KR102255671B1

KR102255671B1 - 고추 묘목 건조 스트레스 경감용 트라이코더마 속 gl02 곰팡이 및 이의 용도

Info

Publication number: KR102255671B1
Application number: KR1020190163019A
Authority: KR
Inventors: 상미경; 송재경; 원항연; 유성제; 김상태
Original assignee: 대한민국
Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2019-12-09
Publication date: 2021-05-25

Abstract

본 발명은 식물의 발아율 증가 및 식물의 건조 스트레스 저감 효과를 가지는 트라이코더마 속(Trichoderma sp.) GL02 곰팡이, 상기 곰팡이의 배양액 또는 이들의 혼합물을 유효성분으로 포함하는 미생물 제제 및 이를 이용한 식물 종자의 발아율 증가 방법과 식물의 건조 스트레스 저감 방법에 관한 것이다.

Description

고추 묘목 건조 스트레스 경감용 트라이코더마 속 GL02 곰팡이 및 이의 용도{Mitigating drought stress in pepper plants by Trichoderma sp. GL02 and uses thereof}

현재 상용화되어 있는 농업 유용 미생물은 식물 병원성 미생물에 대한 길항효과, 토양 내 무기 영양분의 가용화, 다양한 식물 생육 증진 등의 효과를 가지고 있는 미생물 제제가 있으며 현재 사용 가능한 화학 농약 및 비료의 숫자도 줄어들고 있는 실정이므로 이를 대체할 수 있는 미생물 제제가 요구되고 있다.

본 발명에서는 트라이코더마 속 GL02 곰팡이, 상기 곰팡의 배양액 또는 이들의 혼합물을 유효성분으로 포함하는 미생물 제제를 제공하고, 이를 이용한 식물 종자의 발아율 증가 방법과 식물의 건조 스트레스 저감 방법을 제공하여 기존의 화학 농약 및 비료를 대체하고자 한다.

본 발명에서는, 서열번호 1로 표시되는 ITS 염기서열을 갖는 식물 종자의 발아율 증가 및 식물의 건조 스트레스 저감용 트라이코더마 브레비컴팩텀 (Trichoderma brevicompactum) GL02 곰팡이(KACC 93331P)를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 식물은 고추(Pepper), 배추(Chinese cabbage) 또는 토마토(Tomato)인 트라이코더마 브레비컴팩텀(Trichoderma brevicompactum) GL02 곰팡이(KACC 93331P)일 수 있다.

본 발명에서는, 상기 트라이코더마 속 GL02 곰팡이, 상기 곰팡이의 배양액 또는 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 유효성분으로 포함하는 미생물 제제를 제공한다.

삭제

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 미생물 제제는 식물 성장 조절제, 식물 성장 자극제 및 식물 영양제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 더 포함하는 미생물 제제일 수 있다.

본 발명에서는, 상기 트라이코더마 속 GL02 곰팡이, 상기 곰팡이의 배양액 또는 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 유효성분으로 포함하는 미생물 제제 중 어느 하나 이상을 식물, 식물 주변 영역, 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 식물 종자의 발아율 증가 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 식물은 고추, 배추 또는 토마토인 식물 종자의 발아율 증가 방법일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 트라이코더마 속 GL02 곰팡이, 상기 곰팡이의 배양액 또는 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 유효성분으로 포함하는 미생물 제제 중 어느 하나 이상을 고추, 고추 묘목 주변 영역, 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 고추의 건조 스트레스 저감 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 트라이코더마 속(Trichoderma sp.) GL02 곰팡이를 식물에 적용하면, 건조 스트레스에 의한 피해가 감소하므로, 본 발명에 다른 미생물을 식물 활성 증진제, 식물 성장 조절제, 식물 성장 자극제 및 식물 영양제 등으로 활용될 수 있다.

도 1은 트라이코더마 속 GL02 곰팡이의 유전체 DNA를 분리하여 ITS(Internal Transcribed Spacer) 염기서열을 나타낸 것이다.
도 2는 트라이코더마 속 GL02 곰팡이의 ITS 계통유전학적인 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에서 고추, 배추 또는 토마토의 발아율 증가효과비교에 사용한 42종의 곰팡이의 정보를 나타낸 것이다.
도 4a는 도 3에 기재된 각각의 곰팡이들을 각각의 고추에 처리한 후, 상기 고추 발아율 증가효과를 막대그래프로 나타낸 것이다.
도 4b는 도 3에 기재된 각각의 곰팡이들을 각각의 배추에 처리한 후, 상기 배추의 발아율 증가효과를 막대그래프로 나타낸 것이다.
도 4c는 도 3에 기재된 각각의 곰팡이들을 각각의 토마토에 처리한 후, 상기 토마토의 발아율 증가효과를 막대그래프로 나타낸 것이다.
도 5는 건조 스트레스가 가해진 환경에서 도 3에 기재된 GL02, JSRF04 및 대조구의 상대 수분함량을 막대그래프로 나타낸 것이다.
도 6a는 건조 스트레스가 가해진 환경에서 GL02 곰팡이를 처리한 고추의 상대 수분함량을 대조구와 비교하여 막대그래프로 나타낸 것이다.
도 6b는 건조 스트레스가 가해진 환경에서 GL02 곰팡이를 처리한 고추의 기공전도도를 대조구와 비교하여 막대그래프로 나타낸 것이다.
도 6c는 건조 스트레스가 가해진 환경에서 GL02 곰팡이를 처리한 고추의 MDA(malondialdehyde) 수치를 대조구와 비교하여 막대그래프로 나타낸 것이다.
도 6d는 건조 스트레스가 가해진 환경에서 GL02 곰팡이를 처리한 고추의 전해질 누출량을 대조구와 비교하여 막대그래프로 나타낸 것이다.
도 7a는 건조 스트레스가 가해진 환경에서 GL02 곰팡이를 처리한 고추의 카탈라아제 효소 활성도를 대조구와 비교하여 막대그래프로 나타낸 것이다.
도 7b는 건조 스트레스가 가해진 환경에서 GL02 곰팡이를 처리한 고추의 SOD(superoxide dismutase) 활성도를 대조구와 비교하여 막대그래프로 나타낸 것이다.
도 7c는 건조 스트레스가 가해진 환경에서 GL02 곰팡이를 처리한 고추의 글루타치온 과산화효소 (Glutathione peroxidase; GPx) 활성도를 대조구와 비교하여 막대그래프로 나타낸 것이다.
도 8a는 GL02 곰팡이의 아밀로오스 분해활성검정 결과를 나타낸 것이다.
도 8b는 GL02 곰팡이의 키틴 분해활성검정 결과를 나타낸 것이다.
도 8c는 GL02 곰팡이의 셀룰로오스 분해활성검정 결과를 나타낸 것이다.
도 8d는 GL02 곰팡이의 지방 분해활성검정 결과를 나타낸 것이다.
도 8e는 GL02 곰팡이의 라카아제 활성검정 결과를 나타낸 것이다.
도 9는 GL02 곰팡이가 인산가용화 확인 배지를 통해 인산가용화능이 있는지를 나타낸 것이다.
도 10은 GL02 곰팡이가 유기산형성 확인 배지를 통해 유기산형성능이 있는지를 나타낸 것이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 명세서에 개시된 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명하고 자 한다. 상세한 설명, 도면들 및 청구항들에서 상술하는 예시적인 실시예들은 한정을 위한 것이 아니며, 기재된 실시예들과 다른 실시예들이 이용될 수 있으며, 여기서 개시되는 기술의 사상이나 범주를 벗어나지 않는 한 다른 변경들도 가능하다.

개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용된 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석 될 수 없다.

유기질, 화학비료의 과다사용에 의해 토양의 오염, 연작장해, 토양양분의 불균형, 병해충 발생 등의 문제가 발생되어, 생산물의 품질저하, 농가의 소득 저하 등의 부작용이 나타나고 있다. 중요한 식물 영양분인 질소(N)는 이러한 화학 비료의 사용에 의해 공급되어 왔으나, 더 높은 수확량을 유지하기 위한 화학 비료의 과잉 이용은 낮은 투입으로 높은 생산성을 요하는 지속 가능한 농업의 원리에 반하는 문제점과, 환경적인 문제가 있었다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여 화학비료를 대체할 수 있는 수단으로, 농업환경 및 생태계 부담을 최소화하면서 안전한 먹거리를 해결하는 생물학적 방법이 요구된다. 이에 따라 본 발명에서는, 상기 생물학적 방법으로 식물의 건조 스트레스를 저감시킬 수 있는 곰팡이, 상기 곰팡이의 배양액 또는 이들의 혼합물을 유효성분으로 포함하는 미생물 제제를 제공한다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 트라이코더마 속(Trichoderma sp.) GL02곰팡이, 상기 곰팡이의 배양액 또는 이들의 혼합물을 유효성분으로 포함하는 미생물 제제는 식물에 작용하여 건조 스트레스를 저감시킨다.

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 미생물 제제가 적용될 수 있는 대표적인 식물로 고추, 브라시카, 구근 채소, 곡물, 시트러스, 목화, 조롱박, 과실 채소, 잎 채소, 콩과식물, 오일 종자 식물, 땅콩, 뿌리 채소, 괴경 채소, 구경 채소, 핵과류, 담배, 딸기 및 다른 장과류, 및 다양한 관상식물을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 일 실시예에 있어서, 본 발명의 고추(Pepper), 배추(Chinese cabbage) 또는 토마토(Tomato)에 적용될 수 있다.

본 명세서에서 “배양액”은 곰팡이를 배지에 접종하고 일정시간 배양하여 얻은 결과물로서, 본 발명에 따른 곰팡이를 적합한 액체 배지에서 배양한 배양액 자체, 상기 배양액을 여과 또는 원심분리하여 곰팡이를 제거한 여액(여과액 또는 원심분리한 상등액), 상기 배양액을 초음파 처리하거나 상기 배양액에 용해효소(lysozyme)를 처리하여 수득한 세포 파쇄액, 상기 배양액, 여액, 상기 세포 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 담체(열성유전자를 이형접합의 상태로 가지고 있는 개체)를 추가로 포함할 수도 있다.

본 발명의 미생물 제제는 액상 비료 형태로 제조될 수 있으며 이에 증량제를 첨가하여 가루분말의 형태로 이용하거나 이를 제형화하여 과립화시킬 수도 있다. 그러나 그 제형에 특별히 한정되지는 않는다.

본 명세서에서 “스트레스”는 식물에 대한 비생물적 스트레스일 수 있으며, 구체적으로 비생물적 스트레스는 건조 스트레스일 수 있다.

용어 "비생물적 스트레스"는 특정 환경에서 살아있는 유기체에 대한 비생물적 스트레스 인자의 부정적 영향으로서 그의 통상의 의미로 본원에서 사용되며, 따라서 식물과 관련하여 특정 환경에서 식물에 대한 비생물적 스트레스 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.

본 발명의 미생물 제제는 나무, 허브, 관목, 목초, 덩굴, 양치식물, 이끼, 녹조류, 외떡잎 식물 및 쌍떡잎 식물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 식물의 건조 스트레스를 저감시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 식물은 고추, 배추, 또는 토마토일 수 있다. 그러나 상기 실시예의 식물에 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 트라이코더마 속 GL02 곰팡이, 상기 곰팡이의 배양액 또는 이들의 혼합물을 유효성분으로 포함하는 미생물 제제를 제공하며, 상기 미생물 제제를 이용하여, 식물의 건조 스트레스 저감 효과를 제공하는 방법을 제공한다.

본 발명에서 트라이코더마 속 GL02 곰팡이(KACC 93331P)는 2019년 10월 11일자로 국립농업과학원에 미생물을 기탁하였으며, 수탁 번호로 KACC 93331P를 부여받았다.

도 1은 트라이코더마 속 GL02 곰팡이의 유전체 DNA를 분리하여 ITS(Internal Transcribed Spacer) 염기서열을 나타낸 것이다.

상기 유전자의 염기서열은 서열번호 1로 표시된다.

본 발명에서의 트라이코더마 속 GL02 곰팡이는 상기 서열번호 1로 표시되는 유전자 염기서열을 포함할 수 있다.

도 2는 트라이코더마 속 GL02 곰팡이의 ITS 계통유전학적인 분석 결과를 나타낸 것이다.

본 발명의 미생물 제제는 상술한 트라이코더마 속 GL02 곰팡이, 상기 곰팡이의 배양액, 또는 이들의 혼합물에 당해 분야에서 식물의 건조 스트레스를 저감시키는 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. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

삭제

상기 식물 성장 조절제, 식물 성장 자극제 또는 식물 영양제는 화학물질 또는 박테리아의 또 다른 균주 또는 곰팡이 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 이에 더해, 제초제, 살균제, 살충제, 비료를 더 포함할 수도 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 식물 성장 조절제에는 유익한 다른 미생물들, 미생물 활성물질 및 유기 비료가 포함될 수 있다. 이에 더해, 화학비료가 포함될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 유익한 다른 미생물들에는 기존에 식물 생육을 증진시키는 것으로 알려진 바실러스 종(Bacillus spp.), 아조토박터 종(Azotobacter spp.), 트리코데르마 종(Trichoderma spp) 및/또는 사카로미세스 종(Saccharomyces spp)이 포함될 수 있다. 그러나 상기 미생물 종에 한정되는 것은 아니다.

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(지표 및 땅 속에 존재하는 생물 이외의 유기물) 재료들, 해초 추출물, 전분, 아미노산, 그리고 아연, 철, 구리, 망간, 브롬, 몰리브덴과 같은 미량원소 등이 포함될 수 있다. 그러나 상기 미량원소에 한정되는 것은 아니다.

유익한 다른 미생물들, 미생물 활성물질 그리고 유기 비료는 상기에서 설명된 것과 동일할 수 있다. 화학비료에는 식물 생육을 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 해당분야에 공지된 다른 재료들도 포함될 수 있다.

본 발명은 트라이코더마 속 GL02 곰팡이, 상기 곰팡이의 배양액 또는 이들의 혼합물을 유효성분으로 포함하는 미생물 제제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 식물, 식물 주변 영역 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 식물 종자의 발아율 증가 방법을 제공한다. 상기 식물은 고추, 배추 또는 토마토일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 트라이코더마 속 GL02 곰팡이, 상기 곰팡이의 배양액 또는 이들의 혼합물을 유효성분으로 포함하는 미생물 제제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 식물, 식물 주변 영역 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 식물의 건조 스트레스 저감 방법을 제공한다. 상기 식물은 고추일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

삭제

구체적으로 상기 처리하는 단계는, 상기 트라이코더마 속 GL02 곰팡이, 상기 곰팡이를 배양한 배양액 및 상기 곰팡이를 이용한 미생물 제제를 종자나 식물에 침지하거나 관주 또는 분무하여 수행할 수 있다. 침지하는 방법의 경우, 배양액 및 제제를 식물체 주변의 토양에 관주 또는 종자를 배양액 및 미생물 제제에 담가 접종할 수 있다. 그러나 상기 접종 방법에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 방법은 미생물 제제를 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 미생물 제제는 필요에 따라 적용될 수 있다. 예를 들어 미생물 제제는 식물에게 성장 동안, 개화 전 및/또는 개화하는 동안, 및/또는 종자 발생 전 및/또는 종자가 발생하는 동안 적용될 수 있다. 일례로, 미생물 제제는 식물이 한 위치에서 또 다른 위치로, 예컨대 온실 또는 온상에서 필드로 이식되기 전, 동안 및/또는 직후에 적용될 수 있다. 또 다른 일례로, 각각의 미생물 제제는 식물에 원하는 간격 기간으로 다수 회 적용될 수 있다.

상기 식물체 주변의 토양과 관련하여, 본 발명이 적용되는 주변 영역이란, 본 발명의 미생물 제제가 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. 그러나 상기 영역에 한정되는 것은 아니다.

상기 식물의 건조 스트레스 저감 방법은 나무, 허브, 관목, 목초, 덩굴, 양치식물, 이끼, 녹조류, 외떡잎 식물, 및 쌍떡잎 식물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 식물의 건조 스트레스를 저감시키는 방법이다. 상기 식물은 일 실시예로서, 본 발명의 고추, 배추 또는 토마토에 적용될 수 있다.

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 발명에서는 식물 성장 조절제, 식물 성장 자극제 및 식물 영양제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 더 포함하는 미생물 제제 중 적어도 하나를, 식물, 식물 주변 영역, 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 식물 종자의 발아율 증가 방법을 제공한다. 상기 식물은 고추, 배추 또는 토마토일 수 있다.

이하, 실험예를 통해서 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 하지만, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 실험예로 한정되는 것은 아니다.

실험예 1: 트라이코더마 속 GL02 곰팡이를 처리한 고추, 배추 및 토마토 종자의 발아율 증가 효과

도 3은 본 발명에서 고추, 배추 또는 토마토의 발아율 증가효과비교에 사용한 42종의 곰팡이의 정보를 나타낸 것이다. 상기 곰팡이들은 국내 다양한 식물의 근권부에서 분리한 곰팡이들이다.

도 3에 기재된 42종의 곰팡이를 현탁하여 포자현탁액(10⁶~10⁷spores/ml)을 제조하고, 상기 포자현탁액에 표면살균한 토마토, 배추 또는 고추 종자를 3시간 침지한 후 멸균한 여과지에 올려두고 발아율을 평가하였다.

도 4a는 도 3에 기재된 각각의 곰팡이들을 각각의 고추에 처리한 후, 상기 고추 발아율 증가효과를 막대그래프로 나타낸 것이다. 도 4a에서 대조구(untreated control)의 경우, 발아율이 90.0±5.8%이었고, 본 발명의 곰팡이인 GL02를 처리한 경우, 발아율이 96.7±3.3%이었다. 도 4b는 도 3에 기재된 각각의 곰팡이들을 각각의 배추에 처리한 후, 상기 배추의 발아율 증가효과를 막대그래프로 나타낸 것이다. 도 4b에서 대조구의 경우, 발아율이 76.0±3.3%이었고, 본 발명의 곰팡이인 GL02를 처리한 경우, 발아율이 93.3±6.7%이었다.

도 4c는 도 3에 기재된 각각의 곰팡이들을 각각의 토마토에 처리한 후, 상기 토마토의 발아율 증가효과를 막대그래프로 나타낸 것이다. 도 4c에서 대조구의 경우, 발아율이 70.0±5.8%이었고, 본 발명의 곰팡이인 GL02를 처리한 경우, 발아율이 96.7±3.3%이었다.

도 4a 내지 도 4c에서, 대조구와 종자에 GL02 곰팡이를 처리한 경우의 발아율을 비교하였을 때, GL02 곰팡이를 처리한 종자의 경우 발아율이 증가하였으며, 유의차가 존재하였다.

도 5는 건조 스트레스가 가해진 환경에서 도 3에 기재된 GL02 곰팡이, JSRF04 곰팡이 및 대조구의 상대 수분함량을 막대그래프로 나타낸 것이다. 도 4a 내지 도 4c에서 상기 GL02 곰팡이와 상기 JSRF04 곰팡이만이 상기 대조구에 비해 유의차를 나타내어, 도 5에서는 상기 GL02 곰팡이와 JSRF04 곰팡이의 상대 수분함량을 대조구와 비교하였다. 도 5에서 나타난 바와 같이, 건조 스트레스가 가해진 환경에서, 상대 수분함량을 비교하였을 때, GL02 곰팡이만이 상기 대조구에 비해 유의차를 나타내었고, JSRF04 곰팡이의 경우, 상기 대조구에 비해 유의차를 나타내지 않았다. 상기 JSRF04 곰팡이는 상기 대조구에 비해 발아율 증가 효과는 있었으나, 상기 건조 스트레스가 가해진 환경에서, 상대 수분함량을 비교하였을 때, 상기 대조구에 비해 유의차가 존재하지 않았으므로, 고추의 건조 스트레스 저감용 곰팡이에서 제외하였다.

실험예 2: 트라이코더마 속 GL02 곰팡이를 처리한 고추의 건조 스트레스 피해 저감 효과

고추의 건조 스트레스 피해 정도를 평가하기 위하여, 건조 스트레스에 노출된 고추의 상대 수분함량, 기공전도도, MDA(malondialdehyde), 전해질 누출량을 평가하였다.

도 6a는 건조 스트레스가 가해진 환경에서 GL02 곰팡이를 처리한 고추의 상대 수분함량을 대조구와 비교하여 막대그래프로 나타낸 것이다. 도 6a에서 나타난 바와 같이, 대조구의 경우, 건조 스트레스가 가해진 환경에서 고추의 상대 수분함량이 33.6±1.8%인 반면, GL02 곰팡이를 처리한 고추에서는 40.6±1.1%로 높아, 유의한 차이를 보였다. 이를 통해, GL02 곰팡이를 처리한 고추가 대조구(무처리)에 비해 더 많은 수분함량을 가진다는 것을 확인하였다.

도 6b는 건조 스트레스가 가해진 환경에서 GL02 곰팡이를 처리한 고추의 기공전도도를 대조구와 비교하여 막대그래프로 나타낸 것이다. 도 6b에서 나타난 바와 같이, 대조구의 경우, 건조 스트레스가 가해진 환경에서 고추의 기공전도도가 33.2±3.1(mmol/m²/s)인 반면, GL02 곰팡이를 처리한 고추에서는 51.5±6.1(mmol/m²/s)로 높아, 유의한 차이를 보였다. 이는 GL02 곰팡이를 처리한 고추에서는 기공을 통한 이산화탄소 흡수가 원활하여 광합성 동화작용이 지속됨을 의미한다.

도 6c는 건조 스트레스가 가해진 환경에서 GL02 곰팡이를 처리한 고추의 MDA 함량을 대조구와 비교하여 막대그래프로 나타낸 것이다. 도 6c에서 나타난 바와 같이, 대조구의 경우, 건조 스트레스가 가해진 환경에서 고추의 MDA 수치가 6.2±0.7(nmol/g FW)인 반면, GL02 곰팡이를 처리한 고추에서는 3.9±0.4 (nmol/g FW)로 낮아, 유의한 차이를 보였다. MDA는 식물조직의 인지질로 구성된 세포막이 파괴되는 정도를 나타내는 것으로 GL02 곰팡이를 처리한 식물에서 MDA 수치가 감소하는 것으로 보아, 건조 스트레스에 의한 피해를 저감시키는 것을 의미한다.

도 6d는 건조 스트레스가 가해진 환경에서 GL02 곰팡이를 처리한 고추의 전해질 누출량을 대조구와 비교하여 막대그래프로 나타낸 것이다. 도 6d에서 나타난 바와 같이, 대조구의 경우, 건조 스트레스가 가해진 환경에서 고추의 전해질 누출량이 8.7±0.8%인 반면, GL02 곰팡이를 처리한 고추에서는 6.2±0.6%로 대조구에 비하여 낮아, 유의한 차이를 보였다. 전해질 누출량은 식물의 세포파괴 정도를 나타내는 지표로 전해질 누출량이 클수록 식물의 세포파괴가 크다. 이를 통해, 도 6d는 GL02 처리 시 감소하여 건조에 의한 식물 세포파괴가 적다는 것을 의미한다.

실험예 3: 트라이코더마 속 GL02 곰팡이를 처리한 고추에서, 건조 스트레스에 대한 항산화효소의 반응 변화

도 7a는 건조 스트레스가 가해진 환경에서 GL02 곰팡이를 처리한 고추의 카탈라아제(Catalase) 효소 활성도를 대조구와 비교하여 막대그래프로 나타낸 것이다. 도 7a에서 나타난 바와 같이, 대조구의 경우 건조 스트레스를 가한 후 5일이 경과된 때, 고추의 카탈라아제 효소 활성도가 3.0±0.4(nmol/min/mg of protein)인 반면, GL02 곰팡이를 처리한 고추에서는 고추의 카탈라아제 효소 활성도가 4.7±0.5(nmol/min/mg of protein)로 높아, 유의한 차이를 보였다. 상기 카탈라아제는 과산화수소가 분해되어 물과 산소가 만들어지는 반응을 하는 효소로, 생물체내에서 과산화수소는 여러 대사과정에 의해 해로운 부산물을 생성할 수 있는데 이러한 가능성을 감소시키는 효소이다.

도 7b는 건조 스트레스가 가해진 환경에서 GL02 곰팡이를 처리한 고추의 SOD(superoxide dismutase) 활성도를 대조구와 비교하여 막대그래프로 나타낸 것이고, 도 7c는 건조 스트레스가 가해진 환경에서 GL02 곰팡이를 처리한 고추의 글루타치온 과산화효소 (Glutathione peroxidase; GPx) 활성도를 대조구와 비교하여 막대그래프로 나타낸 것이다. 도 7b 및 도 7c에서 나타난 바와 같이, 대조구에 비해 GL02 곰팡이를 처리한 고추에서 SOD 활성도 및 GPx 활성도는 높게 측정되었으나, 통계적 유의성은 없었다.

실험예 4: 트라이코더마 속 GL02 곰팡이의 아밀라아제 분해활성(Amylolytic activity), 키틴 분해활성(Chitinase activity), 셀룰로오스 분해활성(Cellulase activity), 지방 분해활성(Lipolytic activity), 라카아제 활성(Laccase activity) 검정 결과

도 8a는 GL02 곰팡이의 아밀로오스 분해활성검정 결과를 나타낸 것이고, 도 8b는 GL02 곰팡이의 키틴 분해활성검정 결과를 나타낸 것이며, 도 8c는 GL02 곰팡이의 셀룰로오스 분해활성검정 결과를 나타낸 것이고, 도 8d는 GL02 곰팡이의 지방 분해활성검정 결과를 나타낸 것이며, 도 8e는 GL02 곰팡이의 라카아제 활성검정 결과를 나타낸 것이다.

상기 도 8a 및 도 8b에서만 반응이 일어났고, 도 8c 내지 도 8e에서는 반응이 일어나지 않았다. 이를 통해 GL02 곰팡이는 아밀로오스 분해활성과 키틴 분해활성을 가지며, 셀룰로오스 분해활성과 지방 분해활성과 라카아제 활성은 일어나지 않았다는 것을 확인하였다.

실험예 5: 트라이코더마 속 GL02 곰팡이의 인산가용화능 확인

도 9는 GL02 곰팡이가 인산가용화 확인 배지를 통해 인산가용화능이 있는지를 나타낸 것이다. PDA(potato Dextrose Agar)배지에 트라이코더마 속 GL02 곰팡이를 배양한 후, NBRI-MTSB(Modified Tryptone Soya Broth)배지에 배양된 상기 GL02 곰팡이의 포자(10⁸spores/ml)를 20μl를 접종한 후 14일동안 28℃배양기에서 배양한 후 배지의 색 변화를 확인한 결과, 보라색이었던 대조구에 비해 전체적으로 연보라색으로 바뀐 것으로 보아 인산가용화능이 있는 것으로 확인되었다.

본 실험예에서, 상기 NBRI-MTSB배지는 1리터의 멸균증류수에 글루코오스(glucose) 4.0g, MgSO₄ㆍ7H₂O 0.2g, K₂HPO₄ 1.0g, KCl 0.15g, (NH₄)NO₃ 1.0g, Ca₃(PO₄)₂ 5.0g, 브로모페놀 블루(Bromophenol blue) 0.025g 및 Agar 15.0g을 첨가하여 제조하였다.

실험예 6: 트라이코더마 속 GL02 곰팡이의 유기산형성능 확인

도 10은 GL02 곰팡이가 유기산형성 확인 배지를 통해 유기산형성능이 있는지를 나타낸 것이다. PDA(potato Dextrose Agar)배지에 트라이코더마 속 GL02 곰팡이를 배양한 후, 차폐크-독스(Czapek-Dox) 배지에 배양된 상기 GL02 곰팡이의 포자(10⁸spores/ml)를 20μl 접종한 후 14일동안 28℃배양기에서 배양한 후 배지의 색 변화를 확인한 결과, 청록색이었던 대조구에 비해 전체적으로 파란색으로 바뀐 것으로 보아, 약한 수준의 유기산을 형성하는 것으로 확인되었다.

본 실험예에서, 상기 차폐크-독스(Czapek-Dox) 배지는 1리터의 멸균증류수에 수크로오스(sucrose) 30.0g, FeSO₄ㆍ7H₂O 0.01g, KCl 0.5g, KH₂PO₄1.0g, MgSO₄0.5g, NaNO₃2.0g, agar 15.0g, 산업용 계면활성제인 설팩턴트 트리톤 X-100(surfactant triton X-100)을 1000μL 및 브로모크레졸 그린(bromocresol green) 0.1g을 첨가하여 제조하였다.

기탁기관명 : 농업생명공학연구원

수탁번호 : KACC93331P

수탁일자 : 20191011

<110> REPUBLIC OF KOREA, REPUBLIC OF KOREA <120> Mitigating drought stress in pepper plants by Trichoderma sp. GL02 and uses thereof <130> FP-1909099-KR <160> 1 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 422 <212> DNA <213> Unknown <220> <223> Trichoderma sp. 'GL02' <400> 1 aggcgcccgc cggaggacca atttacaaac tcttttgtat atcccatcgc ggattcttta 60 cattctgagc tttctcggcg ctcctagcga gcgtttcgaa aatgaatcaa aactttcaac 120 aacggatctc ttggttctgg catcgatgaa gaacgcagcg aaatgcgata agtaatgtga 180 attgcagaat tcagtgaatc atcgaatctt tgaacgcaca ttgcgcccgc cagtattctg 240 gcgggcatgc ctgtccgagc gtcatttcaa ccctcgaacc cctccggggg gtcggcgttg 300 gggatcggca cttacctgcc ggccccgaaa tacagtggcg gtctcgccgc agcctctcct 360 gcgcagtagt tttgcacact cgcaccggga gcgcggcgcg tccacggccg taaaacaacc 420 ca 422

Claims

서열번호 1로 표시되는 ITS 염기서열을 갖는 식물 종자의 발아율 증가 및 식물의 건조 스트레스 저감용 트라이코더마 브레비컴팩텀(Trichoderma brevicompactum) GL02 곰팡이(KACC 93331P).
제1 항에 있어서,
상기 식물은 고추(Pepper), 배추(Chinese cabbage) 또는 토마토(Tomato)인 트라이코더마 브레비컴팩텀(Trichoderma brevicompactum) GL02 곰팡이(KACC 93331P).
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제1항 또는 제2 항에 따른 곰팡이, 상기 곰팡이의 배양액 또는 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 유효성분으로 포함하는 미생물 제제.
제7 항에 있어서,
상기 미생물 제제는 식물 성장 조절제, 식물 성장 자극제 및 식물 영양제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 더 포함하는 미생물 제제.
제8 항에 따른 미생물 제제 중 적어도 하나를 식물, 식물 주변 영역, 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 식물 종자의 발아율 증가 방법.
제9 항에 있어서,
상기 식물은 고추, 배추 또는 토마토인 식물 종자의 발아율 증가 방법.
제1 항에 따른 곰팡이, 상기 곰팡이의 배양액 중 적어도 하나 이상을 고추, 고추 묘목 주변 영역, 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 고추의 건조 스트레스 저감 방법.
제7 항에 따른 미생물 제제 중 적어도 하나 이상을 고추, 고추 묘목 주변 영역, 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 고추의 건조 스트레스 저감 방법.
제8 항에 따른 미생물 제제 중 적어도 하나 이상을 고추, 고추 묘목 주변 영역, 또는 이들 모두에 처리하는 단계를 포함하는 고추의 건조 스트레스 저감 방법.