KR100353477B1 - 오이 덩굴쪼김병 방제용 비병원성 푸사리움 옥시스포럼4-1 및 그 배양상토제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오이 덩굴쪼김병 방제용 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1, 그 배양방법 및 배양상토제에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 (Fusarium oxysporum) 4-1 균주를 사용하는 것을 특징으로 하는 오이덩굴쪼김병의 생물학적 방제방법에 관한 것이다.

본 발명은 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1을 식물체에 미리 접종함으로써 식물체에 저항력을 사전에 증진시켜 병원균의 침입을 억제하여 병을 방제할 수 있다.

Description

오이 덩굴쪼김병 방제용 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1 및 그 배양상토제{Nonpathogenic Isolate Fusarium oxysporum 4-1 Showing Cross Protection Against Fusarium Wilt of Cucumber and Its Seedbed Soil Formulation}

본 발명은 오이 덩굴쪼김병 방제용 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1, 그 배양방법 및 그 배양상토제에 관한 것이다.

오이는 연중 소비되는 채소로서 재배작형이 다양하다. 특히, 수요가 많은 여름철 작형에서 덩굴쪼김병이 많이 발생한다. 오이덩굴쪼김병은 오이재배에 있어서 가장 피해가 큰 병의 하나로, 토양전염성이 있으며, 도관병이기 때문에 일단 발생된 후에는 방제가 곤란하고, 방제약제도 거의 없는 실정이다.

현재까지 오이덩굴쪼김병의 방제는 주로 저항성 대목을 이용한 접목재배에 의존하고 있는데 이 방법은 품질면에서 오이고유의 맛이 떨어지며, 곡과발생이 많아 상품가치를 낮추고 접목시 노력이 많이 드는 결점이 있다. 또한, 접목재배에서도 장기간 연작하면 덩굴쪼김병이 많이 발생하여 심한 경우에는 재배지 전체가 전멸하는 등의 사례도 발생하고 있어 오이재배에 큰 어려움을 겪고 있다.

한편, 최근에 농약의 부작용에 대한 사회적 관심이 높아지면서 약제방제가 어려운 토양병해에 대하여 토양미생물을 이용한 생물학적 방제방법에 관한 연구가 많이 시도되고 있다. 예를 들면, 자연상태하에서의 치유방법과 유사한 미생물을 이용한 생물적 방제법이 있다. 이러한 방법중의 하나로 식물에 병을 일으키는 병원균 중 병원성이 전혀 없는 비병원성균이나 병원성이 약한 약병원균을 미리 기주식물체에 접종하므로서 기주식물체내에 저항력을 사전에 증진시켜 병을 방제하는 방법에 대한 연구가 활발하다. 이와 같은 방법은 환경오염, 약해, 잔류독성 등의 문제를 야기시키지 않는다는 장점 이외에 그 방제효과가 오래 지속된다는 면에서 매우 바람직한 방제방법으로 평가되고 있다.

따라서, 본 발명자는 오이덩굴쪼김병의 병원균과 아주 유사하나 식물에 병을 일으키지 않는 미생물을 찾고자 하였다. 그 결과 오이덩굴쪼김병 방제효과가 탁월하면서도 안정성이 있어 농가실용화가 가능한 비병원성 미생물로서 푸사리움 옥시스포럼 4-1(Fusarium oxysporum 4-1)을 발견하고 그 배양상토제를 제작하여 본 발명을 완성하게 되었다.

또한, 본 발명은 푸사리움 옥시스포럼 4-1을 식물체에 미리 접종하여 줌으로써 식물체에 저항성 병원균에 대한 저항력을 사전에 증진시켜 병을 방제하고자 한다.

도 1은 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1의 대량증식방법을 나타낸 모식도이다.

본 발명은 오이 덩굴쪼김병 방제용 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1, 그 배양방법 및 배양상토제를 제공한다.

또한, 본 발명은 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 (Fusarium oxysporum) 4-1 균주를 사용하는 것을 특징으로 하는 오이덩굴쪼김병의 생물학적 방제방법을 제공한다.

본 발명자는 전국의 부식질이 많은 산에서 그리고 각종 작물이 재배되고 있는 경작지 토양이나, 오이·토마토 등 외견상 아주 건전하게 보이는 식물체에서 오이덩굴쪼김병균(Fusarium oxysporumf.sp.cucumerinum)과 형태적으로 동일한 282개 미생물을 분리하여 실내와 온실시험을 거쳐 오이덩굴쪼김병에 대하여 병을 일으키지 않는 154개 비병원성균을 선발하였다.

선발된 균주들을 각각 토양배지(모래8:밀기울2)에 접종하여 28℃에서 20일간 배양하여 육묘용상토(부농상토)와 1:1로 혼합하여 포트에 담고 오이종자를 파종하여 30일간 육묘하는 방법으로 비병원성균주를 식물체에 전접종하였다. 오이덩굴쪼김병균을 인공배양하여 병이 다발생하게 조성한 토양에 상기와 같은 방법으로 육묘한 모를 정식하여 재배하면서 병발생 여부를 조사하였다. 그 결과 방제효과가 가장 우수하며 안정적으로 효과가 유지되는 비병원성균주를 선발하였으며, 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1라고 명명하고 출원전 상기 미생물을 기탁하였다(기탁번호:KFCC-11161).

비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1은 오이덩굴쪼김병균과 형태적으로 동일하나, 식물에 병을 일으키지 않는 비병원성균으로서 신규한 것이다.

비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1은 방제효과가 우수하고 지속적으로 효과가 유지될 뿐만 아니라 타작물에도 병을 일으키지 않아 오이덩굴쪼김병 방제용미생물로서 실용화에 적합한 미생물이다.

비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1의 분류학적 특성은 하기와 같다.

1. 형태적 성질

비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1은 불완전균의 일종으로 균사 이외에 분생자와 후막포자를 형성한다. 분생자는 무색, 초생달형으로 격막이 1∼5개의 대형분생포자와 무색, 단세포인 누에모양의 소형분생포자를 형성한다. 특히, 대형분생포자는 격막 1∼5개를 가지며 무색, 초생달형으로 약간 구부러진 것이 특징이며 1격막 포자는 크기가 9∼30×2.0∼5.0㎛이고, 3격막 소형분생포자는 크기가 5∼16×2.0∼4.5㎛이다.

2. 배양적 성질

감자배지(PDA, Potato Dextrose Agar)상에서는 소형분생포자만을 형성하며 대형분생포자는 거의 형성하지 않는다. 생육적온은 24∼27℃ 부근이며, 4∼38℃ 범위에서 생육한다. pH는 4.5∼5.8부근의 산성조건하에서 생육이 좋다. 일반적으로 푸사리움균과 배양적 특성이 동일하다.

3. 생리적 성질

비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1은 단당류로부터 다당류까지 여러종류의 당의 이용이 가능하며 펙틴이나 셀룰로오스도 이용한다. 초산태나 아미노산태 질소는 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1의 생육을 촉진하는 것이 많으며 암모니아태 질소는 잘 이용하지 않는다.

탄소원에 대해서는 어느 정도량 이상에서는 생육은 좋은데 과다하거나 적은 경우는 균사밀도가 저하하며 포자형성량도 낮아진다.

질소원에 대해서는 양의 증가와 함께 생육이 좋게 되는데 포자형성은 균량의 증가와 상관이 없으며 질소원 과다상황에서는 반대로 단위균체당 포자형성수가 감소한다.

한편, 오이덩굴쪼김병은 토양악화에 따라 발병이 조장되어 다발생 포장에서는 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1 균주처리효과가 낮고 소발생 포장에서는 높게 나타나는 경우가 있다. 그 이유는 다발생 포장은 병원균 밀도가 높거나 토양악화로 인해 발병억제 효과가 낮기 때문이다. 따라서 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1 균주의 비병원성균을 식물체에 미리접종하여 저항성을 증진하기 위해서는 재배지 토양의 환경을 고려한 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1 균주의 처리방법 개발이 필요하다. 한편, 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1 균주의 대량 배양 방법에 있어서, 오이의 경우는 균체를 뿌리에 침근 접종하는 것이 부적절하다. 그런데, 토양 밀기울 배양법을 검토한 결과, 원예용상토를 주재료로 하여 밀기울, 목탄분말과 같은 숯가루를 일정 비율로 혼합하여 배양토를 조제한 후, 수도용 육묘 상자에 배양한 경우, 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1 균주의 균체형성이 양호하는 것을 발견하였다. 나아가, 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1 균주가 대량 증식된 배양토를 폿트에 처리하고 오이를 육묘한 후 포장에서 재배한 경우, 농가관행 재배에서의 발병율이 45%인데 비해서 대량증식된 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1 균주의 배양토로 처리된 것의 발병율이 8%로 방제효과가 높았다. 따라서, 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1 균주의 전처리에 의한 오이덩굴쪼김병 방제효과는 기존에 보고된 길항균을 이용한 오이덩굴쪼김병 방제와는 전혀 다른 양상을 나타내는 것을 알 수 있다. 즉, 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1 균주는, 대량 배양되어 육묘 폿트에 전처리되고 포장에 이식되는 경우 토양에 존재하는 오이덩굴쪼김병균보다 밀도가 높게 유지되어 병원균의 침입이 억제된다고 추측된다. 또한, 육모 폿트에 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1과 유기질 자재를 혼합 처리하면, 식물체의 근권생장이 좋아지고 이것을 먹이로 이용하며 균량을 오래도록 유지할 수 있어서 오이덩굴쪼김병에 대한 억제효과가 나타나는 것으로 추측된다. 이렇게 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1 균주를 토양에 전처리함으로써 발병억제가 나타나는 것은 비병원성 균주와 유기질 자재를 혼합처리한 상토조제가 비병원성 균주의 밀도유지에 의한 병원균의 침입방지, 건전묘의 생장으로 발병이 억제되는 것으로 추측된다.

요컨대, 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1을 배양상토(부농상토:밀기울:숯가루)에서 대량배양하여 육묘상토와 혼합한 토양에 오이를 육묘하여 오이덩굴쪼김병이 많이 발생하는 농가포장에서 재배하면 이병의 방제효과가 대단히 우수하다. 한편, 배양상토와 육묘상토의 혼합비는 경제적으로 3:7이 바람직하다.

이와 같이, 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1은 방제효과가 우수할 뿐만 아니라, 지속적으로 효과가 유지되고 타작물에 병을 일으키는 부작용도 없어 실용화시 오이덩굴쪼김병 방제용에 탁월한 효과를 가져올 가능성이 높다.

나아가, 본 발명에 있어서 오이덩굴쪼김병방제용 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1을 이용한 병해방제 효과 및 여러 가지 시험방법에 대해서는 하기의 실시예에 상세히 설명하고자 한다.

[실시예 1. 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1의 배양상토제 조제]

비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1을 배양하여 토양처리하는 방법으로는 액체배양에 의해 균을 대량으로 생산하여 이용하는 방법과 토양배지를 조제하여 여기에 비병원성균을 접종하여 증식 후에 사용하는 방법이 있다. 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1은, 하기 표 1에 나타난 바와 같이, 액체배양한 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1를 토양에 관주처리하는 것보다 토양배지에 배양하여 처리하는 것이 토양에서 높은 밀도로 유지되었으며 보다 안정적이다.

액체배지와 토양배지에 배양한 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1의 토양처리후 병방제 효과 및 생존밀도(폿트유묘검정)

처 리	비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1의시기별 밀도(cfu3/g토양)
	접종 2일후	20일후	40일후	60일후
액체배양균	27,000,000	45	3.7	0.5
토양배양균	5,700,000	67	7.8	4.5

또한, 토양배지를 조제하는 경우 배지의 조성이 가장 중요한데 본 연구에서공시한 배지조성중에서 표 2에서 나타난 바와 같이 시판용 부농상토에 밀기울과 활성탄을 조합하여 조제한 상토에 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1를 배양한 것이 가장 균 증식이 우수하였다.

토양배지 조제시 유기질 조성에 따른 균 증식밀도(30일후 조사)

처 리 내 용	균밀도(cfu3/g 토양)
부농상토 + 밀기울 + 숯가루(9:0.5:0.5)	270
피트모스 + 밀기울 (9:1)	35
모래 + 쌀겨 (9:1)	2.5

[실시예 2. 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1 처리방법]

배양한 비병원성균을 미리 기주체에 접종하여 병 방제효과를 높이려고 하는 경우 접종방법에 따라 방제효과가 다르고 경제성도 고려하여야 한다. 따라서, 육묘상토에 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1를 처리하는 방법과 오이묘를 포장에 정식시 처리하는 방법을 비교검토하였다. 그 결과 부농상토와 배양균주를 혼합하여 육묘용 비닐폿트(직경 8㎝)에 담고 오이종자를 파종, 육묘하여 포장에 정식하는 방법이 병 방제효과도 우수하였으며 배양균의 처리량도 타방법에 비하여 훨씬 적게들어 경제성 면에서도 유리하였다. 그 결과는 표 3에 나타내었다.

비병원성균 4-1균주의 토양접종방법에 따른 오이덩굴쪼김병 방제효과(온실시험)

처리방법	병발생율(%)
균배양상토에 육묘	5
포장정식지점 균배양토 사용	15
무처리	40

[실시예 3. 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1 처리에 의한 오이덩굴쪼김병방제효과]

비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1가 오이덩굴쪼김병균의 인공접종 토양에서 병방제하는 효과를 알아보고자 다음과 같은 실험을 하였다.

비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1을 배양시킨 배양상토(부농상토:밀기울:숯가루)를 조제하여 육묘용 시판 부농상토와 비율별로 혼합하여 육묘용 비닐폿트(직경 8㎝)에 담고 오이종자를 파종하여 35일간 육묘하였다.

병방제 효과시험을 위하여 오이덩굴쪼김병의 병원균을 토양배지에 배양하여 비닐하우스내에서 폭 150㎝, 길이 20m의 시험구에 병원균을 접종하여 덩굴쪼김병이 많이 발생할 수 있는 조건을 인위적으로 조성하였다. 여기에 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1의 배양토에 육묘한 모와 일반상토에 육묘한 모를 정식하여 재배하면서 병발생의 추이를 조사하였다.

그 결과 표 4에서 보는바와 같이 무처리구에서는 70%의 발병율이 나타났으나 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1의 배양상토에서 육묘한 시험구에서는 발병율이 극히 낮아서 방제효과가 높았다.

비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1의 배양상토와 육묘용 상토의 혼합비율별 오이덩굴쪼김병 방제효과(인공접종 이병토양 시험)

비병원성 균 처리비율(배양상토:육모용상토)	병발생율	방제가
3 : 7	5.7	91.9
5 : 5	6.5	90.7
7 : 3	8.5	87.9
무처리	70.0	-

비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1와 육묘용 시판 부농상토의 혼합비율별 처리효과를 보면 병방제효과는 본 발명의 비병원성균을 다량처리 할수록 효과가 높았으나 혼합비율별 차이는 크게 나타나지 않아 경제성을 고려하면 상토와 비병원성균의 혼합비율은 7 : 3이 바람직하였다.

또한, 농가시설하우스에서 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1의 오이덩굴쪼김병 방제효과를 알아보고자 다음과 같은 실험을 수행하였다.

오이덩굴쪼김병이 매년 다발생하여 수량에 막대한 지장을 초래하고 있는 경기도의 시설하우스 포장을 선정한 후, 은성백다다기오이를 공시하여 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1 배양상토(부농상토:밀기울:숫가루)를 조제하여 시판용원예용 상토와 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1 배양상토를 7:3으로 혼합하여 육묘용 비닐폿트에 담고, 오이종자를 파종육묘한 후 농가포장에 정식하여 재배하면서 농가포장의 관행 재배방법과 비교하여 병발생을 조사하였다. 농가의 관행육묘 재배구에서는 병발생이 심하였으나 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1을 처리 육묘하여 재배한 시험구에서는 병발생이 현저히 적었으며, 발생시기도 농가관행 재배에 비하여 훨씬 늦게 나타나 오이덩굴쪼김병 방제효과가 우수한 것으로 나타났다.

또한, 그 다음해 다시 상기와 같은 방법으로 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1의 처리효과를 농가관행재배와 비교한 결과, 표 5에서 보는 바와 같이 농가관행 육묘재배구보다 덩굴쪼김병 발생이 훨씬 적어 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1균주 배양토 육묘방법이 오이덩굴쪼김병발생을 효과적으로 억제하는 것이 재확인되었다.

농가포장에서 비병원성균 4-1균주의 오이덩굴쪼김병에 대한 방제효과

처 리	발병주율(%)
	정식 20일후	40일후	60일후
비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1 배양토	0	2.0	5.0
무처리(농가관행)	2.5	10.0	40

[실시예 4. 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1의 대량증식방법]

비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1를 액체배지에 배양하여 접종원으로 사용하였다. 대량배양을 위하여 시판용 부농상토(90%), 밀기울(5%), 숯가루(5%)를 골고루 섞고 물을 주어 혼합한 후, 손에 꼭 쥐었을 때 물이 약간 나올 정도로 수분량을 조절하였다. 벼기계이앙용 육묘상자를 물에 깨끗이 닦아 상자바닥에 신문지를 깔고 상기 조제한 상토를 채우고 121℃, 15Lbs에서 1시간씩 2회 살균하였다. 그 후 액체배양한 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1을 물과 섞어(끓여서 식힌 물 : 액체배양균 = 9 : 1) 상자당 300㎖씩 골고루 뿌린 후 꺼내어 20℃∼28℃의 비닐하우스에서 육묘가 마르지 않도록 비닐을 덮고 20일간 배양하였다. 배양 후 이들을 골고루 섞어 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1 배양상토로 사용하였다. 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1의 조제방법은 도 1에 나타나 있다.

이상과 같이 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1의 배양상토 제제는 농가하우스의 포장시험에서 탁월한 오이덩굴쪼김병 방제효과를 나타낼 뿐만 아니라 오이의 육묘시 안정된 생육을 나타내었다.

종래에는 세균이 직접적으로 또는 세균이 분비하는 물질이 오이덩굴쪼김병의 병원균의 생육을 억제하는 작용기작을 이용하였다. 그러나, 이와 달리 본 발명의 미생물은 오이덩굴쪼김병을 일으키는 곰팡이와 형태적으로 동일하나 식물에 전혀 병을 일으키지 않는 비병원성 곰팡이로서 본 발명의 미생물을 선접종함으로써 기주체 저항성을 유도하여 오이덩굴쪼김병을 효과적으로 방제할 수 있다. 즉, 본 발명의 미생물은 환경에 친화적인 생물학적 병해방제법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 비병원성 푸사이움 옥시스포럼 4-1은 배양이 간편하고 또 상토에 혼입이 용이하여 배양상토제의 공정개발에 전혀 문제가 없으며 조기 실용화가 가능하다. 특히, 밀기울을 사용한 배양상토 육묘방법은 친환경 농업에 부응한 병해방제 기술로서의 가치가 높다.

나아가, 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1의 배양상토 제제는 농가하우스의 포장시험에서 탁월한 오이덩굴쪼김병 방제효과를 나타낼 뿐만 아니라 오이의 육묘시 안정된 생육을 나타내어 농가실용에 크게 도움이 될 수 있다.

Claims (5)

1. 오이덩굴쪼김병 방제용 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 (Fusarium oxysporum) 4-1 균주.
2. 부농상토에 밀기울과 활성탄을 조합하여 조제한 상토에 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1를 배양하는 것을 특징으로 하는 배양방법.
3. 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1을 배양상토(부농상토:밀기울:숯가루)에서 배양하여 육묘상토와 혼합한 것을 특징으로 하는 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1 균주의 배양토 제제.
4. 제 3항에 있어서, 배양상토와 육묘상토의 혼합비는 3:7인 것을 특징으로 하는 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 4-1 균주의 배양토 제제.
5. 비병원성 푸사리움 옥시스포럼 (Fusarium oxysporum) 4-1 균주를 사용하는 것을 특징으로 하는 오이덩굴쪼김병의 생물학적 방제방법.