KR100685519B1 - Multifunctional oligotrophic bacteria Burkholderia cepacia CR2 strain isolated from ginseng field producing antibiotic enzymes and industrial enzymes containing antibiotic activation - Google Patents

Multifunctional oligotrophic bacteria Burkholderia cepacia CR2 strain isolated from ginseng field producing antibiotic enzymes and industrial enzymes containing antibiotic activation Download PDF

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enzymes
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김수진
황경숙
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조민혜
구본성
윤상홍
여윤수
박인철
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Abstract

A novel multifunctional oligotrophic bacteria, Burkholderia cepacia CR2 strain, isolated from ginseng root is provided to be able to produce antibiotic enzymes and industrial enzymes and have antibiotic activity. The Burkholderia cepacia CR2 strain produces antibiotic enzymes such as chitinase and industrial enzymes such as protease and lipase, includes 16S rDNA sequence of SEQ ID : NO. 1 having antibiotic activity, and is deposited as a deposition number of KACC 91204. To inhibit growth of pathogenic microorganism selected from the group consisting of Candida albicans, Collectrotrichum gloeosporioides and Xanthomonas, the Burkholderia cepacia CR2 strain or a culture material thereof is used.

Description

항균 효소와 산업용 효소를 생산하고, 항균 활성을 가지는 인삼 근권에서 분리한 다기능 저영양성 세균 버크홀데리아 세파시아 CR2(Burkholderi a cepacia CR2) 균주 {Multifunctional oligotrophic bacteria Burkholderia cepacia CR2 strain isolated from ginseng field, producing antibiotic enzymes and industrial enzymes, containing antibiotic activation}Multifunctional oligotrophic bacteria Burkholderia cepacia CR2 strain isolated from ginseng field, producing antibiotic producing antibacterial and industrial enzymes and isolated from ginseng roots with antimicrobial activity. enzymes and industrial enzymes, containing antibiotic activation}

도 1은 본 발명에 따라 제공되는 다기능 저영양성 세균 버크홀데리아 세파시아 CR2 균주를 계통학적으로 분류한 분류도이다.1 is a classification diagram systematically classifying a multifunctional low-nutrition bacterium Berkholdereria Sephacia CR2 strain provided according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따라 제공되는 다기능 저영양성 세균 버크홀데리아 세파시아 CR2 균주의 전자현미경 사진이다. Figure 2 is an electron micrograph of a multifunctional low nutritional bacterium Berkholdereria Sephacia CR2 strain provided according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따라 제공되는 다기능 저영양성 세균 버크홀데리아 세파시아 CR2 균주의 효소 활성을 검정한 결과를 보여주는 그림이다.3 is a diagram showing the results of assaying the enzyme activity of the multifunctional low-nutrition bacteria Berkholdereria Sephacia CR2 strain provided according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따라 제공되는 다기능 저영양성 세균 버크홀데리아 세파시아 CR2 균주의 식물병원균 억제 활성을 검정한 결과를 보여주는 그림이다.Figure 4 is a view showing the results of assaying the phytopathogen inhibitory activity of the multifunctional low-nutrition bacteria Berkholdereria Sephacia CR2 strain provided according to the present invention.

본 발명은 항균 효소 및 산업용 효소를 생산하고, 항균 활성을 가지는 신규 한 인삼 근권에서 분리한 다기능 저영양성 세균인 버크홀데리아 세파시아 CR2 균주(Burkholderia cepacia CR2)에 관한 것이다. 보다 상세하게는 키티나아제(chitinase), 프로테아제(protease) 및 리파아제(lipase)등의 각종 효소를 생산하고, 상기 균주 및 그 배양물을 이용하여 병원성 미생물의 생장을 억제하는 버크홀데리아 세파시아 CR2 균주(수탁번호 KACC 91204)에 관한 것이다. 상기 균주는 통상의 균주와는 달리 다기능 저영양성 균주로서 다양한 산업상 이용가능한 효소를 생산하며, 그 중 키티나아제는 항균 효소로서 병원균 미생물을 방제하는데 활용할 수 있고, 프로테아제 및 리파아제는 산업용 효소로서 이를 이용한 가공 공정에 이용할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기한 버크홀데리아 세파시아 CR2 균주 자체 및 그 배양액을 이용하여 병원균 미생물 방제제로 사용시, 칸디다 알비칸스(Candida albicans), 인삼탄저병균인 콜렉토트리키움 글로에오스포리오이데스(Colletotrichum gloeosporioides) 및 벼 흰잎마름병균인 산토모나스(Xanthomonas)등의 생육을 강력하게 저지시키는 우수한 효능을 나타낸다.The present invention relates to a strain of Berkholderia cepacia CR2, which is a multifunctional low-nutrition bacterium produced from a new ginseng root zone having antibacterial and industrial enzymes and having antibacterial activity. More specifically, Berkholderia Sephacia CR2 which produces various enzymes such as chitinase, protease and lipase, and inhibits the growth of pathogenic microorganisms using the strain and its culture. It relates to a strain (Accession Number KACC 91204). Unlike the conventional strains, the strain produces a variety of industrially available enzymes as multifunctional low-nutritive strains, among which chitinase can be used to control pathogenic microorganisms as antibacterial enzymes, and proteases and lipases as industrial enzymes. It can use for the used processing process. In addition, when used as a pathogen microorganism control agent using the above-mentioned Berkholderia Sephacia CR2 strain itself and its culture medium, Candida albicans , Ginseng anthrax, Colletotrichum gloeosporioides And Xanthomonas , which is a rice leaf blight bacterium, strongly inhibits growth.

최근 점진적으로 확대되고 있는 농산물 수입 개방에 따라 농업의 경쟁력 제고가 어느 때보다 중요한 과제로 떠오르고 있다. 화학비료 사용량이 지속적으로 늘면서 그로 인한 부작용이 확대되는 현실은 비단 우리나라만의 문제가 아니다. 화학비료의 과다사용과 그로 인해 도래할 재앙을 회피하기 위한 국제사회의 노력도 점차 강화되고 있다. 유엔환경개발회의(UNCED)는 각국의 화학농약 사용량을 25%씩 줄이도록 권장하고 있으며, 우리나라도 2010년까지 화학비료는 40%, 합성농약은 50%까지 사용량을 감축시키겠다고 발표한 바 있다. 화학농약과 합성농약의 사용량 을 대폭 감축하면서도 농업생산력을 유지하기 위해서는 대체농약의 개발이 불가피한 바, 생물농약은 화학비료와 합성농약을 대체할 유일한 대안이라고 할 수 있다. 그리하여 이미 1980년대부터 세계의 유수한 기업들도 막대한 수익이 보장된 생물농약 개발을 위한 투자를 아끼지 않고 있다. 우리나라에서는 생물농약 매출이 전체 농약시장 매출의 0.16%에 불과한 상태이지만, 향후 생물농약의 점유율은 급속하게 증가할 것으로 예상된다.With the recent expansion of agricultural imports, increasing the competitiveness of agriculture is becoming more important than ever. The continuous increase in the use of chemical fertilizers is a real problem that is not only a problem in Korea. The international community's efforts to avoid the overuse of chemical fertilizers and the resulting calamities are also intensifying. The United Nations Environment Development Council (UNCED) encourages countries to reduce their use of chemical pesticides by 25 percent, and Korea has announced that by 2010, it will reduce its consumption by 40 percent for chemical fertilizers and 50 percent for synthetic pesticides. Since it is inevitable to develop alternative pesticides to significantly reduce the amount of chemical pesticides and synthetic pesticides while maintaining agricultural productivity, biological pesticides are the only alternative to chemical fertilizers and synthetic pesticides. Thus, since the 1980s, some of the world's leading companies have invested heavily in the development of biopesticides with huge returns. In Korea, biopesticide sales account for only 0.16% of the total pesticide market, but the share of biopesticides is expected to increase rapidly.

미생물을 이용한 생물방제법으로 키틴(chitin)을 분해할 수 있는 가수분해효소에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 키틴은 β-(1,4) N-아세틸-D-글루코사민(β-(1,4) N-acetyl-D- glucosamine)의 다량체로서 각종 갑각류의 외피, 곰팡이 세포벽의 구성성분이다. 이러한 키틴을 분해하는 효소에는 키틴의 N-아세틸-1,4-글루코사민 결합을 임의로 가수분해하여, 키틴 올리고당을 생산하는 엔도키티나아제(endochitinase), N,N'-디아세틸키토비오즈(N,N'-diacetylchitobiose)를 분해하는 키토비아제(chitobiase), 키틴의 비환원성 말단으로부터 키토비아제(chitobiase) 또는 N-아세틸글루코사민(N-acetylglucosamine)을 생산하는 엑소키티나아제(exochitinase) 등이 보고되었다.Studies on hydrolases capable of breaking down chitin by biocontrol using microorganisms are being actively conducted. Chitin β- (1,4) N - the composition of the shell, fungal cell wall of various types of shellfish as multimers of acetyl -D- glucosamine (β- (1,4) N -acetyl- D- glucosamine). Enzymes that decompose chitin include hydrolyzing the N -acetyl-1,4-glucosamine bond of chitin to produce chitin oligosaccharides, endochitinase, and N, N' -diacetylchitobiose ( N the better exo kitty producing acetylglucosamine (N- acetylglucosamine) claim (exochitinase), etc. -, N '-diacetylchitobiose) via the Quito (chitobiase), from the non-reducing terminus of the chitin Quito via the (chitobiase) or N to break up Reported.

해양 및 토양으로부터 분리된 키틴분해 미생물의 대부분은 방선균으로 이들 방선균 중 스트렙토마이세스 그리세우스(Streptomyces griseus), 스트렙토마이세스 오리엔탈리스(S. orientalis), 스트렙토마이세스 에리스라에우스(S. erythraeus)로부터 키티나제 정제효소가 시판(Sigma)되고 있다. 키틴분해 세균의 동정에 관한 보고는 비교적 미흡한 형편으로 아크로모박터(Achromobacter), 에어로모나스 (Aeromonas), 크로모박테리움(Chromobacterium), 클로스트리디움(Clostridium), 에르위니아(Erwinia), 세라티아(Serratia), 슈도모나스(Pseudomonas) 및 비브리오(Vibrio) 등이 보고 되었다. 특히 엔테로박터 리퀘파시엔스 CDC2149-57(Enterobacter liquefaciens CDC2149-57)과 세라티아 마르세센스 QM B1466(Serratia marcescens QM B1466) 및 몬리얼과 리즈(Monreal과 Reese)에 의해 분리된 30종의 균주가 강력한 키티나아제 생산균주로 알려져 있다. 그러나 이 같은 다수의 발견에도 불구하고 낮은 활성, 독성, 저항성 등으로 인하여 실용적으로 이용할 수 있는 물질은 소수에 불과하다. 최근 들어 이 같은 문제를 해결하기 위한 여러 방안이 모색되어 지면서 희귀 미생물의 분리 및 배양법 등이 검토되고 난배양성 미생물로부터 키티나아제를 분리하기 위한 메타제놈 연구가 활발히 진행되고 있다.Most of the chitinase microorganisms isolated from the ocean and soil are actinomycetes, among which Streptomyces griseus , Streptomyces orientalis , Streptomyces erythraeus A chitinase purifying enzyme is commercially available from Sigma. Reports on the identification of chitin-degrading bacteria have been relatively poor , with Achromobacter, Aeromonas, Chromobacterium, Clostridium, Erwinia, and Serratia ( such as Serratia), Pseudomonas (Pseudomonas), and Vibrio (Vibrio) were reported. In particular, 30 strains isolated by Enterobacter liquefaciens CDC2149-57, Serratia marcescens QM B1466, and Monreal and Reese It is known as Naase producing strain. However, despite these many findings, there are only a few practically available materials due to their low activity, toxicity and resistance. Recently, as various methods for solving such problems have been sought, the separation and culturing methods of rare microorganisms have been examined, and the metagenome research for separating chitinase from non-cultured microorganisms has been actively conducted.

리파아제 효소는 식품산업, 사료산업, 대체에너지산업, 의약산업, 세제산업 등에서 주로 이용되고 있으며, 주요 생산 미생물은 세균, 효모, 곰팡이 등 그 종류가 다양하며, 산업적인 측면에서 효소 생산은 주로 효모인 캔디다(Candida)와 세균인 버크홀데리아(Burkholderia)가 이용되었다. 다양한 분야에 리파아제가 응용되고 있고, 그러한 요구에 맞추어 새로운 리파아제 생산 균주가 연구되어지고 있다.Lipase enzymes are mainly used in the food industry, feed industry, alternative energy industry, pharmaceutical industry, detergent industry, etc.The main producing microorganisms are various kinds such as bacteria, yeast, mold, etc. Candida and the bacterium Burkholderia were used. Lipases have been applied in various fields, and new lipase producing strains have been studied to meet such demands.

현재 국내에서 리파아제 생산이 부진한 것은 공정개발의 어려움도 있지만 우수한 균주 확보의 어려움에 문제가 있다. 리파아제를 생산하는 미생물의 종류에 따라 생산된 효소의 작용과 그 역가가 매우 달라지므로, 리파아제 생산능을 가진 새로운 미생물 발견의 필요성이 있고 이를 이용한 효소의 생산 기술연구가 매우 중요 하다.Currently, sluggish production of lipase in Korea has difficulty in process development but has difficulty in securing excellent strains. Since the action and titer of the produced enzyme are very different depending on the type of microorganism producing lipase, there is a need to find a new microorganism with lipase-producing ability and research on the production technology of the enzyme using the same is very important.

토양 중에는 다종다양한 미생물이 존재해 있지만 그 대부분이 분리되지 못한 상태이다. 지금까지 분리되어 연구된 세균은 비교적 고농도 영양조건에서 급속히 증식하는 미생물이 대부분이었는데, 저농도 영양조건 하에서 더디게 증식하는 세균이 자연환경 중에 다수 존재한다고 여러 미생물생태학자들에 의해 밝혀지면서 자연생태계에 분포해 있는 저영양성 세균(oligotrophic bacteria)에 대한 연구가 활발히 전개되고 있다. 이들 저영양성 세균은 분리하기도 어렵고, 설사 분리되었다 하더라도 배양이 잘 되지 않거나, 배양도중에 소멸되어버리는 경우가 많기 때문에 분류 또는 생리적 특성에 관하여 충분히 해명되어 있지 못한 실정이다. There are various microorganisms in the soil, but most of them are not separated. Most of the microorganisms that have been isolated and studied so far are rapidly growing under relatively high nutritional conditions, and many microorganisms that grow slowly under low nutritional conditions exist in the natural environment. There is active research on oligotrophic bacteria. These low-nutrition bacteria are difficult to isolate, and even if separated, even if the culture is not well or even disappears during the culture, the situation is not fully elucidated with regard to classification or physiological characteristics.

저영양성 미생물은 통상 농도의 고영양 배지에서는 잘 분리되지 않기 때문에 생리활성물질 탐색에도 거의 이용되지 않았다. 따라서 저영양성 세균을 이용한 생리활성물질 탐색은 기존에 밝혀진 물질과는 구조적으로 다른 독특한 신규 화합물 혹은 합성을 위한 선도물질의 개발 가능성이 높을 것으로 사료된다.Low nutrient microorganisms are rarely used for screening bioactive substances because they are not well separated in normal nutrient medium. Therefore, the search for physiologically active substances using low-nutrition bacteria is likely to develop unique new compounds that are structurally different from the known substances, or lead substances for synthesis.

이에 본 발명자들은 인삼 근권 토양으로부터 분리된 다기능 저영양성 세균인 버크홀데리아 세파시아 CR2 균주를 선발, 상기 균주가 키틴분해 항균 효소인 키티나아제 또는 산업용 효소인 프로테아제 및 리파아제 등의 생산능이 우수함을 밝혀내고, 식물병원균에 대한 항균 활성도 우수함을 밝혀내어 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors selected a multifunctional low-nutrition bacterium Berkholdereria Sephacia CR2 strain isolated from ginseng root zone soil, and found that the strain has excellent production ability such as chitinase, which is chitinase antibacterial enzyme, or protease and lipase, which are industrial enzymes. It was found that the antimicrobial activity against phytopathogens is excellent, to complete the present invention.

따라서, 본 발명의 목적은 항균 효소 및 산업용 효소를 생산하고, 항균 활성 을 가지는 인삼 근권에서 분리한 신규한 다기능 저영양성 세균인 버크홀데리아 세파시아 CR2 균주를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to produce an antibacterial enzyme and an industrial enzyme, and to provide a novel multifunctional low-nutrition bacterium Berkholdereria Sephacia CR2 strain isolated from the ginseng root zone having antimicrobial activity.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 항균 효소 및 산업용 효소를 생산하고, 항균 활성을 가지는 다기능 저영양성 세균인 버크홀데리아 세파시아 CR2 균주(수탁번호 KACC 91204)를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention produces an antibacterial enzyme and an industrial enzyme, and provides a multifunctional low-nutrition bacterium Berkholderia Sephacia CR2 strain (Accession No. KACC 91204).

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

상기 본 발명은 금산 인삼 재배지역의 다양한 토양 중 3년근 인삼 재배토양을 대상으로 인삼 근권토양으로부터 시료를 채취하여 각종 효소 생산능 및 항균 활성을 가지는 미생물을 분리하였으며, 본 발명의 미생물은 버크홀데리아 속으로 동정되었다. 본 발명자들은 상기 미생물을 버크홀데리아 세파시아 CR2 균주라고 명명하고, 상기 균주를 2005년 11월 30일자로 한국 농업 미생물 자원센타에 기탁하여 수탁번호(KACC 91204)를 부여받았다.The present invention is to extract a sample from the ginseng root zone soil of three years of ginseng cultivated soil of various soils of the Geumsan ginseng cultivation area to isolate microorganisms having various enzyme production and antimicrobial activity, the microorganism of the present invention is Berkholderia I was sympathized with myself. The present inventors named the microorganism Berkholderia Sephacia CR2 strain, and the strain was deposited with the Korea Agricultural Microbial Resources Center on November 30, 2005 and received the accession number (KACC 91204).

본 발명자들은 본 발명의 버크홀데리아 세파시아 CR2 균주의 효소 활성을 검정하기 위하여 선발배지에서 효소 생성 능력을 검정 하였다. 버크홀데리아 세파시아 CR2 균주는 키티나제 등의 항균효소와 프로테아제, 리파아제 등의 산업용 효소를 동시에 생산하는 기능을 가지고 있음을 확인할 수 있었다.(도 3)The present inventors assayed the enzyme production capacity in the selection medium to assay the enzyme activity of the Berkholderia Sephacia CR2 strain of the present invention. The Berkholderia Sephacia CR2 strain was found to have the function of simultaneously producing antimicrobial enzymes such as chitinase and industrial enzymes such as proteases and lipases (FIG. 3).

또한, 본 발명의 버크홀데리아 세파시아 CR2 균주가 생산하는 항균물질에 대한 항균 활성 스펙트럼을 확인하기 위하여, 식물에서 심각한 병해를 일으키는 다수의 곰팡이 및 세균 등을 지시균으로 시험관 내(in vitro) 항균성 검정을 수행하였 다. (도 4)에서 보는 바와 같이, 본 발명의 항균물질은 칸디다 알비칸스(Candida albicans), 인삼 탄저병균인 콜렉토트리키움 글로에오스포리오이데스(Colletotrichum gloeosporioides) 및 벼 흰잎마름병균 등에 대하여 강력한 항균 활성을 보였다.In addition, in order to confirm the antimicrobial activity spectrum of the antimicrobial material produced by the Berkholderia Sephacia CR2 strain of the present invention, a number of fungi and bacteria causing serious diseases in plants as indicative bacteria in vitro (in vitro) antimicrobial activity The assay was performed. As shown in Figure 4, the antimicrobial material of the present invention is a strong antimicrobial activity against Candida albicans , Ginseng anthracnose, Colletotrichum gloeosporioides and rice leaf blight, etc. Showed.

이하, 본 발명의 구성을 실시예를 들어 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 권리범위가 이들에 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the structure of the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.

[실시예 1] 본 발명의 버크홀데리아 세파시아 CR2 (KACC91204) 균주의 분리 · 동정Example 1 Isolation and Identification of Burkholderia Sephacia CR2 (KACC91204) Strains of the Invention

금산 인삼 재배지역의 다양한 토양 중 3년근 인삼 재배토양을 대상으로 인삼 근권토양으로부터 시료를 채취하고, 폴리에틸렌 비닐백(polyethylene vinyl bag)에 넣은 후 실험실로 운반하였다. 다음, 상기 시료로부터 육즙(beef extract) 10 g, 펩톤(peptone) 10 g, 염화나트륨(NaCl) 5 g 및 증류수(distilled water) 1000 ㎖와 pH 7.0 ~ 7.2로 조정된 액체영양(nutrient broth:NB) 배지와 10-1배, 10-2배, 10-3, 10-4배로 증류수에 희석한 4종류의 DNB(diluted nutrient broth:DNB)배지를 사용하여 분리한 다양한 토양 세균들을 DNB 평판배지에서 배양하였다. Samples were taken from ginseng roots of three-year-old ginseng soils of various soils in the Geumsan ginseng planting area, placed in polyethylene vinyl bags, and transported to the laboratory. Next, 10 g of bee extract, 10 g of peptone, 5 g of sodium chloride (NaCl), and 1000 ml of distilled water and nutrient broth (NB) adjusted to pH 7.0 to 7.2 from the sample. With badge 10 -1 times, 10 -2 times, 10 -3 , Various soil bacteria isolated using four kinds of diluted nutrient broth (DNB) media diluted in distilled water at 10 -4 times were incubated in DNB plate media.

이 중 저영양성 세균을 순수 분리하기 위하여, DNB 평판배지 위에 형성된 집락체로부터 토양세균을 각각 순수 분리하여, 10 ㎖의 DNB 액체배지에 분리 균주를 전배양한 후 통상농도의 10-1NB, 10-2NB, 10-3NB 및 10-4NB배지에 접종하여 28℃, 1주 일간 배양 후 증식능을 판정하였다. 통상농도의 NB배지에서 증식하지 못하는 세균 중 10-1∼10-4배로 희석한 배지에서 증식하는 세균을 저영양성 세균으로 순수분리 하였다. 순수 분리된 저영양성 세균은 20% 글리세롤을 첨가한 상기 10-1∼10-4배로 희석된 DNB 배지에 넣어 -80 ℃에서 보존하였다.To separate the pure water of a low nutrient bacteria, DNB plate body from the colonies formed on the medium by separating the pure soil bacteria, respectively, after the pre-culture broth of strain on DNB 10 ㎖ 10 -1 NB, 10 of the normal concentration Inoculation was carried out at −2 NB, 10 −3 NB and 10 −4 NB medium to determine the proliferative capacity after incubation for 1 week at 28 ° C. Among the bacteria that could not be grown in normal concentration of NB medium, bacteria growing in medium diluted to 10 -1 to 10 -4 times were purified as low trophic bacteria. Purely isolated low-trophic bacteria were stored in -80 ° C. in DNB medium diluted 10 −1 to 10 −4 times with 20% glycerol added.

순수 분리된 저영양성 세균들에 대하여 여러 가지 병원균에 대한 항균력을 측정하였다. 그 중 칸디다 알비칸스(Candida albicans), 인삼 탄저병균인 콜렉토트리키움 글로에오스포리오이-데스(Colletotrichum gloeosporioides) 및 벼 흰잎마름병균인 산토모나스(Xanthomonas)등의 생육을 강력하게 저지시키는 동시에 키티나제, 프로테아제 및 리파아제 등의 각종 효소를 생산하는 능력을 가진 버크홀데리아 세파시아 CR2 균주를 선발하였다.For purely isolated low-trophic bacteria Antimicrobial activity was measured. Among them, Candida albicans , the ginseng anthrax bacterium, Colletotrichum gloeosporioides , and the rice plant leaf bacterium Xanthomonas , etc. Berkholderia Sephacia CR2 strains were selected which have the ability to produce various enzymes such as proteases and lipases.

본 발명의 버크홀데리아 세파시아 CR2 균주를 분류하기 위하여 하기와 같이 16S rDNA를 PCR로 증폭 하여 염기서열 (서열번호 1)을 결정하였다.In order to classify the Berkholderia Sephacia CR2 strain of the present invention, 16S rDNA was amplified by PCR to determine the base sequence (SEQ ID NO: 1).

16S rDNA를 증폭하기 위해서 사용한 Primer는 27F(5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3'; E.coli 16S rRNA 부분의 8-27bp ; 서열번호 2)와 1492R(5'-AAGGAGGTGATCCAGCCGCA-3'; E.coli 16S rRNA 부분의 1510-1492bp ; 서열번호 3) 이었다.Primers used to amplify 16S rDNA were 27F (5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3 '; 8-27bp of E. coli 16S rRNA portion; SEQ ID NO: 2) and 1492R (5'-AAGGAGGTGATCCAGCCGCA-3'; E.coli 16S rRNA Part 1510-1492bp; SEQ ID NO: 3).

PCR은 다음 조건에 따라 이루어졌다. 94℃ 5분간 반응한 다음 94℃ 변성(denaturation) 1분, 55℃ 어닐링(annealing) 1분, 72℃ 확장(extention) 1분을 30회 반복하고, 72℃에서 10분간 최종 확장(final extension)을 실시하였다. DNA 증 폭장치인 Thermal cycler는 Perkin Elmer (GeneAmp PCR system 9700; Applied Biosystems)를 이용하였다. 생성물은 1% 아가로오즈 겔(agarose gel), 0.5 ㅧ TBE buffer (0.045 M Tris-borate, 0.001M EDTA)에서 100V, 25 mA로 30분 전기영동하여 EtBr (ethidium bromide)에 15분간 염색하여 UV하에서 확인하고, Qiagen PCR Purification Kit (Qiagen Inc.,)로 정제하였다. PCR was carried out according to the following conditions. After reacting for 5 minutes at 94 ° C, repeat 1 minute for 94 ° C denaturation, 1 minute for 55 ° C annealing, 1 minute for 72 ° C extension, and finally extend for 10 minutes at 72 ° C. Was carried out. Thermal cycler, a DNA amplifier, was used for Perkin Elmer (GeneAmp PCR system 9700; Applied Biosystems). The product was electrophoresed for 30 minutes at 100 V, 25 mA in 1% agarose gel, 0.5 ㅧ TBE buffer (0.045 M Tris-borate, 0.001 M EDTA), and stained with EtBr (ethidium bromide) for 15 minutes. Confirmed below, and purified by Qiagen PCR Purification Kit (Qiagen Inc.,).

16S rDNA의 염기서열 결정에는 27F(5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3'; E.coli 16S rRNA 부분의 8-27bp ; 서열번호 2), 261F(5'-AGCTAGTTGGTGGGGT-3'; E.coli 16S rRNA 부분의 246-261bp ; 서열번호 4), 530F(5'-GCCAGCMGCCGCGC-3'; E.coli 16S rRNA 부분의 515-530bp ; 서열번호 5), 780F(5'-GATTAGATACCCTGGTAG-3'; E.coli 16S rRNA 부분의 786-803bp ; 서열번호 6), 1114F(5'-GCAACGAGCGCAACCC-3'; E.coli 16S rRNA 부분의 1099-1114bp ; 서열번호 7), 342R(5'-CTGCTGCSYCCCGTAG-3'; E.coli 16S rRNA 부분의 357-342bp ; 서열번호 8), 517R(5'-ACCGCGGCKGCTGGC-3'; E.coli 16S rRNA 부분의 531-517bp ; 서열번호 9), 787R(5'-TACCAGGGTATCTAAT-3'; E.coli 16S rRNA 부분의 802-787bp ; 서열번호 10), 956R(5'-GGCGTTGTGTCSAATTAA-3'; E.coli 16S rRNA 부분의 973-956bp ; 서열번호 11), 1100R(5'-AGGGTTGCGCTCGTTG-3'; E.coli 16S rRNA 부분의 1115-1100bp ; 서열번호 12), 1492R(5'-AAGGAGGTGATCCAGCCGCA-3'; E.coli 16S rRNA 부분의 1510-1492bp ; 서열번호 3)의 primer를 사용하였고, MicroseqTM 16S rRNA Gene Kit(Applied Biosystems)를 이용하여 cycle sequencing을 행한 후 ABI PRISM 310 Genetic Analyser (Applied Biosystems)로 염기서열을 결정하였다. 상기 실험을 통하여 얻은 16S rDNA 염기서열의 상동성은 DDBJ/EMBL GenBank DNA databases에서 조사하였다. 각 염기서열의 정렬(alignment)은 Clustal X(version 1.81) program package를 이용하여 정렬하였고, 근린 결합법에 의거 저영양세균의 계통분류학적 위치를 정하였다.Nucleotide sequence determination of 16S rDNA includes 27F (5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3 '; 8-27 bp of E. coli 16S rRNA; SEQ ID NO: 2), 261F (5'-AGCTAGTTGGTGGGGT-3'; E. coli 16S rRNA 246-261 bp; SEQ ID NO: 4), 530F (5'-GCCAGCMGCCGCGC-3 '; 515-530 bp of E. coli 16S rRNA portion; SEQ ID NO: 5), 780F (5'-GATTAGATACCCTGGTAG-3'; E.coli 16S rRNA Part 786-803bp; SEQ ID NO: 6), 1114F (5'-GCAACGAGCGCAACCC-3 '; 1099-1114bp of E. coli 16S rRNA part; SEQ ID NO: 7), 342R (5'-CTGCTGCSYCCCGTAG-3'; E.coli 357-342 bp of 16S rRNA portion; SEQ ID NO: 8), 517R (5'-ACCGCGGCKGCTGGC-3 '; 531-517 bp of E. coli 16S rRNA portion; SEQ ID NO: 9), 787R (5'-TACCAGGGTATCTAAT-3'; E 802-787 bp of coli 16S rRNA portion; SEQ ID NO: 10), 956R (5'-GGCGTTGTGTCSAATTAA-3 '; 973-956 bp of E. coli 16S rRNA portion; SEQ ID NO: 11), 1100R (5'-AGGGTTGCGCTCGTTG-3' Using a primer of 1115-1100bp of E. coli 16S rRNA portion; SEQ ID NO: 12), 1492R (5'-AAGGAGGTGATCCAGCCGCA-3 '; 1510-1492bp of E. coli 16S rRNA portion; SEQ ID NO: 3) After sequencing cycles using the Microseq 16S rRNA Gene Kit (Applied Biosystems), the nucleotide sequence was determined by ABI PRISM 310 Genetic Analyser (Applied Biosystems). The homology of the 16S rDNA sequences obtained through the experiment was investigated in DDBJ / EMBL GenBank DNA databases. The alignment of each nucleotide sequence was performed using the Clustal X (version 1.81) program package, and phylogenetic location of low nutrient bacteria was determined based on the neighborhood binding method.

(도 1)은 본 발명의 미생물 균주의 16S rDNA의 염기서열을 비교하여 분류한 그림이다. (도 1)에서 보는 바와 같이, 본 발명의 미생물 균주는 버크홀데리아(Burkholderia)와 같은 그룹에 속하는 균으로 판명되었다.(FIG. 1) is a diagram comparing and classifying the nucleotide sequences of 16S rDNA of the microbial strain of the present invention. As shown in Figure 1, the microbial strain of the present invention is a bacterium belonging to the same group as Burkholderia It turned out.

버크홀데리아(Burkholderia)는 슈도모나스(Pseudomonas)등과 같이 대표적인 그람 음성의 간균으로서, DNB 고체 배지상에서 점질성 집락을 형성(도 2)하는 저영양 세균으로 28℃가 최적 성장 온도이다. 이상의 결과에 따라, 본 발명자들은 본 발명의 미생물 균주가 버크홀데리아(Burkholderia)에 속하는 균주임을 확인하고, 상기 균주를 버크홀데리아 세파시아 CR2(Burkholderia cepacia CR2)이라 명명하고 이 균주를 2005년 11월 30일자로 한국 농업미생물 자원센타에 기탁하여 수탁번호 (KACC 91204)를 부여받았다. Burke holde Liao (Burkholderia) is a representative gram-negative of a bacillus, DNB viscous sex colony formation (FIG. 2) Optimal growth temperature is 28 ℃ low nutrient bacteria on the solid medium, such as Pseudomonas (Pseudomonas). In accordance with the above results, the present inventors have found that the microbial strain of the present invention is in Burkholderia . After confirming that the strain belongs to the strain Burkholderia cepacia CR2 ( Burkholderia cepacia CR2) was named on November 30, 2005 by the Korea Agricultural Microbiological Resources Center and received the accession number (KACC 91204) .

[실시예 2] 산업용 효소 생산능력 검정Example 2 Industrial Enzyme Production Capacity Assay

본 발명의 버크홀데리아 세파시아 CR2 균주의 효소 활성을 검정하기 위하여 선발배지에서 효소 생성능력을 검정 하였다. In order to assay the enzyme activity of the Berkholderia Sephacia CR2 strain of the present invention, the enzyme production capacity was assayed in selection medium.

프로테아제의 생산능력 검정을 위하여 0.02% 육즙(beef extract), 0.01% NaCl, 0.02% 펩톤(peptone), 0.01% 효모 추출물(yeast extract), 1.2% 아가(agar) 가 함유된 기초배지에 탈지유(skim milk) 1%를 첨가한 평판 배지를 사용하여 저영양세균을 접종 후 균체 주위에 형성된 억제환(clear zone)의 형성 유무로 효소 생산능력을 검정하였다. Skim milk in basal medium containing 0.02% bee extract, 0.01% NaCl, 0.02% peptone, 0.01% yeast extract, and 1.2% agar for protease production assay After inoculation of low nutrient bacteria using a plate medium containing 1% milk), the enzyme production capacity was assayed with or without formation of a clear zone formed around the cells.

리파아제의 생산능력을 검정을 위하여 TBN emulsion (글리세릴 트리부티레이트(glyceryl tributyrate) 5ml ; NaCl 200mM, CaCl2 10mM, 5%(w/v) 아라비아 고무(gum arabic) 50ml과 0.02% 육즙(beef extract), 0.01% NaCl, 0.02% 펩톤(peptone), 0.01% 효모 추출물(yeast extract), 1.2% 아가(agar)가 함유된 기초배지 450ml을 섞은 평판배지를 사용하여 저영양세균을 접종 후 균체 주위에 형성된 억제환(clear zone)의 형성 유무로 효소 생산능력을 검정하였다. TBN emulsion (glyceryl tributyrate 5ml; NaCl 200mM, CaCl 2 10mM, 5% (w / v) 50ml gum arabic and 0.02% bee extract for assaying lipase production capacity) After inoculation of low nutrient bacteria using a plate medium containing 450 ml of a basal medium containing 0.01% NaCl, 0.02% peptone, 0.01% yeast extract, and 1.2% agar. Enzyme production capacity was assayed with or without clear zone.

키티나아제의 생산능력을 검정하기 위하여서는 0.02% 육즙(beef extract), 0.01% NaCl, 0.02% 펩톤(peptone), 0.01% 효모 추출물(yeast extract), 1.2% 아가(agar)가 함유된 기초배지에 1% (w/v) 습식 콜로이드 키틴(wet colloidal chitin)을 첨가한 평판배지를 사용하였다. 저영양세균을 콜로이드 키틴(colloidal chitin) 평판배지에 접종 후 균체주의에 형성된 억제환(clear zone)의 형성 유무로 효소 생산능력을 검정하였다.To assay the ability of chitinase, basal medium containing 0.02% bee extract, 0.01% NaCl, 0.02% peptone, 0.01% yeast extract, and 1.2% agar. To this, a medium containing 1% (w / v) wet colloidal chitin was used. After inoculating low nutrient bacteria into a colloidal chitin plate medium, the enzyme production capacity was assayed with or without the formation of a clear zone formed in the cell strain.

상기의 실험 결과, 본 발명의 버크홀데리아 세파시아 CR2 균주는 키티나아제 등의 항균효소와 프로테아제, 리파아제 등의 산업용 효소를 동시에 생산하는 기능을 가지고 있었음을 확인할 수 있었다.(도 3)As a result of the above experiments, it was confirmed that the Berkholderia Sephacia CR2 strain of the present invention had the function of simultaneously producing antibacterial enzymes such as chitinase and industrial enzymes such as protease and lipase. (FIG. 3)

[실시예 3] 버크홀데리아 세파시아 CR2 균주의 항균 활성 스펙트럼 검정Example 3 Antimicrobial Activity Spectrum Assay of Burkholderia Sephacia CR2 Strain

본 발명의 버크홀데리아 세파시아 CR2 균주가 생산하는 항균물질에 대한 항균 활성 스펙트럼을 확인하기 위하여, 식물에서 심각한 병해를 일으키는 다수의 곰팡이 및 세균 등을 지시균으로 시험관 내(in vitro) 항균성 검정을 수행하였다. In order to confirm the antimicrobial activity spectrum of the antimicrobial substance produced by the Berkholderia Sephacia CR2 strain of the present invention, an in vitro antimicrobial assay was carried out with a number of fungi and bacteria that cause serious diseases in plants. Was performed.

탄저병원균으로 알려진 콜렉토트리키움 글로에오스포리오이데스(Colletotrichum gloeosporioides)에 대한 항균활성 실험은 포자를 PDA 배지(0.4% 감자 전분(potato starch) ; 2% 덱스트로스(dextrose) ; 0.7% LE 아가로오즈(LE agarose)의 중앙에 배양한 후, CR2 균주 20ul를 페이퍼 디스크 위에 떨어뜨려 28℃에서 배양하였다.Antimicrobial activity against Colletotrichum gloeosporioides , also known as anthrax, was determined by spores in PDA medium (0.4% potato starch; 2% dextrose; 0.7% LE agaro). After incubation in the center of the LE (gaga), 20ul of CR2 strain was dropped on a paper disk and incubated at 28 ° C.

벼 흰잎마름병균인 산토모나스(Xanthomonas)에 대한 항균활성 실험은 YGC agar 배지 (1% D-글루코오스(D-glucose); 0.5% 펩톤(peptone); 0.5% 효소 추출물(Yeast extract); 0.3% 육즙(beef extract); 0.7% LE 아가로오즈(LE agarose))에 산토모나스(Xanthomonas)균을 섞은 후 CR2 균 20ul loading하여 28℃에 배양 하여 관찰하였다.The antimicrobial activity of Xanthomonas , a rice leaf blight bacterium, was investigated in YGC agar medium (1% D-glucose; 0.5% peptone; 0.5% Yeast extract; 0.3% juicy (BEF extract; 0.7% LE agarose) was mixed with Santomonas (Xanthomonas) and 20ul loading of CR2 bacteria was observed by incubating at 28 ℃.

칸디다 알비칸스(Candida albicans)는 YM agar 배지(효소 추출물(Yeast extract) 0.3%, 말트 추출물(Malt extract) 0.3%, 펩톤(Peptone) 0.5%, 덱스트로스(Dextrose) 1%, LE 아가로오즈(LE agarose) 0.7%)을 녹여 YM broth에 배양한 균을 섞은 후, CR2 균 20ul loading하여 28℃에 배양 후 항균활성 검정을 하였다. Candida albicans is YM agar medium (Yeast extract 0.3%, Malt extract 0.3%, Peptone 0.5%, Dextrose 1%, LE agarose LE agarose) was dissolved 0.7%) and mixed with the culture in YM broth, 20ul loading of CR2 bacteria was incubated at 28 ℃ and then tested for antimicrobial activity.

(도 4)에서 보는 바와 같이, 본 발명의 항균물질은 칸디다 알비칸스(Candida albicans), 인삼 탄저병균인 콜렉토트리키움 글로에오스포리오이-데스 (Colletotrichum gloeosporioides) 및 벼 흰잎마름병균인 산토모나스(Xanthomonas) 등에 대하여 강력한 항균 활성을 보였다.As shown in (Fig. 4), the antimicrobial materials of the present invention is Candida albicans (Candida albicans), ginseng anthrax a call rekto tree Kiwoom glow Eos Poly cucumber-in death (Colletotrichum gloeosporioides) and rice huinip blight fungus Santo Pseudomonas ( Xanthomonas ) and the like showed a strong antimicrobial activity.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 버크홀데리아 세파시아 CR2 균주는 통상의 균주와는 달리 다기능 저영양성 균주로서 다양한 산업상 이용가능한 효소를 생산하며, 그 중 키티나아제는 항균 효소로써 병원균 미생물을 방제하는데 활용할 수 있고, 프로테아제 및 리파아제는 산업용 효소로써 이를 이용한 가공 공정 등에 이용할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기한 버크홀데리아 세파시아 CR2 균주 자체 및 그 배양액을 이용하여 병원균 미생물 방제제로 사용시, 칸디다 알비칸스(Candida albicans), 콜렉토트리키움 글로에오스포리오이-데스(Colletotrichum gloeosporioides) 및 산토모나스(Xanthomonas)등의 생육을 강력하게 저지시키는 우수한 효능을 나타낸다.As described above, the Berkholderia Sephacia CR2 strain of the present invention, unlike conventional strains, produces a variety of industrially available enzymes as multifunctional low-nutrition strains, among which chitinase is used as an antibacterial enzyme to remove pathogenic microorganisms. Protease and lipase may be used for controlling, and may be used as industrial enzymes in processing processes using the same. In addition, Candida albicans , Colletotrichum gloeosporioides and Santomonas when used as a pathogen microorganism control agent using the above-mentioned Berkholderia Sephacia CR2 strain itself and its culture solution (Xanthomonas ) and the like shows excellent efficacy to strongly inhibit the growth.

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Claims (3)

항균 효소 및 산업용 효소를 생산하고, 항균 활성을 가지는 서열번호 1의 16S rDNA 염기서열을 가지는 다기능 저영양성 세균 버크홀데리아 세파시아(Burkholderia cepacia) CR2 균주(수탁번호 KACC 91204).A multifunctional low-nutrition bacterium Burkholderia cepacia CR2 strain (Accession No. KACC 91204) which produces antibacterial enzymes and industrial enzymes and has 16S rDNA sequence of SEQ ID NO: 1 having antibacterial activity. 제 1항에 있어서, 상기 항균 효소는 키티나아제(chitinase)이고, 산업용 효소는 프로테아제(protease) 및 리파아제(lipase)임을 특징으로 하는 다기능 저영양성 세균 버크홀데리아 세파시아(Burkholderia cepacia) CR2 균주.According to claim 1, wherein the antimicrobial enzyme is chitinase (chitinase), industrial enzymes are protease (protease) and lipase (lipase) multifunctional low-nutrition bacteria Burkholderia cepacia ( Burkholderia cepacia ) CR2 strain. 제 1항의 버크홀데리아 세파시아(Burkholderia cepacia) CR2 균주 및 그의 배양물을 이용하여, 칸디다 알비칸스(Candida albicans), 콜렉토트리키움 글로에오스포리오이데스(Colletotrichum gloeosporioides) 및 산토모나스(Xanthomonas)등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 병원성 미생물의 생장을 억제하는 방법. Candida albicans , Colletotrichum gloeosporioides and Xanthomonas , etc., using the Burkholderia cepacia CR2 strain of claim 1 and its culture. Method of inhibiting the growth of pathogenic microorganisms selected from the group consisting of.
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