KR102000472B1 - 식물의 비생물적 스트레스 저항성을 증진시키는 바실러스 아리아바타이 균주 및 이의 용도 - Google Patents
식물의 비생물적 스트레스 저항성을 증진시키는 바실러스 아리아바타이 균주 및 이의 용도 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 식물의 비생물적 스트레스 저항성을 증진시키는 신규한 바실러스 아리아바타이 균주 및 이의 용도에 관한 것으로, 보다 구체적으로 고온건조 환경에 대한 식물의 스트레스 저항성 증진 효과가 우수한 바실러스 아리아바타이(Bacillus aryabhattai) H26-2 균주(기탁번호 : KACC 92165P), 상기 균주 또는 그 배양액 등을 포함하는 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물, 상기 균주를 사용한 식물의 스트레스 저항성 증진 방법에 관한 것이다.
본 발명의 균주는 식물의 비생물적 스트레스, 특히 고온 건조한 환경에 대한 식물의 저항성 증가 효과를 보여, 이를 이용하여 고온건조나 영양 등이 부족한 식물 생장이 불리한 환경하에서도 식물이 잘 성장할 수 있도록 하여 식물 생산량을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 균주는 식물의 비생물적 스트레스, 특히 고온 건조한 환경에 대한 식물의 저항성 증가 효과를 보여, 이를 이용하여 고온건조나 영양 등이 부족한 식물 생장이 불리한 환경하에서도 식물이 잘 성장할 수 있도록 하여 식물 생산량을 증가시킬 수 있다.
Description
본 발명은 식물의 비생물적 스트레스 저항성을 증진시키는 바실러스 아리아바타이 균주 및 이의 용도에 관한 것이며, 특히 고온건조 환경에 대한 식물의 저항성 증진 효과가 우수한 바실러스 아리아바타이(Bacillus aryabhattai) H26-2 균주(기탁번호 : KACC 92165P), 이를 이용한 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물, 식물의 스트레스 저항성 증진 방법 및 식물 생장 촉진 방법에 관한 것이다.
식물 생장을 지원하는 영양소를 제공하기 위해 전세계적으로 농업에 과량의 화학 비료들이 이용되어 왔다. 화학 비료는 현대 농업에 잇점들을 제공하였지만, 화학 비료 사용의 증가로 농토의 구성 및 품질이 저하된다는 것이 관찰되어왔다. 이로 인하여 오히려 화학 비료의 남용은 토양 압밀(compaction)과 부식을 야기시키고, 생산율의 저하 및 비료의 이용 효율의 저하를 초래한다.
이와 더불어 종자 및 과일 생산은 생물적 및 비생물적 스트레스에 기인하여 기본적으로 제한을 받기 때문에, 예컨대 가뭄 스트레스, 염분 스트레스, 영양분 결핍, 중금속에 의한 오염, 극도의 온도 또는 침수는 식물 생장 및 생산성을 제한하는 추가적인 주요 인자이다. 예를 들어, 대두(Glycine max)는 저장 과정에서 종자 발아 능력의 손실로부터 어려움을 겪으며, 토양 온도가 저온일 때, 발아하지 못하는 곡물 종이고, 또한 옥수수 및 다른 식물은 작물학에서 중요하다. 식물에서 비생물적 스트레스 저항성의 개선은, 성장체가 저온, 가뭄, 홍수, 고온, UV 스트레스, 오존 증가, 산성비, 공해, 염 스트레스, 중금속, 미네랄화된 토양, 및 다른 비생물적 스트레스에서 성장 및 발아가 증가되게 하여 작물학적으로 이점이 있을 것이다. 또한, 진균 및 바이러스 감염과 같은 생물적 스트레스는 전세계적으로 많은 곡물 손실의 원인이 된다.
따라서 과다하게 사용되고 있는 비료나 농약 때문에 자연환경과 사람의 건강이 크게 위협받고 있는 현시점에서 생산성을 유지하여 농가의 소득을 증대시키고 소비자들이 건강하게 살 권리도 충족시킬 수 있는 방안으로 기존의 화학비료보다 미생물을 이용한 친환경적인 기능성 농자재의 개발을 위한 관심이 높아지고 있다.
일례로, 친환경 농업기술 중의 하나로 최근에는 토양미생물을 이용한 작물의 재배방법이 사용되고 있는데, 현재 토양미생물을 이용한 농작물의 재배는 콩과식물에서 광범위하게 이루어지고 있다. 이러한 농작물의 재배에 주로 사용되는 미생물로는 (i) 기체상의 질소를 수소와 결합된 상태의 암모니아태 질소(NH3)로 전환시키는 질소고정(nitrogen fixiation) 능력을 가지어 질소 결핍 토양에서도 콩과 식물이 생존할 수 있도록 하는 라이조비움(Rhizobium; 뿌리혹박테리아), (ii) 기주식물과 공생관계를 갖지 않으면서 식물의 생장을 촉진시키는 식물 생장-촉진 리조박테리아(Plant growth-promoting rhizobacteria, PGPR)로서, 공중질소를 고정하는 아조스퍼릴럼 속균(Azospirrilum spp.)및 슈도모나스 속균(Pseudomonas spp.)등이 대표적이다. 이러한 식물생장촉진 미생물은 공중질소의 고정, 식물의 양분흡수 촉진 및 식물의 병 발생 억제 등 여러 가지 기능에 의해서 식물의 생장을 돕는 것으로 알려져 있다.
또한, 토양 중 중요 식물 영양소 중 하나인 토양 중에 축적된 불용성 인산을 가용화 시킬 수 있는 방법 중의 하나로 유기산을 생성하는 미생물을 이용하는 연구가 지속되고 있는데, 인산염 가용화 균에 대한 연구는 1950년대부터 러시아와 동유럽에서 미생물비료 개발로 작물수량 증수 효과가 발표된 후, 국내외에서도 많은 연구가 진행 중에 있다. 그러나 이러한 인의 가용화는 배지 내의 산성화에 의해 이루어지는 것이 주된 기작이지만, 이러한 방법을 pH에 대한 완충능력이 있는 실제 토양에 적용하기는 쉽지 않은 실정이다. 따라서 식물의 생장을 촉진시키는 물질을 생산하는 작용이 우수할 뿐만 아니라 토양에 고정된 불용성 인산을 직접 가용화시킬 수 있는 미생물(phosphate-solubilizing microorganism, PSM)을 토양에 접종함으로써 식물이 자라는 동안 고정된 인산을 가용화 시킬 수 있다면 식물 생산성을 높일 수 있고 나아가 농업 산업에 대한 경제적 효과뿐만 아니라 환경적 오염도 감소시킬 수 있는 이득이 될 것이다.
이렇듯, 토양 영양을 증진시키고 유기 물질로부터 식물 영양분을 방출하게 하는 방법은 식물 생장을 증가시킬 수 있고 식물에 대한 환경적 스트레스를 완화시키는 방법은 식물 생산 증대에 주요한 역할을 하며, 다양하고 효과적인 스트레스 완화 방법에 대한 개발 필요성이 지속적으로 존재한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 식물의 비생물적 스트레스에 대한 저항성을 증가시키는 데 효과적인 신규 균주 및 이러한 균주를 이용해 식물의 비생물적 스트레스에 대한 저항성을 증진시키고 생장을 촉진시켜서 생산량을 증가시키는 방법을 제공하는 것이다.
상기 상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 바실러스 아리아바타이(Bacillus aryabhattai) H26-2 균주(기탁번호 : KACC 92165P)를 제공한다.
본 발명에 따른 균주는 서열번호 1로 표시되는 염기서열의 16S rRNA를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 바실러스 아리아바타이(Bacillus aryabhattai) H26-2 균주(기탁번호 : KACC 92165P), 상기 균주의 배양액, 또는 이들 모두를 유효성분으로 포함하는 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물은 수분, 온도, 염, pH 및 영양으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 스트레스에 대한 식물의 저항성을 증진하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물은 나무, 허브, 관목, 목초, 덩굴, 양치식물, 이끼, 녹조류, 단자엽 식물 및 쌍자엽 식물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 식물의 저항성을 증진시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물은 식물 성장 조절제, 식물 성장 자극제 및 식물 영양제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 바실러스 아리아바타이(Bacillus aryabhattai) H26-2 균주(기탁번호 : KACC 92165P), 상기 균주의 배양액, 상기 균주를 포함하는 조성물, 및 상기 균주의 배양액을 포함하는 조성물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 식물, 식물 주변 영역, 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 식물의 스트레스 저항성 증진 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 식물의 스트레스 저항성 증진 방법은 수분, 온도, 염, pH 및 영양으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 스트레스에 대한 식물의 저항성을 증진시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 식물의 스트레스 저항성 증진 방법은 나무, 허브, 관목, 목초, 덩굴, 양치식물, 이끼, 녹조류, 단자엽 식물, 및 쌍자엽 식물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 식물의 저항성을 증진시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 바실러스 아리아바타이(Bacillus aryabhattai) H26-2 균주(기탁번호 : KACC 92165P), 상기 균주의 배양액, 상기 균주를 포함하는 조성물, 및 상기 균주의 배양액을 포함하는 조성물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 식물, 식물 주변 영역, 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 식물 생장 촉진 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 식물 생장 촉진 방법은 나무, 허브, 관목, 목초, 덩굴, 양치식물, 이끼, 녹조류, 단자엽 식물, 및 쌍자엽 식물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 식물의 성장을 촉진시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 비생물적 스트레스에 대한 식물의 저항성(내성), 특히 고온건조에 대한 저항성을 증가시키는 신규 균주인 바실러스 아리아바타이(Bacillus aryabhattai) H26-2 균주(기탁번호 : KACC 92165P), 상기 균주 또는 이의 배양액을 포함하는 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물, 이를 사용한 식물의 스트레스 저항성 증진 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 특정 균주를 이용하여 식물의 스트레스 저항성을 증가시켜 고온건조나 영양 등이 부족한 식물 생장이 불리한 환경하에서도 식물이 잘 성장할 수 있도록 하여 식물 생장을 촉진시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 균주의 16S rRNA 염기서열을 분석하여 다른 바실러스 균주와 비교한 계통분석도이다.
도 2는 식물 생존 정도를 평가하는 기준 척도표이다.
도 3은 고온건조 스트레스에서의 식물 생존 정도를 평가한 결과이다.
도 4는 고온건조 스트레스에서의 생물중을 측정한 결과이다.
도 5는 고온건조 스트레스 이후 관수 처리 1일 후의 사진이다.
도 6은 고온건조 스트레스에서의 식물 생존 정도를 평가한 결과이다. 좌측은 봄배추(력광), 우측은 가을배추(장미)임.
도 7은 고온건조 스트레스에서의 생물중을 측정한 결과이다. 좌측은 봄배추(력광), 우측은 가을배추(장미)임.
도 2는 식물 생존 정도를 평가하는 기준 척도표이다.
도 3은 고온건조 스트레스에서의 식물 생존 정도를 평가한 결과이다.
도 4는 고온건조 스트레스에서의 생물중을 측정한 결과이다.
도 5는 고온건조 스트레스 이후 관수 처리 1일 후의 사진이다.
도 6은 고온건조 스트레스에서의 식물 생존 정도를 평가한 결과이다. 좌측은 봄배추(력광), 우측은 가을배추(장미)임.
도 7은 고온건조 스트레스에서의 생물중을 측정한 결과이다. 좌측은 봄배추(력광), 우측은 가을배추(장미)임.
상기 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 바실러스 아리아바타이(Bacillus aryabhattai) H26-2 균주(기탁번호 : KACC 92165P), 상기 균주 또는 그 배양액 등을 포함하는 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물, 상기 균주 또는 상기 조성물 등을 이용한 식물의 스트레스 저항성 증진 방법, 및 상기 균주 또는 상기 조성물 등을 이용한 식물의 식물 생장 촉진 방법임을 특징으로 한다. 이하 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명은 바실러스 아리아바타이(Bacillus aryabhattai) H26-2 균주(기탁번호 : KACC 92165P)를 제공한다. 상기 균주는 서열번호 1로 표시되는 염기서열의 16S rRNA를 가질 수 있다.
본 발명은 바실러스 아리아바타이(Bacillus aryabhattai) H26-2 균주(기탁번호 : KACC 92165P), 상기 균주의 배양액, 또는 이들 모두를 유효성분으로 포함하는 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물을 제공한다.
본 명세서에서 "식물"은 식물계에 속하는 임의의 살아있는 유기체 (즉, 식물계 내의 임의의 속/종)를 지칭하여, 나무, 허브, 관목, 목초, 덩굴, 양치식물, 이끼 및 녹조류와 같으나 이에 제한되지는 않는다. 따라서 조성물이 적용될 수 있는 대표적인 식물로 브라시카, 구근 채소, 곡물, 시트러스, 목화, 조롱박, 과실 채소, 잎 채소, 콩과식물, 오일 종자 작물, 땅콩, 이과류, 뿌리 채소, 괴경 채소, 구경 채소, 핵과류, 담배, 딸기 및 다른 장과류, 및 다양한 관상식물을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 일례로, 본 발명에 배추에 적용될 수 있다.
본 명세서에서 “배양액”은 균주를 배지에 접종하고 일정시간 배양하여 얻은 결과물로서, 본 발명에 따른 균주를 적합한 액체 배지에서 배양한 배양액 자체, 상기 배양액을 여과 또는 원심분리하여 균주를 제거한 여액(여과액 또는 원심분리한 상등액), 상기 배양액을 초음파 처리하거나 상기 배양액에 용해효소(lysozyme)를 처리하여 수득한 세포 파쇄액, 상기 배양액, 여액, 파쇄액 등을 농축한 농축액 등을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 상기 생균제 또는 항균용 조성물은 고체배지 배양물, 또는 상기 배양액의 건조물 또는 추출물 등의 배양물을 함유할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 나아가 적합한 부형제 또는 담체를 추가로 포함할 수도 있다.
본 발명의 조성물은 액상 비료 형태로 제조될 수 있으며 이에 증량제를 첨가하여 가루분말의 형태로 이용하거나 이를 제형화하여 과립화시킬 수도 있다. 그러나 그 제형에 특별히 한정되지는 않는다.
본 발명의 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물은 수분, 온도, 염, pH 및 영양으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 스트레스에 대한 식물의 저항성을 증진할 수 있다.
본 명세서에서 “스트레스”는 식물에 대한 비생물적 스트레스일 수 있으며, 구체적으로 비생물적 스트레스는 건조, 고온, 저온, 고 염분, 또는 영양분 결핍일 수 있다. 용어 "비생물적 스트레스"는 특정 환경에서 살아있는 유기체에 대한 비-생물 인자의 부정적 영향으로서 그의 통상의 의미로 본원에서 사용되며, 따라서 식물과 관련하여 특정 환경에서 식물에 대한 비-생물 인자의 부정적 영향을 의미한다. 생물적 스트레스는 진균 또는 유해 곤충과 같은 살아있는 방해물을 포함하는 반면에, 비생물적 스트레스 인자는 자연 발생적인 것 또는 인간이 만든 것일 수 있고, 온도, 건조 토양, 삼투 스트레스, 가뭄, 염 또는 영양분 결핍을 포함하며, 이들은 모두 영향을 받은 영역에서 식물에게 해를 유발할 수 있다, 일례로, 상기 염 스트레스는 증가된 염 농도 또는 가뭄을 포함할 수 있다. 영양분 결핍은 식물 주변의 토양 영역에서의 토양 영양분, 예컨대 칼륨, 포스페이트 또는 철의 부족일 수 있다. (토양) 영양분, 예컨대 포스페이트 결핍에 대한 스트레스 저항성의 증가는 토양에 결여되어 있는 영양분의 개선된 가용화에 의해 제공될 수 있다.
용어 "염에 대한 저항성(또는 내성)"은 염 농도에 대한 식물의 저항성(내성)을 지칭하는 그의 통상의 의미로 본원에서 사용된다. 따라서, "식물의 염 내성 또는 저항성을 증가시키는 것"은 통상적으로 식물에게 생리학상 허용되는 염 농도보다 높은 염 농도에 식물을 노출시킨 경우에 (토양 또는 물에서와 같은 그의 환경에서) 염 농도를 견디거나 참는 식물의 능력이 증가 또는 개선되는 것을 의미한다.
용어 “수분 저항성(또는 내성)” 또는 “건조 저항성(또는 내성)”은 통상적으로 건조한 조건에 노출된 경우에도 바람직한 수분 균형 및 팽창을 유지하여 스트레스 및 그 결과를 회피하는 식물의 능력에 대한 그의 통상의 의미로 또한 본원에서 사용된다. 따라서, 식물의 "수분(또는 건조) 저항성을 증가시키는 것"은 식물이 수분 균형 및 팽창을 유지하기 위해 정기적으로 필요한 물의 양을 공급받지 못하는 가뭄 조건에 노출된 경우보다 바람직한 수분 균형 및 팽창을 유지하는 식물의 능력을 증가 또는 개선하는 것을 의미한다.
본 발명의 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물은 나무, 허브, 관목, 목초, 덩굴, 양치식물, 이끼, 녹조류, 단자엽 식물 및 쌍자엽 식물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 식물의 저항성을 증진할 수 있다.
본 발명은 식물의 스트레스 저항성 증진은 통하여 식물 생장 증진 또는 촉진을 발휘한다. 상기에서 '식물 생장'은 식물의 발아, 각 기관(뿌리, 줄기, 잎, 열매 등)의 분화, 개화 또는 발육, 그리고 크기 및 무게 증진, 수량 증진과 관련된 것을 의미한다.
본 발명의 식물의 스트레스 저항성 증진용 조성물은 상술한 본 발명의 균주, 상기 균주 배양액, 또는 이들의 혼합물에 당해 분야에서 식물의 스트레스 저항성을 증진시키거나 생장을 촉진시키는 것으로 사용되는 다른 임의의 성분을 추가로 포함할 수 있다. 일례로, 식물 성장 조절제, 식물 성장 자극제 및 식물 영양제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다.
상기 식물 성장 조절제, 식물 성장 자극제 또는 식물 영양제는 화학물질 또는 박테리아의 또 다른 균주일 수 있고, 제초제, 살균제, 살충제, 비료 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
본 발명은 식물의 생장을 촉진시키는 조성물에는 유익한 다른 미생물들, 미생물 활성물질, 유기 비료, 그리고 화학비료가 포함될 수 있다.
상기 유익한 다른 미생물들에는 기존에 식물 생장을 촉진시키는 것으로 알려진 바실러스 종(Bacillus spp.), 아조토박터 종(Azotobacter spp.), 트리코데르마 종(Trichoderma spp) 그리고 사카로미세스 종(Saccharomyces spp)이 포함될 수 있다.
상기 미생물 활성물질에는 효소 전구물질, 미생물 대사물질, 유기산, 탄수화물, 효소 및/또는 미량원소 등이 포함될 수 있다. 예를 들면, 미생물 활성물질에는 효모 자가용해질과 같은 가공된 효소 산물, 부식질 재료들, 해초 추출물, 전분, 아미노산, 그리고 아연, 철, 구리, 망간, 브롬, 몰리브덴과 같은 미량원소 등이 포함될 수 있다.
유익한 다른 미생물들, 미생물 활성물질 그리고 유기 비료는 상기에서 설명된 것과 동일할 수 있다. 화학비료에는 식물 생장을 지원하기 위하여 질소, 인, 및 칼륨 영양소를 제공할 수 있는 다양한 화학물질이 포함될 수 있다. 예를 들면, 화학비료에는 요소, 인산칼슘, 인산칼륨 및 혼합형 질소-인산-칼륨(N-P-K) 비료가 포함될 수도 있다. 화학비료에는 당분야에 공지된 다른 재료들도 포함될 수 있다.
본 발명은 바실러스 아리아바타이(Bacillus aryabhattai) H26-2 균주(기탁번호 : KACC 92165P), 상기 균주의 배양액, 상기 균주를 포함하는 조성물, 및 상기 균주의 배양액을 포함하는 조성물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 식물, 식물 주변 영역, 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 식물의 스트레스 저항성 증진 방법을 제공한다.
본 발명이 적용되는 식물의 부위는 제한되지 않는다. 따라서, 식물 전체는 물론, 식물의 부분, 예를 들어 씨앗, 새순, 줄기, 뿌리, 잎, 과실, 이들의 전체는 물론 이들의 일부를 모두 포함한다.
본 발명은 상기 균주, 균주를 배양한 배양액 및 상기 균주를 이용한 조성물을 종자나 식물에 침지하거나 관주, 즉, 분무하여 수행할 수 있다. 침지하는 방법의 경우, 배양액 및 제제를 식물체 주변의 토양에 관주 또는 종자를 배양액 및 조성물에 담가 진탕 접종할 수 있다.
본 발명이 적용되는 주변 영역이란 본 발명의 조성물이 효과를 발휘할 수 있는 범위를 의미하는 것으로, 지상 및 지하를 모두 포함한다. 예를 들어 식물, 식물 부분 또는 과실 주위의 약 2m 이내, 약 1m 이내, 약 70㎝ 이내, 약 50㎝ 이내, 약 25㎝ 이내, 약 10㎝ 이내 또는 약 5㎝ 이내의 영역일 수 있다.
본 발명의 방법은 조성물을 식물의 수명 주기 동안 임의의 시점에, 식물의 수명 주기의 하나 이상의 단계 동안, 또는 식물의 수명 주기에서 정기적인 간격으로, 또는 식물의 수명 전체에 걸쳐 계속적으로 적용하는 것을 포함한다. 따라서 조성물은 필요에 따라 적용될 수 있다. 조성물은 예를 들어 식물에게 성장 동안, 개화 전 및/또는 동안, 및/또는 종자 발생 전 및/또는 동안 적용될 수 있다. 일례로, 조성물은 식물이 한 위치에서 또 다른 위치로, 예컨대 온실 또는 온상에서 필드로 이식되기 전, 동안 및/또는 직후에 적용될 수 있다. 또 다른 일례로, 각각의 조성물은 식물에 원하는 간격 기간으로 다수회 적용될 수 있다.
본 발명의 식물의 스트레스 저항성 증진 방법은 수분, 온도, 염, pH 및 영양으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 스트레스에 대한 식물의 저항성을 증진시킬 수 있다.
본 발명의 상기 식물의 스트레스 저항성 증진 방법은 나무, 허브, 관목, 목초, 덩굴, 양치식물, 이끼, 녹조류, 단자엽 식물, 및 쌍자엽 식물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 식물의 저항성을 증진시킬 수 있다.
본 발명은 바실러스 아리아바타이(Bacillus aryabhattai) H26-2 균주(기탁번호 : KACC 92165P), 상기 균주의 배양액, 상기 균주를 포함하는 조성물, 및 상기 균주의 배양액을 포함하는 조성물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 식물, 식물 주변 영역, 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 식물 생장 촉진 방법을 제공한다.
본 발명의 상기 식물 생장 촉진 방법은 나무, 허브, 관목, 목초, 덩굴, 양치식물, 이끼, 녹조류, 단자엽 식물, 및 쌍자엽 식물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 식물의 생장을 촉진시킬 수 있다.
이하, 실시 예를 통해서 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 하지만, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1] 미생물의 수득 및 식물 성장 촉진 활성 검정
2004년 충청남도 공주시 오이 재배농가에서 오이 비근권 부분의 토양을 샘플링하여, 1/10 트립틱 소이 아가(Tryptic soy agar, TSA) 배지에서 희석평판하여 다양한 균주들을 분리하였다.
상기에서 얻은 균주들에 대하여 옥신 생성능, 인산 가용화능, 1-아미노시클로프로판-1-카르복실산 디아미네이즈(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid(ACC) deaminase, ACCd) 활성을 검정하여 우수한 식물 성장 촉진 활성을 갖는 균주를 선별하였다. 검정에 사용한 균주는 트립틱 소이 브로스(Tryptic soy broth, TSB)에서 25℃에서 24시간 동안 배양한 후, 원심분리에 의해 균주를 수확하여 10mM 황산마그네슘(MgSO4)으로 현탁액을 만든 후 흡광도 A600=0.2로 맞추어 접종원으로 균일하게 사용하였다.
옥신 생성능을 평가하기 위하여, 분리한 균주의 현탁액을 1/2 트립틱 소이 브로스에 트립토판 100㎍/㎖을 혼합한 배지에서 24시간 동안 배양하였다. 이 후 4,000rpm으로 10분간 원심분리한 후, 상청액 40㎕를 살코프스키 용액(Salkowski reagent : 35% 과염소산(HClO4), 0.5M 염화제이철(FeCl3) 1㎖) 80㎕에 혼합한 후, 10mM 인산(H3PO4, 1/40 희석) 2㎕를 첨가하여 10℃에서 24시간 동안 배양한 후 흡광도 530㎚에서 측정하여 평가하였다.
인산 가용화능을 평가하기 위하여, 접종원을 상기와 같이 배양한 후 PVK 배지(포도당 10.0g, 트리칼슘포스페이트(Ca3(PO4)2) 5.0g, 황산암모늄((NH4)2SO4) 0.5g, 염화나트륨 0.2g, 황산마그네슘(MgSO4·7H2O) 0.1g, 염화칼륨(KCl) 0.2g, 효모추출물 0.5g, 황산망간(MnSO4·H2O) 0.002g, 황산제일철(FeSO4·7H2O) 0.002g, 한천 15.0g, 증류수 1000㎖, 브로모-페놀-블루 0.025g, pH 7.0)에서 5일 동안 배양하여 환형이 형성되는지 평가하였다.
식물 생장 촉진 관련 효소인 1-아미노시클로프로판-1-카르복실산 디아미네이즈(ACCd) 활성을 평가하기 위하여, 본 발명의 균주 접종원을 상기와 같이 배양한 후 DF 최소배지(Dworkin and Foster 1958. J. Bacteriol., 75, 592-601)에 1-아미노시클로프로판-1-카르복실산(ACC)을 도말(30μmol/plate)한 후, 균주 현탁액 1방울 떨어뜨려 생장 여부를 평가하였다.
실험 결과, 상기에서 측정한 식물 생장 촉진 활성 세 가지 항목 모두 효능이 있는 것으로 확인된 H26-2 균주를 선별하였다.
상기 선별된 H26-2 균주에 대하여 퀴아젠 제노믹 팁 키트(Qiagen genomnic tip kit)를 사용하여 총 RNA를 분리하였으며, fD1과 rP2 프라이머를 이용하여 중합효소 연쇄 반응(Polymerase chain reaction, PCR)하여 16S rRNA 부분을 증폭하여 분류 동정하였다. PCR 조건은 95℃에서 4분, 58℃에서 1분, 72℃에서 2분으로 35회 반복하였으며, 이 후 72℃에서 8분 동안 유지하였다. 증폭된 PCR 부분의 염기서열을 분석한 후 미국 국립생물공학정보센터(National Center for Biotechnology Information, NCBI)에서 BLAST 네트워크 서비스를 이용하여 염기서열이 유사한 종을 확인하였다.
상기 실험 결과 얻은 H26-2의 16S rRNA 정보(1,511bp)를 서열목록 1에 기재하였고, 이에 대한 계통분석을 통하여 바실러스 아리아바타이로 동정하였다(도 1 참조).
[실시예 2] 배추 고온건조 스트레스에 대한 내성 유도 효과
온실 조건에서 본 발명의 균주를 처리하고 배추에 고온건조 스트레스를 가한 후 배추 생장을 평가하였다.
본 발명의 바실러스 아리아바타이 H26-2 균주를 트립틱 소이 아가에서 28℃, 24시간 동안 배양한 후, 단일 콜로니를 100㎖ 트립틱 소이 브로스에 28℃, 150rpm으로 48시간 동안 진탕배양하고, 원심분리(5,000rpm, 5분)한 후 상청액은 제거하고 침전한 균만 10mM 황산마그네슘(MgSO4) 용액으로 수확한 후 107cells/㎖으로 맞추어 균주 현탁액으로 사용하였다.
배추 종자(품종: 장미)를 상토가 담긴 9cm 플라스틱 포트에 파종한 후 온실에서 2주 동안 재배한 후, 본엽으로 2엽이 나올 때 상기 준비한 H26-2 균주 현탁액 20㎖ 관주처리하고, 7일 동안 재배한 후, 고온건조 스트레스 처리를 하였다. 대조군(Control)은 균주 현탁액 대신 10mM 황산마그네슘(MgSO4)을 관주처리하였다. 상기 고온건조 스트레스는 배추 생육에 영향을 줄 수 있는 35℃에서 물을 주지 않는 건조 조건을 5~7일 동안 유지하여 주었다. 이 후 식물 생존 정도(Plant survival index, PSI)를 0(완전 죽음)~5(살아남)으로 평가하였으며, 고온건조 스트레스 조건 이후에 다시 물을 40㎖/포트에 주어 1일 후 회복되는 정도를 식물 생존 정도(0~5)로 평가하였다(평가 기준은 도 2 참조).
실험 결과, 고온건조 스트레스 조건에서 5~7일 후 대조군(Control)은 식물 생존 정도가 0.5인데 비하여, 본 발명의 균주 처리군(H26-2)은 1.4로 현저하게 높았으며, 관주처리 후 대조군(Control)은 1.1, 본 발명의 균주 처리군(H26-2)은 3.8로 회복되었다.
종합하면, 식물 생존 정도가 대조군(Control)의 경우 0.5에서 2.2로 된 반면, 본 발명의 균주 처리군(H26-2)은 1.4에서 3.8로 되어 본 발명의 균주 처리시 건조 조건에서 더 잘 생존하는 것은 물론 관주 처리시에도 더 빠르고 높은 생존 정도로 회복하였다(도 3 참조).
도 2와 동일 조건에서 40㎖/포트로 물을 다시 주어 회복시킨 후 배추 생물중(fresh weight)을 측정한 결과, 대조군(Control)은 평균 1.23g일 때 본 발명의 균주 처리군(H26-2)은 3.26g으로 생물중이 2.65배 증가하였다(도 4 참조). 한편, 본 발명의 균주 처리군(H26-2)의 생장 회복이 현격히 큰 것을 육안으로 식별 가능할 정도로 확연하였다(도 5 참조).
[실시예 3] 배추 품종에 따른 고온건조 스트레스에 대한 내성 유도 효과
상기에 기술한 고온건조 스트레스와 동일한 온실조건에서 봄배추는 력광 품종을, 가을배추는 장미배추를 파종하여 재배 및 본 발명 균주를 처리하여 내성 유도 효과를 확인하였다.
상기 실시예 2와 동일한 조건으로 고온건조 스트레스를 주었으며, 이 때 배추의 생존 정도를 0-5로 평가하였으며, 평가한 후 40㎖/포트로 물을 주어 1일 동안 회복시킨 후 생존 정도와 생물중을 평가하였다.
실험 결과, 봄배추(력광)의 경우에는 기본적으로 고온건조 스트레스에 대해 상대적으로 잘 견뎠으며, 이러한 스트레스 조건에서 대조군(Control)은 2.47, 본 발명의 균주 처리군(H26-2)은 3.67의 식물 생존 정도를 보였으며, 관수 처리한 후 회복되는 정도는 대조군(Control)은 4.4이고, 본 발명의 균주 처리군(H26-2)은 4.9로 대조군(Control)에 비하여 H26-2 처리군이 모든 조건에서 고온건조 스트레스에 대해 배추에 저항성을 유도하여 생존에 유리하게 하였다(도 6 우측). 또한, 회복되었을 때 배추의 생물중은 대조군(Control)이 평균 2.65g일 때 본 발명의 균주 처리군(H26-2)은 3.00g으로, 본 발명의 균주를 처리한 경우 다소 높았다(도 7 우측).
가을배추(장미)의 경우에는 봄배추와 동일한 조건에서 처리 및 평가를 하였으며, 고온건조 스트레스 후 식물 생존 정도는 대조군(Control)의 경우 1.47인 반면 본 발명의 균주 처리군(H26-2)은 2.07로 높았으며, 관수처리 후 회복될 때 대조군(Control)은 3.13인 반면 본 발명의 균주 처리군(H26-2)은 4.5로 거의 완전히 회복하였으며(도 6 좌측), 이 때 생중량은 대조군(Control)이 2.43일 때 본 발명의 균주 처리군(H26-2)은 2.90으로 19.3% 생중량이 증가하였다(도 7 좌측).
이상에서, 출원인은 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
<110> REPUBLIC OF KOREA(MANAGEMENT : RURAL DEVELOPMENT ADMINISTRATION)
<120> Bacillus aryabhattai strain promoting resistance of plants
against abiotic stress and use thereof
<160> 1
<170> KoPatentIn 3.0
<210> 1
<211> 1406
<212> DNA
<213> Unknown
<220>
<223> 16S rRNA of Bacillus aryabhattai H26-2
<400> 1
gaactgatta gaagcttgct tctatgacgt tagcggcgga cgggtgagta acacgtgggc 60
aacctgcctg taagactggg ataacttcgg gaaaccgaag ctaataccgg ataggatctt 120
ctccttcatg ggagatgatt gaaagatggt ttcggctatc acttacagat gggcccgcgg 180
tgcattagct agttggtgag gtaacggctc accaaggcaa cgatgcatag ccgacctgag 240
agggtgatcg gccacactgg gactgagaca cggcccagac tcctacggga ggcagcagta 300
gggaatcttc cgcaatggac gaaagtctga cggagcaacg ccgcgtgagt gatgaaggct 360
ttcgggtcgt aaaactctgt tgttagggaa gaacaagtac gagagtaact gctcgtacct 420
tgacggtacc taaccagaaa gccacggcta actacgtgcc agcagccgcg gtaatacgta 480
ggtggcaagc gttatccgga attattgggc gtaaagcgcg cgcaggcggt ttcttaagtc 540
tgatgtgaaa gcccacggct caaccgtgga gggtcattgg aaactgggga acttgagtgc 600
agaagagaaa agcggaattc cacgtgtagc ggtgaaatgc gtagagatgt ggaggaacac 660
cagtggcgaa ggcggctttt tggtctgtaa ctgacgctga ggcgcgaaag cgtggggagc 720
aaacaggatt agataccctg gtagtccacg ccgtaaacga tgagtgctaa gtgttagagg 780
gtttccgccc tttagtgctg cagctaacgc attaagcact ccgcctgggg agtacggtcg 840
caagactgaa actcaaagga attgacgggg gcccgcacaa gcggtggagc atgtggttta 900
attcgaagca acgcgaagaa ccttaccagg tcttgacatc ctctgacaac tctagagata 960
gagcgttccc cttcggggga cagagtgaca ggtggtgcat ggttgtcgtc agctcgtgtc 1020
gtgagatgtt gggttaagtc ccgcaacgag cgcaaccctt gatcttagtt gccagcattt 1080
agttgggcac tctaaggtga ctgccggtga caaaccggag gaaggtgggg atgacgtcaa 1140
atcatcatgc cccttatgac ctgggctaca cacgtgctac aatggatggt acaaagggct 1200
gcaagaccgc gaggtcaagc caatcccata aaaccattct cagttcggat tgtaggctgc 1260
aactcgccta catgaagctg gaatcgctag taatcgcgga tcagcatgcc gcggtgaata 1320
cgttcccggg ccttgtacac accgcccgtc acaccacgag agtttgtaac acccgaagtc 1380
ggtggagtaa ccgtaaggag ctagcc 1406
Claims (11)
- 서열번호 1로 표시되는 염기서열의 16S rRNA를 갖고, 35℃에서 물을 주지 않는 수분 및 온도 스트레스에 대한 배추의 저항성을 증진하는 것을 특징으로 하는 바실러스 아리아바타이(Bacillus aryabhattai) H26-2 균주(기탁번호 : KACC 92165P).
- 삭제
- 제1항에 따른 균주, 상기 균주의 배양액, 또는 이들 모두를 유효성분으로 포함하는 35℃에서 물을 주지 않는 수분 및 온도 스트레스에 대한 배추의 스트레스 저항성 증진용 조성물.
- 삭제
- 삭제
- 제3항에 있어서,
상기 수분 및 온도 스트레스에 대한 배추의 스트레스 저항성 증진용 조성물은 식물 성장 조절제, 식물 성장 자극제 및 식물 영양제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 35℃에서 물을 주지 않는 수분 및 온도 스트레스에 대한 배추의 스트레스 저항성 증진용 조성물.
- 서열번호 1로 표시되는 염기서열의 16S rRNA를 갖고, 35℃에서 물을 주지 않는 수분 및 온도 스트레스에 대한 배추의 저항성을 증진하는 것을 특징으로 하는 바실러스 아리아바타이(Bacillus aryabhattai) H26-2 균주(기탁번호 : KACC 92165P), 상기 균주의 배양액, 상기 균주를 포함하는 조성물, 및 상기 균주의 배양액을 포함하는 조성물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 배추, 배추 주변 영역, 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 35℃에서 물을 주지 않는 수분 및 온도 스트레스에 대한 배추의 스트레스 저항성 증진 방법.
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