다기능성 농업용 미생물 제제를 개발하기 위하여 항진균능을 가진 불용성 인산 가용화 세균을 식물의 근권 토양으로부터 분리하였다. 분리균주의 분류학적 위치를 검토한 결과, Pseudomonas fluorescens RAF15로 동정되었다. P. fluorescens RAF15는 농작물의 잿빛곰팡이병균 Botrytis cinerea와 줄기썩음병균 Rhizoctonia solani의 생육을 억제할 수 있었다. 불용성 인산인 $Ca_3(PO_4){_2}$로부터 가용성 인산을 생성하기 위한 최적 배지 및 배양조건은 glucose 1.5%, urea 0.005%, $MgCl_2{\cdot}6H_2\;0.3%,\;MgSO_4{\cdot}7H_2O\;0.01%,\;CaCl_2{\cdot}2H_2O$ 0.01%, NaCl 0.05%, 배양온도 $30^{\circ}C$ 및 초기 pH 7.0이었으며, 최적조건에서 배양 5일 후 863 mg/L의 가용성 인산이 생성되었다. 불용성 인산 가용화는 유기산 생성에 의한 배양액의 pH 감소와 밀접한 관계가 있었다. P. fluorescens RAF15는 $10-35^{\circ}C$, 1-4% 염 농도 및 pH 2.0-11.0의 범위에서도 가용성 인산을 생성할 수 있었다. 본 균주는 $CaHPO_4,\;Ca_3(PO_4){_2}$ 및 hydroxyapatite에서 각각 971-1121 mg/L, 791-908 mg/L 및 844 mg/L의 가용성 인산을 생성하였다. 그러나 $FePO_2$ 및 $AlPO_4$의 경우, 생성된 가용성 인산의 농도는 각각 18 mg/L, 5 mg/L이었다.
난용성(難溶性) 인산염(燐酸鹽) 가용화능(可溶化能)이 있는 Pseudomonas putida 와 Aspergillus niger 를 공시(供試) 균주(菌株)로 하여 산성(酸性) 토양(土壤)인 적황색토(赤黃色土)와 알칼리성(性) 토양(土壤)인 석회질토(石灰質土)에 피망을 재배하며, 선발(選拔)된 난용성(難溶性) 인산염(燐酸鹽) 가용화균(可溶化菌)의 접종효과를 조사(調査)하였다. 재배(栽培) 후(後) 토양(土壤) 유효인산(有效燐酸) 함량(含量)은 적황색(赤黃色) 토양의 무접종(無接種)에 비해 무비구(無肥區) 및 시비구(施肥區)에서는 Aspergillus niger, 볏짚구(區)에서는 Pseudomonas putida 와 Aspergillus niger 접종시(接種時) 유의(有意)하게 높았으나, 석회질토양에서는 뚜렷한 경향을 보이지 않았다. 피망의 인산(燐酸) 흡수량(吸收量)은 알칼리성(性)칸 토양(土壤)인 석회질토양(石灰質土壤)의 Pseudomonas putida 및 Aspergillus niger 접종시(接種時) 볏짚시용구를 제외한 무비구(無肥區) 및 시비구(施肥區)에서 증가(增加)하였다. Cellulase 활성(活性)은 접종에 의한 처리간 뚜렷한 차이는 없었으나 적황색(赤黃色) 토양(土壤)의 볏짚 시용구에서 가장 높았다. Phosphatase 활성은 적황색(赤黃色) 토양(土壤)에서는 Aspergillus niger 가 접종(接種)된 모든 처리에서 증가(增加)하였으며, 그 중 시비구(施肥區)와 볏짚 시비구(施肥區)에서는 유의성(有意性)이 있었고, 석회질토양(石灰質土壤)에서는 인산염(燐酸鹽) 가용화균(可溶化菌)이 접종된 모든 처리에서 증가하였으며, 특히 시비구(施肥區)에서는 Aspergillus niger, 볏짚구(區)에서는 Pseudomonas putida 접종시(接種時) 유의성(有意性)있게 증가(增加)하였다.
Soil samples collected from abounded mines of Boryeong area in South Korea were used in isolating bacterial strains and their capacity to solubilize inorganic phosphates and heavy metal tolerance were assessed in vitro. Three different inorganic phosphate sources (Ca phosphate, Fe phosphate, and Al phosphate) and four different heavy metals (Co, Cd, Pb and Zn) each with three concentrations ($100{\mu}g\;mL^{-1}$, $200{\mu}g\;mL^{-1}$, and $400{\mu}g\;mL^{-1}$) were used. The bacterial isolates PSB-1, PSB-2, PSB-3, and PSB-4 solubilized significantly higher amount of Ca phosphate during the first five days of incubation though subsequent drop in soluble phosphorus level in the medium was observed at the later stage (after 5 days) of the incubation. Solubilization of Ca phosphate and Fe phosphate was concomitant with the acidification of the culture medium compared to the control where it remained constant. Isolated strains could solubilize Fe phosphate to certain extent ($25-45{\mu}g\;mL^{-1}$) though solubilization of Al phosphate was found negligible. All the isolates were tolerant to heavy metals (Cd, Pb, and Zn) up to the concentration of $400{\mu}g\;mL^{-1}$ except PSB-1 and PSB-8, which were shown to be vulnerable to Co even at $100{\mu}g\;mL^{-1}$. Heavy metal tolerant strains should be further evaluated for plant growth promoting activities also under field conditions in order to assess their agricultural and environmental significance.
인산가용화능이 우수한 균주인 Burkholderia sp. DA23과 Klebsiella sp. DA7l-1 두 균주를 사용하여 농도별 아미노산 첨가에 따른 성장 양상과 유리인산 방출량을 조사한 결과, 두 균주의 생육과 인산가용화에 있어 아미노산이 도움이 되는 것으로 나타났다. DA23과 DA7l-1 모두 0.05%와 0.1%의 아미노산을 SM배지에 첨가하여 성장 양상을 확인한 결과 아미노산을 첨가한 배지의 균주가 아미노산을 처리하지 않은 배지의 균주에 비해 높은 세포 밀도 성장을 보여주었다. 인산가용화 균주의 아미노산 첨가의 경우 무처리보다 높은 pH 저하를 보였으며, 또한 아미노산 첨가가 아미노산 무처리구에 비해 2배이상 높은 인산가용화 효과를 보였다. DA7l-1의 아미노산 첨가의 경우는 DA23의 아미노산 첨가보다 아미노산 첨가에 의한 인산가용화 효과가 더 있는 것으로 나타났다. hydroxyapatite와 tri-calcium phosphate 의 인산염 차이에 따른 아미노산 처리 효과는 없었으며, 0.05%의 미량의 농도에서도 인산가용화로의 세포밀도 성장 및 가용화능에 효과를 나타내었다.
포자의 장기보존 풍 생활력 유지를 위하여 계면활성제(Tween 80, SDS, Triton X-100) 및 2가 금속이온 $Ca^{2+}$, $Fe^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Zn^{2+}$ 및 3가 금속이온 $Mo^{3+}$을 각각 0, 0.001, 0.01, 0.1, 1.0%(v/v) 농도로 첨가하여 생활력에 미치는 영향을 조사하였다. 또한 각종 유기물(PEG 200, glycerol, 식용유, 종합 vitamin, 설탕, 당밀)도 각각 0, 0.01, 0.1, 1.0, 5.0%(v/v) 농도로 첨가하여 2주, 4주, 2개월, 4개월, 6개월간 보관하면서 생활력을 검정하였다. 계면활성제 중 Tween 80을 $0.01%\sim1.0%$ 농도로 첨가하여 6개월 저장시 상대생존율이 80%에 이르렀으며, 이에 비해 대조구는 약 50% 수준이었다. 이때 분생포자수는 대조구에 비해서 약 100배 높은 수준이었다. 계면활성제 처리 후 저장기간에 따른 균의 생활력은 Tween $80{\geq}SDS>Triton$ X-100 순으로 감소하였다. 유기물 중에서 1.0% 맥반석, 5.0% glucose 및 설탕을 첨가하였을 때가 장기보존시 우수함을 확인하였으며 6개월 경과시 대조구는 초기에 비해 50%의 상대생존율을 보였으나 1.0% 맥반석 첨가시 상대생존율은 약 80%의 높은 수준을 유지하였다. 각종 금속이온을 0.1% 농도로 처리 후 저장기간에 따른 균의 생활력은 $Cu^{2+}>Ca^{2+}>Mo^{3+}>Zn^{2+}>Fe^{2+}$ 순으로 감소하였다.
인산가용화균 Penicillium sp. PS-113 의 포자를 액상비료로 제제화 할 때 분산력 개선 및 균의 장기보존을 위해 다양한 농도의 Trio와 Trio에 각종 첨가제를 첨가하여 $4^{\circ}C$와 $25^{\circ}C$에서 보관한 후 2주, 4주, 2개월, 4 개월 간격으로 시료를 채취하여 PDA 평판배지에서의 균수를 측정하였다. 그 결과에 의하면 0.1% Trio(v/v)에서 포자의 분산력과 생존률이 가장 좋았다.
Inoculation of the carrier-based mixed bioinoculants af N-fixer (Azospirillum lipoferum strain Az204/Rhizobium strain BMBS P47) and phosphate-solubilizing bacterium (Bacillus megaterium var phosphaticum strain Pb 1) promoted growth and yield of pearl millet and blackgram under pot-culture conditions. The mixed inoculant of Az204 and Pb 1 enhanced germination, seedling vigor, plant height, and seed weight, and resulted in $6\%$ increase in grain yield of pearl millet. Likewise, the mixed inoculant of BMBS P47 and Pb1 increased growth, nodulation, and yield in blackgram. The rhizosphere soil enzyme activities, including nitrogenase, urease, and phosphatase, in both pearl millet and blackgram were significantly increased by the inoculation of the mixed inoculant, compared to that of the individual inoculants. The results clearly indicate the beneficial effect of co-culturing the N-fixer and P-solubilizer in inoculants production.
인산가용화균 Penicillium sp. PS-113의 포자를 고체분말비료로 제제화 시 장기보존함과 동시에 균의 생활력 유지를 위하여 고체배양 후 건조공정(60, 80, 100, $120^{\circ}C$을 달리하여 수분 함량을 10, 15, 20%로 각각 조절하여 시험한 결과, $4^{\circ}C$에서 2개월 저장시 $80^{\circ}C$에서 건조하여 수분함량을 15%로 조절한 경우가 가장 효과적이었으며 초기에는 건조하지 않은 경우에 비해 일시적으로 생존율이 다소 떨어지나 저장기간이 길어질수록 생존율이 60배 이상 증가하였다.
To develop eco-friendly microbial inoculants, siderophore-producing bacteria were isolated and identified, and their production characteristics and plant growth-promoting abilities were investigated. A strain S21 was isolated from rhizosphere of Korean perilla (Perilla frutescens) and identified as Enterobacter amnigenus by phenotypic properties and 16S rRNA gene sequencing. The highest siderophore production was obtained in a medium containing 0.5% fructose, 0.1% urea, 0.5% K2HPO4 and 0.1% succinic acid. By using this improved medium, siderophore production increased by 2.5 times compared to that of basal medium. The strain S21 showed insoluble phosphate solubilizing, ammonification and antifungal activities, and also produced hydrolytic enzymes (protease and lipase), indoleacetic acid and 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase. Our data suggest that E. amnigenus S21 is a potential candidate that can be used as eco-friendly biocontrol agent and biofertilizer.
Forty yeast strains isolated from soils taken from different locations in Egypt were tested for their P-solubilizing activities on the basis of analyzing the clear zone around colonies growing on a tricalcium phosphate medium after incubation for 5 days at $25^{\circ}C$, denoted as the solubilization index (SI). Nine isolates that exhibited P-solubilization potential with an SI ranging from 1.19 to 2.76 were genetically characterized as five yeasts belonging to the genus Saccharomyces cerevisiae and four non-Saccharomyces, based on a PCR analysis of the ITS1-26S region amplied by SC1/SC2 species-specific primers. The highest P-solubilization efficiency was demonstrated by isolate PSY- 4, which was identified as Saccharomyces cerevisiae by a sequence analysis of the variable D1/D2 domain of the 26S rDNA. The effects of single and mixed inoculations with yeast PSY-4 and Bacillus polymyxa on the P-uptake and growth of corn were tested in a greenhouse experiment using different levels of a phosphorus chemical fertilizer (50, 100, and 200 kg/ha super phosphate 15.5% $P_2O_5$). The results showed that inoculating the corn with yeast PSY-4 or B. polymyxa caused significant increases in the shoot and root dry weights and P-uptake in the shoots and roots. The P-fertilization level also had a significant influence on the shoot and root dry weights and P-uptake in the shoots and roots when increasing the P-level from 50 up to 200 kg/ha. Dual inoculation with yeast strain PSY-4 and B. polymyxa at a P-fertilization level of 200 kg/ha gave higher values for the shoot and root dry weights and P-uptake in the shoots and roots, yet these increases were nonsignificant when compared with dual inoculation with yeast strain PSY-4 and B. polymyxa at a P-fertilization level of 100 kg/ha. The best increases were obtained from dual inoculation with yeast strain PSY-4 and B. polymyxa at a P-fertilization level of 100 kg/ha, which induced the following percentage increases in the shoot and root dry weights, and P-uptake in the shoots and roots; 16.22%, 46.92%, 10.09%, and 31.07%, respectively, when compared with the uninoculated control (fertilized with 100 kg/ha).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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