• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제16권10호
• /
• pp.1650-1655
• /
• 2006

Bacteria belonging to the genus Paenibacillus are facultatively anaerobic endospore formers and are attracting growing ecological and agricultural interest, yet their genome information is very limited. The present study surveyed the genomic features of P. polymyxa ATCC $842^T$ using pulse-field gel electrophoresis of restriction fragments and sample genome sequencing of 1,747 reads (approximately 17.5% coverage of the genome). Putative functions were assigned to more than 60% of the sequences. Functional classification of the sequences showed a similar pattern to that of B. subtilis. Sequence analysis suggests nitrogen fixation and antibiotic production by P. polymyxa ATCC $842^T$, which may explain its plant growth-promoting effects.

• ALGAE
• /
• 제24권2호
• /
• pp.85-91
• /
• 2009

The filamentous cyanobacterium Anabaena sp. Strain PCC 7120 produces a developmental patten of single hete- rocysts separated by approximately 10 vegetative cells. Heterocysts differentiate from vegetative cells and are spe- cialized for nitrogen fixation. The patS gene, which encodes a small peptide that inhibits heterocyst differentiation, is expressed in proheterocysts and plays a critical role in establishing the heterocyst pattem. Another key regulator of heterocyst development is the hetR gene. hetR mutants fail to produce heterocysts and extra copies of hetR on a plas- mid cause a multiple contiguous heterocyst phenotype. To elucidate the relationship between these two counter act- ing factors in the genetic regulatory pathway during heterocyst differentiation, the expression patterns of a patS-gfp and a hetR-gfp fusion were examined in a patS deletion and a hetR deletion strain. The results, in combination with the result from a hetR and patS double deletion strain, suggest patS and hetR are mutually antagonistic and the bal- ance between these two factors in tow different cell types (heterocysts and vegetative cells) may be critical during the decision making process on their cell fates.

• Journal of Photoscience
• /
• 제9권2호
• /
• pp.439-441
• /
• 2002

Cyanobacteria are the dominant micro flora in rice-fields, contributing significantly to fertility as a natural biofertilizer. Recent studies show a continuous depletion of the stratospheric ozone layer, and the consequent increase in solar UV-B (280-315 nm) radiation reaching the Earth's surface. UV-B radiation causes reduction in growth, survival, protein content, heterocyst frequency and fixation of carbon and nitrogen in many cyanobacteria. UV -B induced bleaching of pigments, disassembly of phycobilisomal complexes, thymine dimer formation and alterations in membrane permeability have also been encounterd in a number of cyanobacteria. However, certain cyanobacteria produce photoprotective compounds such as water soluble colorless mycosporine-like amino acids (MAAs) and the lipid soluble yellow-brown colored sheath pigment, scytonemin, to counteract the damaging effects of UV-B. Cyanobacteria, such as Anabaena sp., Nostoc commune, Scytonema sp. and Lyngbya sp. were isolated from rice fields and other habitats in India and screened for the presence of photoprotective compounds. A circadian induction of the synthesis of MAAs by UV -B was noted in a number of cyanobacteria. Polychromatic action spectra for the induction of MAAs in Anabaena sp. and Nostoc commune also show the induction to be UV-B dependent peaking at 290 nm. Another photoprotective compound, scytonemin, with an absorption maximum at 386 nm (also absorbs at 300, 278, 252 and 212 nm), was detected in many cyanobacteria. In conclusion, a particular cyanobacterium having photoprotective compounds may be a potent candidate as biofertilizer for crop plants.

• 농업과학연구
• /
• 제50권4호
• /
• pp.759-771
• /
• 2023

Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) are naturally occurring bacteria that intensively colonize plant roots and are crucial in promoting the crop growth. These beneficial microorganisms have garnered considerable attention as potential bio-inoculants for sustainable agriculture. PGPR directly interacts with plants by providing essential nutrients through nitrogen fixation and phosphate solubilization and accelerating the accessibility of other trace elements such as Cu, Zn, and Fe. Additionally, they produce plant growth-promoting phytohormones, such as indole acetic acids (IAA), indole butyric acids (IBA), gibberellins, and cytokinins.PGPR interacts with plants indirectly by protecting them from diseases and infections by producing antibiotics, siderophores, hydrogen cyanide, and fungal cell wall-degrading enzymes such as glucanases, chitinases, and proteases. Furthermore, PGPR protects plants against abiotic stresses such as drought and salinity by producing 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) deaminase and modulating plant stress markers. Bacteria belonging to genera such as Bacillus, Pseudomonas, Burkholderia, Pantoa, and Enterobacter exhibit multiple plant growth-promoting traits, that can enhance plant growth directly, indirectly, or through synergetic effects. This comprehensive review emphasizes how PGPR influences plant growth promotion and presents promising prospects for its application in sustainable agriculture.

• 한국토양비료학회지
• /
• 제22권2호
• /
• pp.138-145
• /
• 1989

온실(溫室)에서 연속순환식(連續循環式) 식물재배(植物栽培) 장치를 사용(使用)하여 화합태(化合態) 질소(窒素)가 첨가되지 않은 pH 4.0~6.5 범위의 식물배양액(植物培養液)에 내산성(耐酸性) 근류균(根瘤菌)을 접종(接種)하고, 11개 품종(品種)의 subterranean clover를 28일간 재배(栽培)하여 근류형성(根瘤形成)과 생장(生長)에 대한 pH의 영향을 조사하였다. pH 4.0에서는 4품종(品種)은 근류(根瘤)를 형성(形成)하지 못하였고, 나머지 품종(品種)은 일부(一部)의 식물체(植物體)에서만 극히 적은 수자의 근류(根瘤)를 형성(形成)하였으며, 근류형성(根瘤形成)이 2~3일 지연(遲延)되었고 식물체(植物體)의 건물량(乾物量)은 모든 품종(品種)에서 매우 적었다. pH 4.5에서는 모든 품종(品種)이 근류(根瘤)를 형성(形成)하였으나 Dwallganup 품종(品種)을 제외(除外)하고는 pH 5.0이상의 경우보다 근류(根瘤)의 숫자가 매우 적었다. pH 5.0~6.5의 범위에서는 근류(根瘤)의 수자에 차이(差異)가 없었으나 Clare와 Woogenellup 품종(品種)의 경우에서는 pH 6.5에서 근류(根瘤)의 숫자가 더 많았다. pH 4.5에서 Dwallganup을 제외(除外)한 모든 품종(品種)의 상대건물량(相對乾物量)이 pH 4.5이상의 경우보다 적었으나 몇 품종(品種)의 경우 근류(根瘤)의 건물량(乾物量)은 달라지지 않아서 산성(酸性) pH에서 근류(根瘤)의 형성(形成)뿐만 아니라 그 기능(機能)도 저해됨을 시사하여 주었다. 근류(根瘤)에서 고정(固定)되는 질소(窒素)로 자라는 경우가 화합태(化合態) 질소(窒素)로 자라는 경우보다 산성(酸性) pH에 더 민감하였다.

• Applied Biological Chemistry
• /
• 제22권3호
• /
• pp.166-172
• /
• 1979

두과목초(荳科牧草)의 증산(增産)과 질산비료(窒酸肥料)의 소비절약(消費節約)을 위(爲)하여 근류균(根瘤菌)의 실용화(實用化)를 위(爲)한 일련(一連)의 연구(硏究)를 시도(試圖)하고 그 기초연구(基礎硏究)로서 알팔과군(群)을 대상(對象)으로 근류균(根瘤菌)을 분리(分離)하고 우수균주(優秀菌株)를 선발(選拔)하였다. 1. 대관령(大關嶺), 제주도(濟州道) 및 기타지역(其他地域)에서 수집(蒐集)한 근류(根瘤)로부터 47주(株)의 근류균(根瘤菌)을 분리(分離)하였다. 2. 분리균주(分離菌株)에 대(對)하여 형태적(形態的) 및 배양적(培養的) 성질(性質)을 검토(檢討)하는 동시(同時)에 항원(抗原)의 특성(特性)을 비교(比較)하고 lysogeny 여부(與否)를 확인(確認)한 결과(結果) : (1) yeast mannitol broth 및 agar 상(上)에서의 생육형태(生育形態) 및 증식속도(增殖速度)를 달리하였으며 congo red에 의한 착색정도(着色程度)에도 차이(差異)가 있었고 (2) 항원성(抗原性)의 상호(相互) 근연성(近緣性)이 인정(認定)적는 균주(菌株)는 M-11/SU47, M-13/M-15 및 M-3/M-5 이었으며 (3) latent phage의 감염균주(感染菌株)가 발견(發見)되지 않았다. 3. 항온조명실내(恒溫照明室內)에서 행(行)한 시험관법(詩驗管法)에 의한 식물접종시험(植物接種試驗)을 통(通)하여 분리균주(分離菌株)의 근류형성(根瘤形成) 및 질소고정능력(窒素固定能力)을 비교한 결과(結果), 공시숙주식물(供試宿主植物)에 대(對)하여 근류(根瘤)를 형성(形成)하지 못하는 즉(卽) 친화력(親和力)이 없는 균주(菌株), 근류(根瘤)는 형성(形成)하나 숙주식물(宿主植物)의 생육(生育)에는 영향(影響)을 주지 못하는 무효균주 그리고 숙주식물(宿主植物)의 생육(生育)을 크게 촉진(促進)하는 유효균주등으로 구분(區分)할 수 있었으며 특(特)히 유효균주중에서 M-8, 9, 14, 20, 21, 25 및 34균주등(菌株等)은 질소시용구(窒素施用區) 수준(水準) 또는 그 이상(以上)으로 숙주식물(宿主植物)의 생육(生育)에 유효한 결과(結果)를 나타내었다.

• Current Research on Agriculture and Life Sciences
• /
• 제4권
• /
• pp.27-35
• /
• 1986

Rhizobium의 Nitrogenase 생성요인(生成要因)과 감염기작(感染機作)을 구명(究明)하고 배양세포(培養細胞)와 Rhizobia의 혼합배양(混合培養)에서 질양고정계(窒養固定係)를 확립(確立)하기 위(爲)하여 황금(黃金), 남천(南川), D68-0099등(等) 세 품종(品種)을 조직배양(組織培養)한 결과(結果)는 다음과 같다. Callus 형성능(形成能)은 배(胚)와 유근(幼根)에서는 양호(良好)하나 배축(胚軸)에서는 전혀 없었으며 2mg/${\ell}$ 2,4-D, 4mg/${\ell}$ NAA에서 가장 양호(良好)하고 2,4-D/Kinetin 조합농도(組合濃度)에서는 0.2mg(2,4-D)/${\ell}$과 0.05mg(Kinetin)/${\ell}$에서 가장 이상적(理想的)이었다. 배양세포(培養細胞)의 성장(成長)에는 2,4-D 2mg/${\ell}$와 2,4-D (0.2mg/${\ell}$)/Kinetin(0.05mg/${\ell}$)일 때가 가장 양호(良好)하며 R. japonicum 019, 011을 접종(接種)하였을때 배양세포(培養細胞)의 성장(成長)은 상당히 둔화되었다. 단일(單一) 아미노산은 배양세포(培養細胞)의 성장(成長)을 저해(沮害) 하였는데 황금(黃金)의 경우 Methionine, Leucine에서 저해(沮害)가 가장 컷으며 다른 아미노산의 첨가(添加)로 저해작용(沮害作用)이 상당히 회복되었다. 부정근(不定根)의 생성(生成)은 2,4-D 2.0mg/${\ell}$에서나 0.2mg/${\ell}$ 2, 4-D/0.05mg/${\ell}$ Kinetin에서 양호(良好)하였다. 배양세포(培養細胞)-Rhizobium의 친화(親和)에 의(依)한 질소고정력(窒素固定力)은 25개(個) 사용(使用) 균주중(菌株中)에서 황금(黃金)에서는 10개(個) 균주(菌株), 남천(南川)에서는 7개(個) 균주(菌株)에서 나타났으며 D68-0099에서는 전혀 나타나지 않았으며 황금(黃金)의 경우(境遇) 85-HG-1 019, 007, 남천(南川)에서는 007, 119등(等)이 높은 활성(活性)을 나타내었다.

• 농약과학회지
• /
• 제17권4호
• /
• pp.379-387
• /
• 2013

지자체에서 배양하여 보급되고 있는 농업미생물 활용을 증진할 목적으로 18개 농업기술센터에서 51종의 미생물을 수집하여 작물생장촉진 및 식물병 방제와 관련한 기능성인 항균활성, 인산가용화, IAA 및 siderophore 생성능력, 질소고정능력, 가수분해활성을 비교 조사하여 최종적으로 항균활성이 우수하고 다양한 농업적 기능을 보이는 Panenibacillus polymyxa CW균주를 선발하였다. P. polymyxa CW균주는 벼 도열병균, 고추 탄저병균, 채소류 시들음병균, Phomopsis sp., 양파 검은곰팡이병균, 잘록병균(Rhizoctonia solani) 및 고추 역병균에 대하여 높은 항균활성을 보였다. 시험 병원균 중 잘록병균을 제외한 모든 병원균에 대하여 P. polymyxa CW균주는 농과원에서 보유하고 있는 P. polymyxa AC-1보다 높은 항균활성을 보였다. P. polymyxa CW균주는 항균활성 외에도 siderophore 생성, IAA 생성 및 질소고정 능력이 우수한 것으로 나타났다. P. polymyxa CW균주의 siderophore 생성능력은 P. polymyxa AC-1과 비슷하였으나 IAA 생성이나 질소고정능력은 P. polymyxa AC-1보다 우수하였다. 그러나 가수분해능력에 있어서는 P. polymyxa CW균주와 P. polymyxa AC-1균주 모두 활성을 보이지 않았다. 고추 흰가루병을 대상으로 P. polymyxa CW균주를 농도별로 처리하고($10^8$, $10^7$. $10^6$ cfu/ml) 처리 후 10일에 병 억제효과를 조사하였을 때, 가장 높은 농도처리에서 병 발생을 68.3%까지 억제하였다. P. polymyxa CW균주의 처리농도가 감소됨에 따라 병 방제효과도 비례해서 감소되었다. 또한 토마토 흰가루병에 대하여 P. polymyxa CW균주 배양액을 $10^6$, $10^7$, $10^8$ 농도로 희석하여 처리하고 7일 후에 병 발생정도를 조사한 결과, 무처리의 병반면적율이 56.3%인데 비하여 0.03, 19.5, 45.7%로 병 발생을 현저히 억제하는 것으로 나타났다. 고추 흰가루병의 경우처럼 토마토 흰가루병에 대한 P. polymyxa CW균주의 방제효과도 처리농도에 비례하는 것으로 나타났다. P. polymyxa CW균주는 고추 및 토마토 흰가루병에 대하여 높은 방제효과를 보였으며, 방제효과가 밀도에 좌우되는 것으로 나타나 시험한 두가지 흰가루병 방제에 대한 작용기작은 항생작용으로 추측되며 효과적인 병 방제를 위해서는 $10^8$ cfu/ml 이상 농도로 처리해야 할 것으로 생각되었다. 이상의 결과를 근거로 P. polymyxa CW균주는 고추 및 토마토 흰가루병 방제를 위한 유망한 방제제로 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국토양비료학회지
• /
• 제23권3호
• /
• pp.227-231
• /
• 1990

밭 토양(土壤)에서 개량제(改良劑)로써 Zeolite시용(施用)이 완두(豌豆)의 생육(生育) 및 질소고정(窒素固定)에 미치는 영향(影響)을 검토(檢討)코져 N. P. K 및 Zeolite등(等) 6개처리(個處理)를 vinyl house內에서 pot시험(試驗)으로 수행(遂行)한 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 건물중(乾物重)은 질소비료(窒素肥料) 시용구(施用區)가 질소(窒素) 무시용구(無施用區)에 비(比)하여 감소(減少)되는 경향(傾向)이나 Zeolite시용구(施用區)는 오히려 증가(增加)되었다. 2. 식물체중(植物體中) 질소함량(窒素含量)은 질소(窒素)와 Zeolite을 병용(倂用)함으로써 증가(增加)되었고 Zeolite시용량(施用量)은 2%시용(施用)이 1%보다 질소함량(窒素含量)이 낮았다. 그러나 토양중(土壤中)의 질소잔재량(窒素殘在量)은 2% 구(區)에서 많았다. 3. 식물체중(植物體中)의 표식질소(標識窒素)($^{15}N$)비료(肥料)의 유래(由來)된 질소량(窒素量)은 Zeolite를 병용(倂用)하는 편이 감소(減少)되는 경향(傾向)이며 이러한 경향(傾向)은 식물체(植物體) 각(各) 부위(部位)에서도 같은 양상(樣相)을 보였다. 4. 식물체중(植物體中)의 질소고정(窒素固定)에 유래(由來)된 질소량(窒素量)은 Zeolite시용구(施用區)에서 많았다. 그러나 질소비료(窒素肥料) 시용구(施用區)에서는 그 증가량(增加量)이 적었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제15권6호
• /
• pp.1286-1298
• /
• 2005

The genus Paenibacillus is a new group of bacilli separated from the genus Bacillus, and most of species have been isolated from soil. In the present study, we collected 450 spore-forming bacilli from the roots of winter crops, such as barley, wheat, onion, green onion, and Chinese cabbage, which were cultivated in the southern part of Korea. Among these 450 isolates, 104 Paenibacillus-like isolates were selected, based on their colony shape, odor, color, and endospore morphology, and 41 isolates were then finally identified as Paenibacillus spp. by 16S rDNA sequencing. Among the 41 Paenibacillus isolates, 23 were classified as P. polymyxa, a type species of the genus Paenibacillus, based on comparison of the 16S rDNA sequences with those of 32 type strains of the genus Paenibacillus from the GenBank database. Thirty-five isolates among the 41 Paenibacillus isolates exhibited antagonistic activity towards plant fungal and bacterial pathogens, whereas 24 isolates had a significant growth-enhancing effect on cucumber seedlings, when applied to the seeds. An assessment of the root-colonization capacity under gnotobiotic conditions revealed that all 41 isolates were able to colonize cucumber roots without any significant difference. Twenty-one of the Paenibacillus isolates were shown to contain the nifH gene, which is an indicator of $N_{2}$ fixation. However, the other 20 isolates, including the reference strain E681, did not incorporate the nifH gene. To investigate the diversity of the isolates, a BOX-PCR was performed, and the resulting electrophoresis patterns allowed the 41 Paenibacillus isolates to be divided into three groups (Groups A, B, and C). One group included Paenibacillus strains isolated mainly from barley or wheat, whereas the other two groups contained strains isolated from diverse plant samples. Accordingly, the present results showed that the Paenibacillus isolates collected from the rhizosphere of winter crops were diverse in their biological and genetic characteristics, and they are good candidates for further application studies.