Rhizobium melitoli 102F51에 N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine 및 UV를 처리하여 heme 합성 특성이 다른 세 그룹의 mutant 즉 백색, 적백색 및 적색근류형성 mutant를 선별하여 이들 중 mutant들의 acetylene 환원력, 및 ${\delta}-aminolevulinic$ acid dehydratase (ALAD)를 free living 및 bacteriod 상태하에서 서로 비교하였다. 백색 근류를 형성하는 mutant는 적색 근류형성 mutant에 비하여 acetylene 환원력이 훨씬 낮았으며 ALAS 및 ALAD 활성은 free-living 상태에서는 각 mutant group 사이에서 큰 차이를 보이지 않았으나 bacteriod 상태에서는 백색근류생성 mutant에서 적색 근류형성 mutant group에 비하여 ALAS 및 ALAD 공히 현저히 낮았다. 근류에서 ALAS 활성은 heme 합성양에 비례하여 급진적으로 증가하였으나 ALAD 활성은 plant fraction에서는 감소하는 반면 bacteroid fraction에서는 완만하게 증가하였다.
수종의 두과작물과 수도에서 분리한 Rhizobium 및 Azospirillum들의 내염성을 조사하고 salt stress에 의하여 유도되는 균주의 생리적 특성 및 식물이나 미생물에서 osmoprotectant 로 작용하는 proline, glycine betaine 및 glutamate가 질소고정균의 생육이나 질소고정력에 미치는 영향을 연구하였다. 분리된 대부분의 질소고정균들은 0.6 M NaCl 농도에서 생육이 현저히 감소되었지만 Acacia rhizobia sp86 은 1.4 M NaCl 농도에서도 생육이 가능하였다. Osmotic stress에 의하여 증가되는 intracellular 유리아미노산은 Rhizobium 및 Azospirillum에서 glutamate 였으며, 특히 Acacia rhizobia sp86은 salt stress에 의하여 5배정도 glutamate를 축적하였다. Osmoprotectant (proline, glycine betaine, glutamate)를 배지내에 1 mM 첨가함으로서 salt stress에 의하여 감소되는 질소고정균의 생육과 질소고정력을 방지하였으며, glycine betaine이 가장 효과적이었다.
Rhizobium japonicum was isolated from the nodule of soybean root grown at the reclaimed tidal land in Kang-Wha island. The effect of pH and salt concentration to the viability of the isolated strain were examined in relationship between microbial growth and accumulation of PHB. Optimal pH value for the good viability of the isolated strain was 7.0 and also, at 5.0 and 6.0 viability was favorable to large extent, but 9.0 was unfavorable. Examined the effect of salt concentration treated two times as of the salinity in the reclaimed tidal land, viability of the isolated strain showed about 30 to 40%. And also in treatment with NaCl(40g/l) whatever the pH value adopted, viability was mostly less than 10%. The amount of accumulated PHB was relatively high at low pH value(5-6) and at high salt concentrration, respectively.
MatR in Rhizobium trifolii is a malonate-responsive transcription factor that regulates the expression of genes, matABC, enabling decarboxylation of malonyl-CoA into acetyl-CoA, synthesis of malonyl-CoA from malonate and CoA, and malonate transport. According to an analysis of the amino acid sequence homology, MatR belongs to the GntR family The proteins of this family have two-domain folds, the N-terminal helix-turn-helix DNA-binding domain and the C-terminal ligand-binding domain. In order to End the malonate binding site and amino acid residues that interact with RNA polymerase, a site-directed mutagenesis was performed. Analysis of the mutant MatR suggests that Arg-160 might be involved in malonate binding, whereas Arg-102 and Arg-174 are critical for the repression activity by interacting with RNA polymerase.
Two malonate-specific enzymes, malonyl-CoA synthetase and malonamidase, were found in free-living cultures of Rhizobium japonicum, Rhizobium meliloti, and Rhizobium trifolii, that infect plant roots where contain a high concentration of malonate. Malonyl-CoA synthetase catalyzes the formation of malonyl-CoA, AMP, and PPi directly from malonate, coenzyme A, and ATP in the presence of $Mg^{2+}$ Malonamidase is a novel enzyme that catalyzes hydrolysis and malonyl transfer of malonamate, and forms malonohydroxamate from malonate and hydroxylamine. Both enzymes are highly specific for malonate. These results show that Rhizobia have enzymes able to metabolize malonate and suggest that malonate may be used in symbiotic carbon and nitrogen metabolism.
Rhizobium radiobacter T6102 was morphologically purified by the aniline blue agar plates to give two distinct colonies; white smooth mucoid colony (T6102W) and blue rough colony (T6102B). The coenzyme $Q_{10}$ ($CoQ_{10}$) was produced just by T6102W, showing 2.0 mg/g of $CoQ_{10}$ content, whereas the T6102B did not produce the $CoQ_{10}$. All of the used $CoQ_{10}$ biosynthetic precursors enhanced the $CoQ_{10}$ production by T6102W. Specifically, the supplementation of 0.75 mM isopentenyl alcohol improved the $CoQ_{10}$ concentration (19.9 mg/l) and content (2.4 mg/g) by 42% and 40%, respectively.
4개(個) 대두(大豆) 품종(品種) 및 1개(個)의 근류비착생계통을 공시(供試)하여 근류균의 접종여부(接種與否)와 4수준(水準)의 질소농도(窒素濃度) 및 2수준(水準)의 재식밀도조건(栽植密度條件)에서 대두(大豆)의 양액재배시험(養液栽培試驗)을 실험(實驗)한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 근류의 착생은 근류균의 접종에 의하여 현저히 증가(增加)되었고 품종별(品種別)로는 생육중기(生育中期)에는 clark에서 가장 많았으나 개화기미(開花期未)에는 황금콩에서 가장 많았고 팔달콩에서 가장 적었으며 양액중(養液中)의 질소농노증가(增加)에 따라 감소(減少)되었는데 그 정도는 품종(品種)에 따라 달랐으며 밀식(密植)의 경우에 개체당(個體當) 근류(根瘤)의 착생수(着生數)가 적은 것으로 나타났다. 2. 식물체중(植物體中)의 전질소(全窒素) 함량(含量)은 생육시기(生育時期)에 따라 다소(多少) 차이가 있으며 품종별(品種別)로는 황금콩과 장백콩에서 높고 근류균의 접종(接種)에 의하여 증가(增加)되었으며 밀식(密植)에 의하여 감소(減少)되었다. 그리고 양액중(養液中)의 질소농도 증가(增加)에 의하여 생육중기(生育中期)에는 전질소(全窒素) 함량(含量)이 증가(增加)되었는데 개화기말(開花期末)에는 근류균 접종 시에는 전질소 함량이 별로 증가(增加)하지 않았으나 근류균 비접종 시에는 질소농도(窒素濃度)의 증가(增加)에 따라 증가(增加)하였다. 3. 줄기 중의 allantoin질소 함량은 전체적으로 볼때에 팔달콩에서 떨어지고 근류균의 접종에 비하여 크게 증가(增加)되어 allantoin질소 함량은 근류의 착생과 고도(高度)의 유의적(有意的)인 정상관(正相關)을 나타내었고 그 증가정도(增加程度)는 질소농도가 높은 경우에 떨어지는 경향이었다. 그리고 질소농도(窒素濃度)가 높은 경우 및 밀식(密植)의 경우에 allantoin질소 함량이 낮게 나타났다. 그런데 근류균 비착생계통에서는 질소농도(窒素濃度)에 관계없이 allantoin질소 함량이 매우 낮았다. 4. 줄기 중의 전질소(全窒素) 함량(含量)에 대한 allantoin 질소함량(窒素含量) 비율(比率)은 근류균 접종에 의하여 증대(增大)되었는데 그 정도는 황금콩 및 팔달콩에서, 그리고 밀식조건(密植條件)에서 더욱 뚜렷하게 나타났으며 특히 근류비착생계통에서 매우 낮았다. 그리고 질소농도(窒素濃度)의 증가(增加)에 따라 현저히 감소(減少)하였고 무질소구(無窒素區)에서 높게 나타났다. 5. 종실중(種實中)의 조지방(粗脂肪) 함량(含量)은 양액중(養液中)의 질소농도(窒素濃度)가 증가(增加)함에 따라 또는 밀식(密植)에 의하여 감소(減少)되었고 근류균 접종의 영향은 나타나지 않았다. 6. 종실(種實) 중(中)의 조단백(粗蛋白) 함량(含量)은 양액(養液)의 질소농도가 증가(增加)함에 따라 증가(增加)되는 경향이었고 근류균의 접종 및 재식밀도(栽植密度)의 영향은 현저하지 않았다.
우수(優秀) 대두접종제(大豆接種劑)로 이용할 균주(菌株)의 선발을 목적으로 국내(國內)에서 선발한 R. japonicum 균주(菌株)들과 현재 대두장려품종으로 보급되고 있는 대두품종들과의 상호(相互) 접종실험(接種實驗)을 통하여 숙주친화성(宿主親和性) 정도를 조사하였다. 얻어진 결과는 다음과 같다. 1. 공시(供試) 근류균주별(根瘤菌株別) 대두품종(大豆品種)과의 친화성(親和性) 정도를 보면 R. japonicum R-214, R-138 균주(菌株)가 근류형성능(根瘤形成能), 질소고정활성(窒素固定活性) 및 총(總) 질소흡수량(窒素吸收量)도 높아 대두품종(大豆品種)과 친화성(親和性) 범위가 비교적 넓었으며 R. japoncum R-224 균주(菌株)는 아주 낮은 것으로 판단되었다. 2. 대두품종별(大豆品種別) 근류균(根瘤菌)과의 친화성(親和性)은 황금(黃金)콩, 장백(長白)콩 등이 높았으며 그 다음이 장엽(長葉)콩, 단엽(短葉)콩, 백운(白雲)콩, 동북태(東北太) 등의 순이었고 방사(放射)콩이 제일 낮았다. 3. 일반적으로 질소고정활성(窒素固定活性)이 우수(優秀)한 균주(菌株)가 열등한 균주(菌株)보다 숙주친화성(宿主親和性) 범위가 넓은 것으로 판단되었다.
근류형성에 의한 생물학적 질소고정기능을 갖는 여러종의 근류균을 대상으로 분자생물학적 계통 분류의 기초자료를 얻기 위하여 Azorhizobium, Bradyrhizobium, Mesorhizobium, Rhizobium, Sinorhizobium 속의 33 균주에 대한 ITS 영역의 염기서열을 이용한 계통 분류가 이루어 졌다. 이들 균주중 대부분의 균주는 한 종류의 ITS 영역을 가지는 반면, 일부균주는 2개의 서로 다른 ITS 염기서열을 가지는 것으로 나타났다. 실험에 이용된 모든 균주들간의 ITS 영역의 염기서열 상동성은 28 - 95%로 매우 변이폭가 컸으며, 이들 염기서열의 계통 분석에 의하면 4가지 그룹으로 구분되었다. Sinorhizobium 속의 모든 균주 및 Rhizobium giardinii 는 그룹 I으로 구분되었다 그룹 II는 R. giardinii를 제외한 모든 Rhizibium 속의 균주를 포함하고 있으며, 계통수의 topology는 매우 불안정한 것으로 나타났다. 특히, R. radiobacter와 R. rubi는 계통분류학적 위치가 불명확한 것으로 나타났다. Bradyrhizobium 속의 균주는 Azorhizobium caulinodans 와 함께 그룹 III로 구분되었고, 그룹 IV는 Mesorhizobium 속의 균주로 이루어 ㅈ다. 특히, Mesorhizobium 속균주의 ITS 영역의 염기서열 상동성이 높게 나타났다.
전국 밭토양에서 수집 분리하여 우수균주로 선발된 Rhizobium japonicum균주의 접종이 대두의 생육 및 수량에 미치는 영향등을 조사하여 대두(大豆) 생산성(生産性) 향상(向上)을 위한 근류균(根瘤菌) 접종제(接種劑)의 이용(利用) 가능성을 확인(確認)하고자 접종효과(接種效果)를 포장시험(圃場試驗)으로 실시하였다. 얻어진 결과(結果)는 다음과 같다. 1. Rhizobium균주의 접종(接種)에 의해 착생근류수(着生根瘤數) 및 근류(根瘤)무게는 질소비료 시용유무(施用有無)에 관계없이 증가하는 경향이었고 질소고정활성도 증가하였다. 2. 대두(大豆)잎중의 chlorophyll함량 변화는 질소 무시용구(無施用區)에서는 Rhizobium균주의 접종(接種)에 의해 chlorophyll함량이 증가되고 노화(老化)도 연장되는 경향이었으나 질소시용구(窒素施用區)에서는 큰 차이를 볼수가 없었다. 3. Rhizobium 균주의 접종(接種)에 의해 경장 및 절수(節數)에는 별영향을 미치지 못했으나 협수 및 지상부(地上部) 건물중이 증가하는 경향이었다. 4. 단위면적당(單位面積當) 대두수량(大豆收量)을 보면 질소무시용구(窒素無施用區)에서는 Rhizobium균(菌) 무접종구(無接種區)(337kg/10a)에 비하여 접종구(接種區)에서는 363~374kg/10a로 8~11%의 수량이 증가 되었으며 질소시용구(窒素施用區)에서는 368~384kg/10a로 질소무시용구(窒素無施用) 무접종구(無接種區)에 비해 9~14%의 수량증가가 인정되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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