알팔파 근류의 질소고정활성의 연중변화를 규명하고 건물중과 탄수화물 및 질소함량의 연중변화를 추적하여 이들의 관계를 고찰하기 위하여 조성후 3년째인 알팔파 포장에서 비예취구와 예취구로 구분하고 시기별로 근류의 무게와 Acetylene환원법에 의하여 근류의 질소고정활성을 측정하였으며 각부위별비구조적 전탄수화물 및 전질소함량을 분석하였다. 1. 근류의 무게는 6월초에 최대로 높았으며 개화기부터는 전생육기간을 걸쳐 느린 속도로 감소되었다. 근류의 질소고정활성의 연중변화는 4월초에 나타나기 시작하여 5월에는 급격히 증가하여 6월초에 최대로 높았고, 그리고 개화기로부터 낮아지기 시작하여 7월말부터 8월중순까지는 낮은 활성을 유지하다가 8월말과 9월초에 다시 높은 활성을 보였다. 2. 각부위의 건물중의 변화곡선과 근류의 무게 및 활성의 변화곡선은 개화기까지는 같은 경향의 증가 곡선을 보였다. 그러나 개화후기에 건물중은 변화가 없었으나 협의 형성에 따른 근류가 이용할 수 있는광합성물질의 감소, 한발, 고온 등에 의하여 근류의 질소고정활성이 급격히 낮아졌기 때문에 이들의 상호관계는 개화후부터 맞지 않았다. 3. 탄수화물함량과 질소함량은 개화기인 6월초에 가장 높고 7월의 결협기부터 낮아지기 시작하였으며 여름기간동안 높은 온도의 영향을 받아 7월말과 8월중순동안 낮은 함량을 보이다가 가을에 다시 증가하였다. 각부위의 탄수화물함량 및 질소함량과 근류의 질소고정활성과의 상호관계는 뿌리의 탄수화물함량과 잎의 질소함량을 근류의 질색고정활성과 높은 정의 상관관계를 나타내었다. 4. 7월중의 예취는 고온기의 탄수화물의 과도한 소모를 방지하여 가을철에 재생에 사용되었고 근류활성 회복에 기여하였다.
Root-nodule nitrogen-fixing bacteria are known for being specific to particular legumes. This study isolated the endophytic root-nodule bacteria from the nodules of legumes and examined them to determine whether they could be used to promote the formation of nodules in other legumes. Forty-six isolates were collected from five leguminous plants and screened for housekeeping (16S rRNA), nitrogen fixation (nifH), and nodulation (nodC) genes. Based on the 16S rRNA gene sequencing and phylogenetic analysis, the bacterial isolates WC15, WC16, WC24, and GM5 were identified as Rhizobium, Sphingomonas, Methylobacterium, and Bradyrhizobium, respectively. The four isolates were found to have the nifH gene, and the study confirmed that one isolate (GM5) had both the nifH and nodC genes. The Salkowski method was used to measure the isolated bacteria for their capacity to produce phytohormone indole acetic acid (IAA). Additional experiments were performed to examine the effect of the isolated bacteria on root morphology and nodulation. Among the four tested isolates, both WC24 and GM5 induced nodulation in Glycine max. The gene expression studies revealed that GM5 had a higher expression of the nifH gene. The existence and expression of the nitrogen-fixing genes implied that the tested strain had the ability to fix the atmospheric nitrogen. These findings demonstrated that a nitrogen-fixing bacterium, Methylobacterium (WC24), isolated from a Trifolium repens, induced the formation of root nodules in non-host leguminous plants (Glycine max). This suggested the potential application of these rhizobia as biofertilizer. Further studies are required to verify the N2-fixing efficiency of the isolates.
우리나라 장여품종을 위함한 15개 대두품종들의 근류균에 대한 친화성과 접종효과를 밝히기 위하여 사경시험을 실시하였던 바 그 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 정석은 근류균접종 15일후에도 근류가 형성되지 않았으나 Lindarin #62는 주당 3.0개의 근류가 형성 되었으며 개화기의 근류형성수도 품종간에 크게 차이가 있어서 정석은 주당 37.8대로 가장 적었고 Haman은 주당 122.2개로 가장 많이 형성되었는데 품종간에 유의차가 인정되었다. 2. 개화기까지의 근류형성수에 대한 시기별 근류형성비율은 품종간에 크게 차이가 있었는데 공시품종평균에 있어서는 접종 15일후에 2,1%, 접종30일후에는 60.8%, 그리고 접종 45일후에는 79.8%가 형성되었다. 3. 근류병접종효과는 현저하여 초장, 경태, 근장, 건물중 및 엽록소함량이 무접종구에 비하여 접종구가 크게 증가하여 전체처리 및 품종간, 그리고 접종처리간에 고도로 유의하였는데 다만 엽록소함량과 건물중의 증가추세와는 반드시 일치되지 않았다. 4. 공시품종평균에 있어서 접종구에 대한 무접종구의 몇가지 현질의 형성비율은 초장 94.0%, 건물중 81.6%, 그리고 엽록소의 함량은 66.8%였다.
본 연구에서는 헤어리베치로부터 뿌리혹 형성능과 질소 고정능이 우수한 Rhizobium 균주를 분리하고자 하였다. 전국의 일곱 군데 헤어리베치 재배 지역에서 수집 후 뿌리혹으로부터 균주를 분리하였고, 헤어리베치에 분리 균주를 재접종하여 뿌리혹 형성능과 질소 고정능을 확인하였다. 그 결과, 52개의 Rhizobium 속 균주를 분리하였고, 이 중 0.5% NaCl 농도 이상에서 자라는 Rhizobium은 16균주이었다. 뿌리혹 형성능은 16개 균주 중 Rhizobium sp. RH1, RH3, RH81, RH82, RH84, RH93의 균주를 접종한 시험구에서 우수하였다. 또한, 질소 고정능을 확인한 결과 Rhizobium sp. RH84가 가장 높은 acetylene reduction activity를 보였다. 이러한 결과는 향후 염의 분포가 불균일한 간척지에 적용 시에도 헤어리베치의 생육을 촉진해 녹비 작물로의 활용 가능성을 높여주는 결과로 판단된다.
초다 근류착생성 콩 nts 382 및 nts 246와 wild-type인 Bragg의 초기생육, 뿌리혹 형성 및 질소고정능력을 조사하였으며, 그 결과는 다음과 같이 요약된다. 1. nts 계통은 뿌리혹건물중이 현저히 높아서 파종후 31일째에는 Bragg에 비하여 2.5내지 3.5배에 달하였다. 2. nts 계통은 과도한 뿌리혹 형성 때문에 지상부 광합성산물을 많이 소모하여 지상부의 생육이 저해되었다.
대전 지역에서 자생하는 벌노랑이 (Lotus corniculatus var. japonicus) 의 뿌리혹으로부터 생장속도가 빠른 (fast-growing) 5균주를 분리하였다. 분리된 공생균주들은 형태적, 생리적 특성 및 뿌리혹형성 실험을 통하여 이 균주들은 Rhizobium loti 로 동정되었다. 분리균주로 접종시킨 벌노랑이 유식물에서 뿌리혹을 형성하였으며, 대조구와 비교하였을 때 정상적인 성장을 하는 것으로 보아 질소고정능을 갖는 (effect) 뿌리혹을 형성함을 알 수 있었다. 유도된 뿌리혹으로부터 재분리된 공생균주의 형태절 특성 및 항생제 내성에 대한 조사로부터 이들 뿌리혹은 1차 분리균주에 의해 형성된 것임을 알 수 있었다. 또한 이들은 Lotus corniculatus 에서도 질소고정능을 갖는 뿌리혹을 형성하였다. 분리균주 중 R. loti TUS2, TUS5 그리고 TUS8 은 calcofluor-binding exopolysaccharide(EPS) 를 생성하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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