• 한국미생물·생명공학회지
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• 제40권1호
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• pp.57-65
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• 2012

B. polyfermenticus CJ6가 생산하는 항진균 물질을 분리 정제하기 위하여 SPE, preparative HPLC, reverse phase-HPLC를 통한 정제를 시행하였다. Preparative HPLC로부터8, B, C의 3개의 항진균 활성 분획을 분리하였으며, LC/MS분석 결과 B. polyfermenticus CJ6는 2종의 iturin A($C_{14}$, $C_{15}$), 3종의 surfactin($C_{13}$, $C_{14}$, $C_{15}$), 4종의 fengycin A($C_{14}$, $C_{15}$, $C_{16}$, $C_{17}$)와 2종의 fengycin B($C_{16}$, $C_{17}$)를 생산하는 것으로 추정되었다. 분리된 항진균 활성 분획의 안정성 실험을 결과 iturin을 함유한 8번 분획은 pH, 열, 효소처리에 안정하였으나 50-$70^{\circ}C$에서 24시간 처리 시에는 항진균 활성이 다소 감소되었다. Surfactins과 fengycins을 포함하는 것으로 추정되는 B 분획은 온도에는 매우 안정하나 pH 3.0과 protease(type I) 및 ${\alpha}$-chymotrypsin 처리에 의하여 항진균활성이 감소되었다. Fengycins 만을 함유한 C 분획은 열과 pH 처리에서 모두 안정하였으나 protease(type I) 처리에 의하여 활성이 감소되었다. 항진균 활성 8번 분획은 reversephase-HPLC를 통하여 2개의 단일 피크가 분리되었으며, 아미노산 조성 분석 결과 Asx, Tyr, Gln, Pro, Ser의 분자비가 3:1:1:1:1으로서 iturin A의 아미노산 서열과 일치하는 것으로 확인되었다. 본 연구를 통하여 B. polyfermenticus CJ6는다양한 항진균 활성 lipopeptides를 생산하는 것을 알 수 있으며, 항진균 활성이 우수한 B. polyfermenticus CJ6 균주의 생물방제 및 생물보존제로서의 활용이 기대된다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2003년도 생물공학의 동향(XII)
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• pp.40-44
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• 2003

Soil-borne infectious disease including Pythium aphanidermatum and Rhizoctonia solani causes severe damage to plants, such as cucumber. This soil-borne infectious disease was not controlled effectively by chemical pesticide. Since these diseases spread through the soil, chemical agents are usually ineffective. Instead, biological control, including antagonistic microbe can be used as a preferred control method. An efficient method was developed to select an antagonistic strain to be used as a biological control agent strain. In this new method, surface tension reduction potential of an isolate was included in the ‘decision factor’ in addition to the other factors, such as growth rate, and pathogen inhibition rate. Considering these 3 decision factors by a statistical method, an isolate from soil was selected and was identified as Bacillus sp. GB16. In the pot test, this strain showed the best performance among the isolated strains. The lowest disease incidence rate and fastest seed growth was observed when Bacillus sp. GB16 was used. Therefore this strain was considered as plant growth promoting rhizobacteria (PGPR). The action of surface tension reducing component was deduced as the enhancement of wetting, spreading, and residing of antagonistic strain in the rhizosphere. This result showed that new selection method was significantly effective in selecting the best antagonistic strain for biological control of soil-borne infectious plant pathogen. The antifungal substances against P. aphanidermatum and R. solani were partially purified from the culture filtrates of Bacillus sp. GB16. In this study, lipopeptide possessing antifungal activity was isolated from Bacillus sp. GB16 cultures by various purification procedures and was identified as a surfactin-like lipopeptide based on the Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), nuclear magnetic resonance (NMR), high performance liquid chromatography mass spectroscopy (HPLC-MS), and quadrupole time-of-flight (Q-TOF) ESI-MS/MS data. The lipopeptide, named GB16-BS, completely inhibited the growth of Pythium aphanidermatum, Rhizoctonia solani, Penicillium sp., and Botrytis cineria at concentrations of 10 and 50 mg/L, respectively. A novel method to prevent the foaming and to provide oxygen was developed. During the production of surface active agent, such as lipopeptide (surfactin), large amount of foam was produced by aeration. This resulted in the carryover of cells to the outside of the fermentor, which leads to the significant loss of cells. Instead of using cell-toxic antifoaming agents, low amount of hydrogen peroxide was added. Catalase produced by cells converted hydrogen peroxide into oxygen and water. Also addition of corn oil as an oxygen vector as well as antifoaming agent was attempted. In addition, Ca-stearate, a metal soap, was added to enhance the antifoam activity of com oil. These methods could prevent the foaming significantly and maintained high dissolved oxygen in spite of lower aeration and agitation. Using these methods, high cell density, could be achieved with increased lipopeptide productivity. In conclusion to produce an effective biological control agent for soil-borne infectious disease, following strategies were attempted i) effective screening of antagonist by including surface tension as an important decision factor ii) identification of antifungal compound produced from the isolated strain iii) novel oxygenation by $H_2O_2-catalase$ with vegetable oil for antifungal lipopeptide production.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제44권1호
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• pp.9-18
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• 2016

청국장에서 강력한 항균력을 지닌 2개의 Bacillus 균주들인 CJW15와 SSD8이 분리되었다. 16S rRNA와 recA 유전자들 염기서열 결정에 의해 두가지 균주 모두 B. amyloliquefaciens로 동정되었다. CJW15는 B. cereus ATCC14579, Listeria monocytogenes ATCC19111, Lactococcus lactis ATCC11454 들의 증식을 강력히 억제하며 SSD8은 B. cereus ATCC14579와 Enterococcus faecium ATCC19953 증식을 억제하였다. 두 균주들의 항균력은 $100^{\circ}C$, 15분 처리에도 감소하지 않았고 산성인 pH 3과 알칼리인 pH 12에서도 안정하였다. 트립신, 펩신, 프로테아제 K, 프로테아제 효소처리에 의해 CJW15 항균력은 변화가 없었지만 SSD8 항균력은 절반으로 감소하였다. 두 균주 공히 surfactin, fengycin, iturin, iturinA와 같은 lipopeptide 생합성 유전자들을 지니고 있고 subtilin과 같은 박테리오신 유전자들도 지니고 있다. 또 두 균주들은 혈전용해능을 지니고 있다.

• 농약과학회지
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• 제20권3호
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• pp.189-196
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• 2016

바실러스는 토양 및 반추동물의 소화기관과 같은 다양한 곳에서 분리되고 있으며, 작물의 생육 촉진과 병방제를 위한 미생물 재제로서 널리 사용되고 있다. 바실러스 GH1-13 균주는 전남 완도의 간척지 논에서 분리되었으며, 16S rRNA 유전자와 gyrB 유전자를 이용하여 계통유전학적으로 분석한 결과 Bacillus velezensis인 것으로 동정되었다. GH1-13 균주의 특성을 분석한 결과 생육촉진에 관련된 IAA를 생성할 뿐 아니라 벼 뿌리의 생육을 촉진하는 것을 확인하였다. 또한 벼의 주요 병원균의 생육을 억제할 뿐 아니라 작물의 병원균인 다양한 곰팡이의 생육을 저해하였다. 더불어 식물병원 진균 및 세균의 생육 억제와 밀접하게 관련된 것으로 판단되는 bacillomycin, bacilycin, fengycin, iturin, surfactin을 생성하는 생합성유전자를 보유한 것으로 확인되었다. 본 연구는 GH1-13균주가 작물의 생육촉진과 병 방제를 동시에 해결할 수 있는 강력한 복합기능성 미생물제로의 가능성이 있음을 보여주었다.

• 미생물학회지
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• 제52권4호
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• pp.437-443
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• 2016

여러 토양에서 분리한 400여 개의 방선균 균주에 대해 4가지 식물병원성 진균에 대한 항진균 활성을 조사하였으며 그 중 Streptomyces costaricanus HR391 균주는 PDB 배지에서 식물병원성 진균인 Fusarium oxysporum f. sp. raphani, F. oxysporum f. sp. niveum, F. oxysporum f. sp. lycopersici와 Rhizoctonia solani의 균사 생장을대조군과 비교하여 각각 26.5, 26.2, 21.2와 23.8% 저해하였다. S. costaricanus HR391은 항진균물질인 siderophore를 $98{\mu}M$을 생성할 뿐만 아니라 유화활성을 나타내며 막지질을 파괴할 수 있는 생물계면활성제인 rhamnolipid와 lipopeptide인 iturin A와 surfactin를 생성하였다. 또한 진균 세포막을 분해할 수 있는 chitinase와 glucanase 활성도 나타내었으며 병원균의 막을 파괴하는 AMP와 항생물질 phenazine도 분비하였다. 이외에도 식물생장 촉진활성을 갖는 zeatin, gibberellin과 indole acetic acid 같은 식물호르몬도 생성하였다. 이와 같이 항진균 활성을 나타내는 S. costaricanus HR391 균주는 다양한 종류의 항진균 물질의 상승작용과 더불어 높은 생물계면활성이 본 균주의 항진균 활성에 큰 역할을 하는 것으로 보이며 친환경적인 생물학적 항진균제로서 활용이 가능할 것으로 기대된다.

• 미생물학회지
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• 제48권2호
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• pp.163-170
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• 2012

장류의 유해균과 biogenic amines 함량을 줄이기 위해 항균작용과 biogenic amines 분해능력이 있는 한 균주를 83종의 전통장류로부터 분리하였다. 형태 및 생화학적 특성, 16S rRNA 유전자 서열 해독 결과 이 균주는 Bacillus licheniformis에 속했으며, B. licheniformis SCK B11로 명명되었다. SCK B11을 이틀간 배양한 후의 원심분리 상층액은 유해 균주들인 Enterococcus faecalis, Listeria monocytogenes, Micrococcus luteus, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Aspergillus flavus에 대해 균 증식 저지력을 보였다. 이 균주의 항균 특성을 확인하기 위해 B. licheniformis의 항균물질로 알려진 surfactin, lichenysin, lichenicidine 합성 유전자들에 대한 PCR을 수행한 결과 모두 음성으로 나와 이 항균 물질은 기존에 보고된 물질들과는 다름을 보였다. 또한 전자 현미경 사진 결과 이 항균 물질은 유해균들의 세포막 손상을 야기하는 것이 관찰되었다. 이 균주는 각각 5.3%의 histamine과 tyramine이 함유된 삶은 콩에서 10일의 발효 기간 동안 histamine 함량의 72%, tyramine 함량의 66%를 분해하는 것으로 나타났다. SCK B11의 항균 및 biogenic amine 분해 특성을 고려할 때, 공정상 필연적으로 유해균 증식 및 biogenic amine 생성 문제를 지닌 전통 장류 발효 과정에서 이 균주는 이 문제점들을 해결할 수 있을 것으로 보인다.

• 농약과학회지
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• 제16권4호
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• pp.357-363
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• 2012

인삼 뿌리썩음병을 일으키는 병원균의 생물적 방제를 위해서 토양에서 유용미생물을 분리하여 항균 활성과 생화학적 특성을 조사하였다. 이를 위해 강원도 인삼재배 토양에서 총 439균주의 세균을 분리하여 이 중에서 항균 활성이 가장 우수한 3균주(GP4-1, GR2-2, GR4-5)의 미생물을 최종 선발하였다. 주요 인삼 뿌리 썩음병원균인 5종(Cylindrocarpon destructans, Fusarium oxysporum, Fusarium solani, Rhizoctonia solani, Sclerotinia nivalis)에 대한 생장 억제능을 조사한 결과, 선발 균주들이 매우 높은 항균 활성을 갖는 것을 확인하였다. 최종 선발 균주들의 정확한 동정을 위해서 16S rRNA 유전자 염기 서열로 계통 유전학적 분석을 하였고, 모든 균주들이 Bacillus amyloliquefaciens subsp. plantarum $FZB42^T$과 가장 높은 상동성(99.9 %)이 있음을 보였다. 선발 균주들이 생산하는 2차 대사물질 구명을 위해 주요 Bacillus 대사산물의 생합성 유전자를 PCR 반응으로 검정하였다. 모든 선발 균주들에서 iturin A와 surfactin의 생합성 유전자가 검출되었으며, GR4-5 균주에서는 bacillomycin D의 생합성 유전자도 추가로 검출되었다. 생화학적 특성 조사에서는 선발 균주들이 섬유소 분해 효소와 단백질 분해 효소의 활성이 있음을 확인하였다. 본 연구를 통해 인삼재배 토양에서 분리한 토양 미생물들이 인삼 뿌리썩음병의 생물적 방제를 위한 미생물제제로서의 활용가치가 높음을 제시하였다.

• 식물병연구
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• 제23권2호
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• pp.177-185
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• 2017

장수풍뎅이 유충의 장내세포에서 분리한 Bacillus amyloliquefaciens LM11은 surfactin, iturin, fengycin 같은 biosurfactants lipopeptide를 생산하여 식물병원성 곰팡이의 성장을 강하게 억제하였다. LM11균주 성장단계에 따라 biosurfactant 생산과 surface tension은 상당히 유의한 차이가 있었다. 항균 물질인 surfactin, iturin, fengycin의 생합성 유전자는 정지기에 도달하면서 집중적으로 발현되었고 그 생산량도 높았다. 또한 LM11균주를 제거한 배양 상등액 함량의 농도에 따라 고추 탄저병원균의 포자발아와 높은 부의 상관관계가 있었다(R=0.761, P<0.001). 식물병원성 곰팡이의 균사 생장억제를 위한 최소 surface tension 수준은 38.5 mN/m였다(R=0.951-0.977, P<0.001). 본 연구 결과는 B. amyloliquefaciens LM11의 biosurfactant가 식물병에 대한 생물학적 방제에 중요한 항진균 대사물질로 작용하며, 배양액의 surface tension 측정은 생물학적 방제제의 최적 사용을 위한 기초 지표로 사용될 수 있음을 보여 주었다.

• Preventive Nutrition and Food Science
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• 제16권1호
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• pp.37-44
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• 2011

The potential probiotic of a total of 15 Bacillus species isolated from Korean soybean paste (doenjang) was evaluated. Among those tested, the CSY191 and CSY388 strains were selected as probiotic bacteria due to their acid and bile tolerance, respectively. These strains were classified as Bacillus subtilis based on morphological, physiological, and chemotaxonomic features as well as on phylogenetic analysis based on their 16S rDNA sequences. These strains CSY191 and CSY388 showed a significant survival with rate range of 30.0 to 58.3% and of 31.0% to 58.1%, respectively, under artificial gastric acidic conditions at pH 3.0. These CSY191 and CSY388 strains appeared to have high antimicrobial activity against Salmonella Typhimurium, Bacillus cereus and Listeria monocytogenes. Also, methanol extractions (surfactin-like compounds) of strain CSY191 and strain CSY388 activated RAW264.7 microphages and induced the production of nitric oxide (NO) in a concentration-dependent manner, respectively. Therefore, strain CSY191 and strain CSY388 can be used as potential probiotics.

• The Plant Pathology Journal
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• 제32권3호
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• pp.273-280
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• 2016

Most biocontrol agents for plant diseases have been isolated from sources such as soils and plants. As an alternative source, we examined the feces of tertiary larvae of the herbivorous rhino beetle, Allomyrina dichotoma for presence of biocontrol-active microbes. The initial screen was performed to detect antifungal activity against two common fungal plant pathogens. The strain with strongest antifungal activity was identified as Bacillus amyloliquefaciens KB3. The inhibitory activity of this strain correlated with lipopeptide productions, including iturin A and surfactin. Production of these surfactants in the KB3 isolate varied with the culture phase and growth medium used. In planta biocontrol activities of cell-free culture filtrates of KB3 were similar to those of the commercial biocontrol agent, B. subtilis QST-713. These results support the presence of microbes with the potential to inhibit fungal growth, such as plant pathogens, in diverse ecological niches.