• KSBB Journal
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• 제24권4호
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• pp.334-340
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• 2009

식물성장 촉진 기능을 가지는 PGPR (plant growth-promoting rhizobacteria)균은 특수한 토양시료를 사용하여 내열성을 가지는 400개의 균주를 분리하였다. 이들 분리균주에서 선발한 공시균주 Bacillus sp. YK-5는 항진균성 물질을 생산하였으며, 시험균주 Asp. flavus를 대상으로 생산조건을 검토한 결과, 공시균주의 생육배지는 생육촉진효과와 식물병원균에 대한 방제를 위해 1% peptone 및 yeast extract, 5% black sugar가 함유된 modified LB배지를 사용하였다. 식물병원균에 대한 공시균주의 길항효과는 시험균주인 식물병원균 Fusarium oxysporum KACC 40052균에 대해 배양 7일째까지 강한 생육저해를 보였다. 공시균의 식물성장촉진능은 궁중무 및 벼를 대상으로 pot 실험한 결과, 궁중무의 경우 경엽수, 줄기의 길이 및 뿌리의 길이가 무처리구에 비해 약 60%이상 우수한 성장촉진효과를 나타내었으며, 벼의 경우 이식 후 시비 8일째 시판제품 처리구에 비해 공시균주 처리구는 잎의 길이와 흰 세근의 발달이 우수하여 뿌리의 발육에 현저한 생육촉진 효과를 나타내었다. 공시균주의 동정은 분자계통분류학적 분석 (형태, 배양, 생리, 화학적 및 분자생태학적 측면)에 의해 B. subtilis YK-5로 명명하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제43권4호
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• pp.385-390
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• 2015

본 연구는 식물성장촉진 근권세균인 Bacillus sp. SH1RP8를 친환경 생물비료로 이용하기 위하여 수행되었다. SH1RP8 균주를 동결건조시 세포의 용혈을 방지하도록 여러 가지 동결건조 보호제를 첨가하여 균주의 성장과 활성에 미치는 영향을 알아보았다. SH1RP8 균주의 동결건조 시 동결건조 보호제로 skim milk, glucose, peptone 등을 이용하였을 때, 그 중 5%의 skim milk를 첨가하였을 때 가장 높은 (30.6%)의 생존율을 보였다. 또한, 균주의 성장을 촉진하는 기질 그룹을 첨가하여 5%의 skim milk 단독으로 첨가한 경우와 기질 그룹을 각각 첨가한 경우의 동결건조 보호 효과를 비교하여 보았다. 그 결과 5% skim milk에 glycerol을 동시에 첨가할 경우 균주의 생존율이 skim milk 단독 첨가효과와 비교 시 214.29%의 향상율을 보여주었다. 또한 동결건조된 Bacillus sp. SH1RP8 은 매우 효과적인 PGPR로 활성을 보여주어 생물비료로서의 훌륭한 기능이 기대된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제13권6호
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• pp.881-891
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• 2003

Paenibacillus polymyxa is a plant growth-promoting rhizobacterium (PGPR) which can be used for biological control of plant diseases. Several bacterial strains were isolated from rotten roots of Korean ginseng (Panax ginseng C. A. Meyer) that were in storage. These strains were identified as P. polymyxa, based on a RAPD analysis using a P. polymyxa-specific primer, cultural and physiological characteristics, an analysis utilizing the Biolog system, gas chromatography of fatty acid methyl esters (GC-FAME), and the 16S rDNA sequence analysis. These strains were found to cause the rot in stored ginseng roots. Twenty-six P. polymyxa strains, including twenty GBR strains, were phylogenetically classified into two groups according to the ERIC and BOX-PCR analyses and 16S rDNA sequencing, and the resulting groupings systematized to the degrees of virulence of each strain in causing root rot. In particular, highly virulent GBR strains clustered together, and this group may be considered as subspecies or biovar. The virulence of the strains seemed to be related to their starch hydrolysis enzyme activity, but not their cellulase or hemicellulase activity, since strains with reduced or no starch-hydrolytic activity showed little or no virulence. Artificial inoculation of the highly virulent strain GBR-1 onto the root surfaces of Korean ginseng resulted in small brown lesions which were sunken and confined to the outer portion of the root. Ginseng root discs inoculated in vitro or two-year-old roots grown in soil drenched with the inoculum developed significant rot only when the inoculum density was $10^{6}-10^{7}$ or more colony-forming units (CFU) per ml. These results suggest that P. polymyxa might induce ginseng root rot if their population levels are high. Based on these results, it is recommended that the concentration of P. polymyxa should be monitored, when it is used as a biocontrol agent of ginseng, especially in the treatment of stored roots.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제34권4호
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• pp.311-317
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• 2006

식물생육을 촉진하고 고추역병균을 방제하는 다기능 PGPR 균주 Bacillus subtilis AH18 항진균성 cellulase 유전자를 PCR을 이용해 pUC18과 재조합 후 E. coli DH5$\alpha$에 cloning하여 E. coli내에 발현시켰으며, 그 형질전환 균주를 E. coli DH5$\alpha$(pCM 41)이라 명명하였고, 발현된 cellulase를 ce/H라 하였다. E. coli DH5$\alpha$(pCM 41)의 inset 부위는 B. subtilis AH18의 1,582 bp 유전자를 포함하며 cellulase의 유전자는 1,524 bp로 508개의 amino acid가 암호화된 것으로 추정되었고, CMC를 함유한 SDS-PAGE의 방법으로 약 55 kDa의 분자량을 확인하였다. B. subtilis AH18이 가지는 ce/H는 3종의 대표적인 Bacillus spp.들의 cellulase 유전자의 DNA와 아미노산 배열이 98% 이상 유사하였으며, CMC(carboxymethyl-cellulose) 뿐만 아니라, 불용성 섬유소인 Avicel, filter paper(Whatman No. 1) 특히 고추역병균인 Phytophthora capsici의 건조 cell wall도 분해하였다. 또한 colH의 cellulase는 $50^{\circ}C$에서 효소활성이 가장 높았으며, 최적 pH는 pH 6.0이었다. 그리고 $AgNO_3$ 또는 $CoCl_2$ 첨가시 활성이 1.7배, 2배 정도 증가하였고 $HgC1_2$ 첨가시는 활성이 20%까지 떨어졌다. 또한 여러 화학 저해제들 중 Sodium azide 또는 Hydroxy urea는 효소 활성을 증가시켰으며, CDTA 또는 EDIA는 섬유소분해능을 감소시켰다. 이들의 결과는 고추역병균 P. capsici의 생육을 억제하는 B. subtilis AM18의 진균세포벽 용해성 cellula의 효소학적 특성을 구명한 것이라고 할 수 있다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제36권4호
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• pp.326-335
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• 2008

Bacillus subtilis AH18균주는 auxin, siderophore 그리고 cellulase를 동시에 생산하는 PGPR 균주이자 생물방제균주로 항진균성 siderophore의 특성을 확인한 결과 catechol type의 siderophore로 확인하였다. $Siderophore_{AH18}$ 의 정제는 Amberlite XAD-2, sephadex LH-20 column chromatography 그리고 HPLC를 통해 정제 및 정제여부를 확인하였으며, GC-MS, $^1H$-NMR, 그리고 $^{13}C$-NMR을 통해 구조 및 분자량을 확인하였다. 그 결과 B. subtilis AH18이 생산하는 siderophore은 분자량 883의 bacillibactin임을 확인하였으며, 포자발아억제활성을 나타냄을 확인하였다. B. subtilis AH18은 P. capsici에 의한 고추역병을 효과적으로 방제하였으며(방제력 55%), 이는 bacillibactin에 의한 효과가 포함되리라 추측된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제41권1호
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• pp.105-111
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• 2013

다기능 식물생장촉진근권세균(PGPR)인 P. fluorescens 2112 균주가 고추의 생물방제와 성장촉진에 긍정적인 영향을 주기 위해서는 생물막을 형성하여 근권에 정착하는 colonization이 필수조건이다. 따라서 근권정착능에 주요한 생물막 형성에 필요한 quorum sensing의 신호분자인 AHLs의 생산 유무를 조사한 결과, petri dish bioassay에서 AHLs를 생산하여 푸른색환을 형성하는 것을 확인할 수 있었으며 아울러 P. fluorescens 2112 균주의 생장곡선에서 대수증식기 중반에서 정체기 초반에 가장 많은 AHLs를 생산함을 확인하였다. 또한 탄소길이가 6개인 AHLs를 생산한다는 사실을 TLC bioassay를 통해 확인하였다. 그리고 고추의 뿌리 및 근권토양에서의 정착밀도를 Double layer filter paper와 Ahmad와 Baker 법으로 분석하여 확인하였다. 그 결과, 뿌리 상단과 말단에서 각각 $3{\times}10^5$ CFU/g root와 $8{\times}10^3$ CFU/g root로 확인되었으며, 근권토양에서 균주는 표면으로부터 가까운 1 cm 깊이에서는 $3.5{\times}10^6$ CFU/g soil의 높은 밀도로 존재하였으나, 먼 5 cm 깊이의 근권토양에서는 $1.1{\times}10$ CFU/g soil의 낮은 밀도로 존재하였다. 그리고 주사전자현미경을 통해 고추 뿌리의 표피 및 말단에서 처리한 균주가 생물막 형태의 군집을 형성하는 것을 확인하였다. 결과적으로 P. fluorescens 2112 균주가 AHLs를 생산하여 quorum sensing이 이루어졌으며, 이로 인해 고추의 뿌리에 생물막과 유사한 군집을 형성하여 고밀도로 colonization이 일어났을 것으로 생각된다. 따라서 P. fluorescens 2112 균주의 특징인 다양한 항진균 물질과 auxin을 생산함과 동시에 colonization을 통해 고추의 생육촉진이나 생물방제에 긍정적인 효과를 줄 수 있을 것이다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제15권5호
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• pp.1001-1010
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• 2005

Bacillus megaterium KL39, an antibiotic-producing plant growth promoting rhizobacterium (PGPR), was selected from soil. The antifungal antibiotic, denoted KL39, was purified from culture filtrate by column chromatography using Dion HP-20, Silica gel, Sephadex LH-20, and prep-HPLC. Thin layer chromatography, employing the solvent system of ethanol:ammonia:water=8:1:1, showed the $R_{f}$. value of 0.32. The antibiotic KL39 showed a negative reaction with ninhydrin solution, positive with iodine vapor, and also positive with Ehrlich reagent. It was soluble in methanol, ethanol, butanol, and acetonitrile, but insoluble in chloroform, toluene, hexane, ethyl ether, or acetone. Its UV spectrum had the maximum absorption at 208 nm. Amino acid composition, FAB-mass, $^{1}H-NMR,\;^{13}C-NMR$, and atomic analyses showed that the antibiotic KL39 (MW=1,071) has a structure very similar to iturin E. The antibiotic KL39 has a broad antifungal spectrum against a variety of plant pathogenic fungi including Rhizoctonia solani, Pyricularia oryzae, Monilinia froeticola, Botrytis cinenea, Altenaria kikuchiana, Fusarium oxysporum, and F. solani. An MIC value of $10\;{\mu}g/ml$ was determined for Phytophthora capsici. Macromolecular incorporation studies with P. capsici using radioactive [$^{3}H-adenine$] as the precursor, indicated that the antibiotic KL39 strongly inhibits the DNA biosynthesis of the fungal cell. Microscopic observation of the antifungal action showed abnormal hyphal swelling of P. capsici. The purified antibiotic KL39 was very effective for the biocontrol of in vivo Phytophthora-blight disease of pepper.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제37권1호
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• pp.1-9
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• 2009

식물성장촉진물질인 auxin을 비롯한 식물병원성진균을 방제하는 siderophore 그리고 식물병원성 진균의 세포벽을 분해하는 cellulase를 동시에 생산하는 생물방제균주 B. subtilis AH18의 토양내 monitoring을 위하여 각 생산물질에 관여하는 유전자를 기초로 primer(sid, aec, cel)를 제작하였다. Single PCR 및 multiplex PCR을 수행하여 800-bp(sid), 1000-bp(air), 1600-bp(cel)의 DNA fragment를 확인하였으며, 각각의 fragment는 siderophore의 생합성 key enzyme인 2,3-dihydro-2,3-dihydroxy benzoate dehydrogenase[EC : 1. 3. 1, 28]gene (sid-794bp)이며, auxin efflux carrier gene (aec - 1052 bp), 그리고 cellulase gene(cel - 1582 bp)임을 확인하고, NCBI Genbank에 등록하였다(Genbank accession sid: No. EF408238, aec: No. EF408239, cel: No. EF070194). 또한 B. subtilis AH18을 처리한 일반 경작지 토양에서 multiplex PCR을 통하여 3종의 유전자에서 증폭된 triple band를 확인하였으며, 고추를 실제 토양을 이용해 Pot에 이식 후 고추의 rhizosphere와 non-rhizosphere에서 B. subtilis AH18의 존재를 확인할 수 있다. 뿐만아니라 본 균주를 고추가 이식된 Pot의 토양에 처리 후 monitoring시 민감도는 $1.8\times10^5$ cfu/g이었고, monitoring 가능한 기간은 3주이상 확인 할 수 있었다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제50권2호
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• pp.95-100
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• 2007

식물성장 촉진호르몬인 auxin, 식물병원성 진균을 방제하는 siderophore 그리고 cellulase를 동시에 생산하는 PGPR균이자 생물방제균인 Bacillus licheniformis K11의 cellulase의 유전자를 PCR을 이용해 pUC18에 재조합 후 E. coli DH5${\alpha}$에 cloning하였으며, 이 형질전환 된 균주를 E. coli DH5${\alpha}$(pCW 77)라 하였다. 형질전환 균주 E. coli DH5${\alpha}$(pCW 77)는 B. licheniformis K11의 1.6kb 유전자를 포함하며, 이 cellulase는 1,479 bp, 499개의 amino acid가 암호화된 것으로 추정된다. 형질전환균주가 생산하는 cellulase(CelW)는 lac 프로모터를 이용해 발현되었으며, CMC-SDS-PAGE의 방법으로 약 55 kDa의 분자량을 확인하였다. B. licheniformis K11의 cellulase는 4종의 대표적인 Bacillus spp. 들이 생산하는 cellulase의 아미노산 배열이 97% 이상 일치하였다. CelW는 carboxymethyl-cellulose(CMC) 뿐만 아니라 불용성 섬유소인 Avicel, Filter paper(Whatman$^{\circledR}$ No. 1)는 물론이고 고추역병균 P. capsici의 건조 cell wall도 분해하였다. CMC를 기질로 60$^{\circ}C$에서 효소활성이 가장 높았으며, 최적 pH는 pH 6.0이었다. 그리고 CoCl$_2$ 또는 MnSO$_4$ 첨가시 활성이 2배 이상 증가하였지만, FeCl$_3$ 또는 HgCl$_2$ 첨가 시는 활성이 20% 이하로 떨어졌고, SDS와 sodium azide 등 여러 화학 저해제들을 첨가하여도 87% 이상의 활성을 유지하였다. 이 결과들은 B. licheniformis K11이 식물뿌리에 근권 microflora형성의 중요한 요인으로 작용할 수 있고, 생물방제력을 발휘하는 식물병원성 진균의 세포벽 분해 cellulase 기능 연구를 가능케 하여 식물병의 생물학적 방제 연구에 기초가 될 것이라 생각된다.

• 한국유기농업학회지
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• 제26권4호
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• pp.677-686
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• 2018

농촌진흥청에서 개발한 유용미생물 Kluyvera sp. CL-2 처리효과를 검증하기 위하여 수박에 미생물 배양액을 7일 간격으로 2회, 5회 관주처리하여 처리 전 후의 토양 이화학성 변화를 관찰하였고, 또한 미생물 처리 후 수확기의 수박 생육특성 및 유리당 함량을 비교하였다. Kluyvera sp. CL-2 배양액을 $1.0{\times}10^6cfu\;mL^{-1}$로 7일 간격 본포에 2회, 5회 관주처리 한 결과, 산도와 Ca, Mg은 모든 처리구에서 감소하는 경향을 보였으며 유기물은 모든 처리구에서 증가하였다. EC와 K는 유의적인 차이가 없었으며, 유효인산은 무처리구 대비 미생물 처리구에서 유의하게 증가하였다. 수확 직후의 수량, 엽장, 과중, 과장, 과폭, 과피두께는 미생물 처리구와 무처리구 간의 차이가 없었으나, 과폭은 유의적으로 증가하여 2회 처리구는 11.6%, 5회 처리구는 26.2% 증가하였다. 수박의 수확기 유리당 함량을 분석한 결과 sucrose는 모든 처리구에서 차이가 없었으나, fructose와 glucose의 함량은 무처리구 대비 미생물 처리구에서 증가하는 것으로 나타났다. Glucose함량은 2회 처리구가 무처리구 대비 13.8%, 5회 처리구는 12.8% 증가하여 미생물 처리횟수 간의 차이는 없었으나, fructose함량은 2회 처리구 14.6%, 5회 처리구에서는 39.8% 증가하여 미생물처리 횟수 증가에 따른 유의수준의 fructose 함량 증진 효과가 확인되어 Kluyvera sp. CL-2의 처리가 수박의 당도를 향상시키는 경과를 보였다.