1}$ 첨가한 TSB 배지에 B. subtilis S37-2 균주를 접종하여 24시간 배양후 IAA(indole 3-acetic acid) 생성량은 $0.1{\mu}g\;ml^{-1}$ 이 검출되었다.

• 식물병연구
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• 제18권3호
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• pp.201-209
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• 2012

지자체 농업기술센터와 농과원에서 수집한 18개의 Bacillus subtilis 균주들이 보유하고 있는 기능성을 구명하기 위하여 항균활성을 비롯한 사이데로포아 생산, 질소고정능력, 인산가용화 능력 및 오옥신 생성능력을 조사하였다. B. subtilis 균주들은 대부분 입고병균(R. solani), 고추 탄저병균(C. acutatum), 채소류 시들음병균(F. oxysporum), 벼도열병균(M. oryzae), 고추 역병균(P. capsici)에 대하여 항균활성을 보였다. 대부분의 균주가 Siderophore와 오옥신 생성능력을 보였으며 질소고정능력도 함께 보유하고 있는 것으로 나타났다. 인산가용화능은 조사한 Bacillus 속 균주 중 단 한 균주에서 활성을 보였다. 대부분의 B. subtilis 균주가 고추 흰가루병 억제효과를 보였으나, 균주 간에는 방제효과에 있어서 큰 차이를 보이지 않았다. B. subtilis R2-1균주의 농업현장에서의 활용 가능성을 구명하기 위하여 2009년도에 강원도 화천의 유기재배농가에서 오이 흰가루병 방제용 미생물 농약으로 등록되어 사용되고 있는 '큐펙트'와 '탑시드'를 대조로 하여 방제효과를 검정하였다. 2009년도에 B. subtilis R2-1 처리시 방제효과는 37.7%로 '탑시드'(47.6%)보다는 낮았으나, '큐펙트'(25.7%)에 비해서는 높았다. 2010년도에는 B. subtilis R2-1의 고추 흰가루병 방제효과가 83.3%로 미생물 농약인 탑시드 보다도 높게 나타났다. B. subtilis R2-1균주의 발병억제 기작을 구명하기 위하여 B. subtilis R2-1균주와 미생물 농약(탑시드, 큐펙트)을 경엽 처리한 후 포자발아율을 계수한 결과, 미생물 농약인 큐펙트는 97.9%, 탑시드는 94.7% 억제하는데 비해서 B. subtilis R2-1균주는 84.2% 억제하는 것으로 나타났다. 앞으로 B. subtilis R2-1을 고농도로 배양할 수 있는 대량배양기술을 개발하고 항균활성 기능이 잘 발현되도록 제형화한다면 생물농약으로의 개발이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제49권3호
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• pp.391-402
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• 2021

Earthworms play an important role in soil fertilization, interacting continually with microorganisms. This study aims to demonstrate the existence of beneficial microorganisms living in the earthworm's immune system, the coelomic fluid. To achieve this goal, a molecular identification technique was performed, using cytochrome c oxidase I (COI) barcoding to identify abundant endogenic earthworms inhabiting the temperate zone of Rabat, Morocco. Then, 16S rDNA and ITS sequencing techniques were adopted for bacteria and fungi, respectively. Biochemical analysis, showed the ability of bacteria to produce characteristic enzymes and utilize substrates. Qualitative screening of plant growth-promoting traits, including nitrogen fixation, phosphate and potassium solubilization, and indole acetic acid (IAA) production, was also performed. The result of mitochondrial COI barcoding allowed the identification of the earthworm species Aporrectodea molleri. Phenotypic and genotypic studies of the sixteen isolated bacteria and the two isolated fungi showed that they belong to the Pseudomonas, Aeromonas, Bacillus, Buttiauxella, Enterobacter, Pantoea, and Raoultella, and the Penicillium genera, respectively. Most of the isolated bacteria in the coelomic fluid showed the ability to produce β-glucosidase, β-glucosaminidase, Glutamyl-β-naphthylamidase, and aminopeptidase enzymes, utilizing substrates like aliphatic thiol, sorbitol, and fatty acid ester. Furthermore, three bacteria were able to fix nitrogen, solubilize phosphate and potassium, and produce IAA. This initial study demonstrated that despite the immune property of earthworms' coelomic fluid, it harbors beneficial microorganisms. Thus, the presence of resistant microorganisms in the earthworm's immune system highlights a possible selection process at the coelomic fluid level.

• 생명과학회지
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• 제26권10호
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• pp.1163-1168
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• 2016

식물생장촉진미생물(PGPR)은 농업생산성에 전세계적으로 매우 중요한 기작과 기능을 하는 것으로 알려져 있다. 이들 미생물들은 식물생장조절, 생물비료, 식물의 병 저항 및 방제 등 다양한 기작으로 식물생장을 촉진하면서 유용하게 이용되고 있다, 본 논문에서는 토양으로부터 네 종류의 서로 다른 Pantoea 종을 분리하여 식물생장 특성을 규명하고자 하였다. 16S rDNA 유전자의 분석에 의하면, 이들은 각각 Pantoea ananatis, Pantoea citrea, Pantoea dispersa, Pantoea vagans으로 확인되었고 각각 Pa1, Pc1, Pd1, Pv1으로 명명하였다. 분리된 모든 종들은 pH 5정도의 수치를 보이는 접종 1일차에 매우 높은 인산 분해 활성을 보였으며 배지의 pH 감소와 높은 상관성을 보였다. 또한 네 종류의 모든 Pa1, Pc1, Pd1, Pv1종은 각각 85.3±16.3 μg/ml, 183.9±16.8 μg/ml, 28.8±17.3 μg/ml, 114.1±16.5 μg/ml 농도의 매우 높은 인돌 아세트산 생성활성을 보였다. 지베렐린 생성의 경우 Pa1, Pc1와 Pd1는 각각 331.1±19.2 μg/ml, 288.5±16.8 μg/ml, 309.2±18.2 μg/ml 농도로 높은 활성을 보였지만, Pv1는 10.2±11.5 μg/ml 농도의 비교적 낮은 생성활성을 보였다. 또한 모든 분리 종들은 어린 상추식물의 경우 생체량의 32~37%, 상층부길이의 10~15% 생장을 촉진하는 활성을 보이므로 이들 분리된 미생물을 잠재적으로 식물생장촉진을 위한 미생물비료제재로 사용할 수 있다고 생각된다.

• Journal of Plant Biology
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• 제36권4호
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• pp.391-398
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• 1993

식물에서도 동물에서와 같이 RGD(Arg-Gly-Asp) sequence를 매개로 원형질막과 extracellular matrix(ECM)가 연결되어 있다는 사실이 알려지고 있으므로 RGD sequence가 식물세포의 생장, 분화 등의 여러 가지 생리적인 현상에 관여하리라는 가능성을 생각할 수 있다. 그래서 RGD sequence가 당근(Daucus carota L.) 배양세포에서 에틸렌 생성에 미치는 영향을 조사하였다. RGD sequence를 포함하는 합성 peptide는 당근 배양세포에서 에틸렌의 생성을 촉진시켰다. RGD peptide는 Indole-3-acetic acid(IAA)와 함께 처리한 경우 에틸렌 생성을 더욱 촉진시켰으며, ACC synthase의 활성도 증가시켰다. RGD sequence가 에틸렌 생성을 촉진시킬 때 어떠한 특이성이 있는가를 확인하기 위해 이와 유사한 RGE(Arg-Gly-Glu) peptide, RGK(Arg-Gly-Lys) peptide를 각각 처리하여 보았다. RGE peptide는 RGD peptide와 마찬가지로 에틸렌 생성을 촉진시켰으나 RGK peptide는 에틸렌 생성에 영향을 미치지 않았다. 따라서 RGD peptide의 에틸렌 생성 촉진작용은 RGD dequence를 포함하는 RGD peptide가 ACC synthase의 활성을 증가시켜서 일어나는 현상이라 생각되며, 또한 특정한 아미노산 서열을 요구하는 특이적 반응이라고 생각된다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제47권1호
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• pp.17-21
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• 2004

경작지 근권토양에서 식물생장촉진물질인 auxin라 항진균물질을 동시에 생산하는 농업용 미생물제제로 사용할 PGPR 균주를 선발하고 동정하였다. 경북 경산 일대의 다수확 밭토양의 근권토양에서 균주를 선발하고 그 중 auxin 생산성이 높은 2균주 K36, N21를 분리하였다. 이들 균주를 동정한 결과 K36은 Pantoea agglomerans이고 N21은 Pseudomonans fulva로 동정되었다. 선발된 균주의 식물생장촉진능을 in vivo 녹두발아촉진검사법으로 확인하였으며, 식물병원진균에 대한 길항력을 확인하였다. 배양조건에 따른 auxin 생산성을 조사한 결과 K36 균주는 $pH\;7.5,\;35^{\circ}C$, 37시간에서 최대로 나타났고, N21균주는 $pH\;7.5,\;35^{\circ}C$, 20시간에서 최대값을 나타내었다.