• 식물병연구
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• 제26권1호
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• pp.8-18
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• 2020

고추는 한국의 주요 경제 작물 중 하나이지만 재배과정에서 Colletotrichum acutatum에 기인한 탄저병이 많이 발생한다. 이의 방제를 위해 길항균인 Bacillus subtilis YGB36을 선발하여 16S rRNA 염기서열 및 생리·생화학적 분석을 통해 Bacillus subtilis로 동정하고 이를 생물학적 방제제로 개발하고자 실험을 진행하였다. In vitro screening에서 YGB36은 Cylindrocarpon destructans에 강한 항균활성을 나타내었고, cellulase, protease, amylase, siderophore 생산 및 phosphate solubility를 보유하고 있었다. 이 균주의 배양액(10⁶ cfu/ml) 및 배양여액은 in vitro 실험에서 C. acutatum의 포자발아를 강하게 억제하였고, 고추 과실을 이용한 실내실험에서도 이 배양액이 탄저병 병반의 진전을 억제하였으며, 방제가는 65.7%로 나타났다. 아울러 YGB36배양액은 고추 종자의 발아 및 초기 뿌리 생장을 촉진하였고, 온실에서의 식물 생장을 촉진하였다. 기존 화학농약과의 혼용 가능성 조사 결과, YGB36은 실험에 사용한 모든 살충제에서 생존에 영향을 전혀 받지 않았으며, 살균제 21종 중 11종에서 잘 생존하였다. 따라서 YGB36균주는 고추 탄저병에 대한 생물농약으로서의 잠재적 가치가 상당한 것으로 판단된다.

• 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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• 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.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권1호
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• pp.106-112
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• 2014

Very few plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) are known to produce gibberellins (GAs). The current study aimed to isolate a phytohormone-producing PGP rhizobacterium from soil and assess its potential to enhance plant growth. The newly isolated bacterium was identified as Leifsonia soli sp. SE134 on the basis of partial 16S ribosomal RNA gene sequence. Application of L. soli culture filtrate significantly increased the biomass, hypocotyl, and root lengths of cucumber seeds as compared with non-inoculated sole medium and distilled water treated controls. Furthermore, the PGPR culture was applied to the GA-deficient mutant rice cultivar Waito-C. Treatment with L. soli SE134 significantly increased the growth of Waito-C rice seedlings as compared with controls. Upon chromatographic analysis of L. soli culture, we isolated, detected and quantified different GAs; namely, $GA_1$ ($0.61{\pm}0.15$), $GA_4$ ($1.58{\pm}0.26$), $GA_7$ ($0.54{\pm}0.18$), $GA_8$ ($0.98{\pm}0.15$), $GA_9$ ($0.45{\pm}0.17$), $GA_{12}$ ($0.64{\pm}0.21$), $GA_{19}$ ($0.18{\pm}0.09$), $GA_{20}$ ($0.78{\pm}0.15$), $GA_{24}$ ($0.38{\pm}0.09$), $GA_{34}$ ($0.35{\pm}0.10$), and $GA_{53}$ ($0.17{\pm}0.05$). Plant growth promotion in cucumber, tomato, and young radish plants further evidenced the potential of this strain as a PGP bacterium. The results suggest that GA secretion by L. soli SE134 might prove advantageous for its ameliorative role in crop growth. These findings can be extended for improving the productivity of different crops under diverse environmental conditions.

• 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.

• 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.

• 한국토양비료학회지
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• 제36권3호
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• pp.134-144
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• 2003

생물적 방제균인 Pseudomonas chlororaphis O6는 phenazine, protease와 HCN 등과 같은 여러 가지 2차 대사 산물들을 분비하여 식물병원균의 생육을 억제하였다. 또한 O6 균을 밀종자에 접종하였을 때, F. culmorum에 의한 뿌리 썩음병을 방제하는 효과가 있었다. 오이 뿌리 분비액내의 주 유기산은 fumaric acid, malic acid, benzoic acid, succinic acid 였고, 당으로는 glucose와 fructose가 검출되었으며, 유기산의 농도는 당의 농도보다 10배 정도 높았다. O6 균은 오이 뿌리 분비액을 영양원으로 하는 배지에서 생육하였다. 유기산을 흡수하는데 관여할 것으로 추정되는 O6 균의 dctA 유전자는 1,335 bp의 open reading frame을 가지고 있었으며, 444개의 아미노산으로 구성된 약 47 kD 의 pI가 8.2인 단백질을 암호화하였다. DctA 단백질은 10개의 putative trans-membrane domains를 가지고 있어, 세포막에 내재된 단백질로 추정되었다. 오이의 뿌리 분비액 중 유기산이 O6 균의 뿌리 정착에 중요한 물질로 작용한다면 본 연구에 의해 클로닝된 dctA 유전자는 식물 정착이나 생물적 방제균의 유용 형질의 발현을 연구하는데 중요한 유전자로 이용될 수 있을 것이다.

• 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.