스크랩 송광일 박사 논문 계속

[삼순이]

무투입에 의한 작물재배가 가능한 것은 송광일 박사에 의해 증명되었다고 판단합니다.

문제는... 과연 우리 농부들이 똑같이 이를 내 농장에서 구현할 수 있는 농법으로 가능한가를 따지는 것입니다.

*송광일식 자연재배시 사업성, 상품성과... 또 누구나 할 수 있을 정도로 위험부담이 없는 '농법'으로 정량화 하는 문제를 검증하는 일이 남아있다고 사료됩니다.

아직은 송박사가 자신의 노하우를 공개하지 않고 있습니다.  따라서 어느 정도는 우리 스스로 찾아서 마무리 하는 일이 남아있다고 보여지며.... 이와 관련하여 관심있는 분들을 위해 관련 논문자료를 올려 봅니다.

아래는 논문의 초록이며 논문의 전문을 보실분들을 위해 파일을 첨부하려 하였으나 6.8MB의 용량이 용량초과라고 첨부가 되질 않는군요. 메일로 신청하시면 제가 메일로 보내 드리겠습니다. 

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식물생장촉진-길항성 미생물의 선발, 분자육종 및 그 작용기작에 관한 연구
Selection, Characterization and Molecular Breeding of Plant Growth Promoting and Antagonistic Microorganisms

작물의 생육은 토양의 이화학적, 생물학적 요인에 의해 지배된다. 생물학적 요인중 작물생육에 큰 피해를 주는 병원균 및 기타 유해미생물로 있으나, 반면 기주와 공생 또는 근권에서 서식하면서, 식물근권에서 유익한 생물학적 환경을 조성하여 작물생육을 촉진시키는 미생물도 있다. Gliocladium virens G872와 Trichoderma harzianum T95등은 우수한 길항균으로 주요 토양식물병원균의 생육을 억제함은 물론 작물생육 촉진효과를 보여 이들의 균이 가지고 있는 식물생장 촉진원리(PGPP)를 규명하기 위해 antibiosis 또는 PGR의 생성과 두가지 병행 생성가능성을 가설로 설정하여 항균물질과 식물생장촉진 생성여부 및 이들 화합물의 이화학적, 생물학적 특성을 연구하고 길항력과 근권정착력이 우수한 길항균을 선별하여 그 기작을 규명하며 이들의 우수한 형질의 균을 세포융합, 염색체 전이방법등으로 새로운 균을 창출하여 이들 융합력의 생화학적 분자생물학적 성질을 연구 조사하였다.

작물을 가해하는 식물병 중에서 화학적 방어제 효과가 극히 낮고 또한 고소득작물 연작지에서 그 피해가 특히 심한 토양 전염성병을 생물적으로 방지하기 위하여, 시설원예 토양에 재배되고 있는 작물의 근권으로 부터 미생물을 분리 하였다. 이들중 실내 검정을 통하여 Fusarium, Rhizoctonia Pythium, Phytophthora 등에 길항력을 나타내는 유망미생물 Gliocladium virens G872, Trichoderma harzianum T-45, F-2, Pseudomonas putida pf-3을 선발 하였다. T.harzianum(F-2, T-8)은 뿌리의 하단부까지 많이 분포하는 특성이 있었고, 특히 G.virens와 Pseudomoas putida가 근권에 정착하여 공존하는 우수한 조합을 선발 하였다. 이들 우수한 균주들을 각각 오이 종자에 처리하여 포장에 재배하였던 결과, 무처리구가 67%의 발병을 보인데 비해 G872B처리구는 재배 55일까지 거의 발병되지 않았고, pf-3처리구는 70일까지, G872와 pf-3혼합처리구는 80일까지 효과적으로 발병을 억제하였다.

유망균주의 종자처리는 병방제 뿐만 아니라 현저한 생육촉진 효과도 있었다. 살균토양 및 자연토양 조건하에서 본 연구에서 사용한 공시균주의 식물생장촉진 현상은 작물생육에 나쁜 영향을 주는 미생물을 억제하는 길항작용에 의한 것과 동시에 순수한 식물생장 촉진효과가 있는 것을 확인하였다. 종자 처리에 의해서, 오이 종자의 발아가 2 ∼ 4일정도 빨랐으며, 최종 입묘율도 20%높았고, 또한 오이의 잎수, 줄기, 길이 및 건물중이 무처리구보다 현저히 증대되어 약 3주일 이내에 그 효과가 뚜렷하였다. 생물촉진 미생물자원을 실내에서 screening하는 방법을 개발하기 위하여 미생물의 배양여액을 추출하여 귀리 자엽초 생장, 오이 유근 생장 및 오이 자엽조건 배양 등으로 실험하였던 바, 모두 현저한 생육 증가를 알 수 있었으며 이들을 검정하는 적정 배양기로 MS배지에 1% sucrose를 첨가하고 배양여액 0.1%을 첨가 하는 것이 반복적간 오차가 최소화 되어 최적 조건임을 확인하였다.

진균의 증식 형태중 포자 추출액보다는 균사 추출액이 생장촉진에 관여하는 것으로 밝혀 졌다. 이들 미생물은 오이의 초기 생육을 특히 촉진시켰는데, 오이 파종 15일 후에 G872B를 처리한 구는 무처리구에 비해 1.5배, G872B + pf-3 2배 이상 생육이 촉진 되었고, 과일의 수확은 G872B는 30%, G.872B + pf-3는 45%증가 하였다. 이들 병방제 효과까지 고려한다면 유망 미생물처리에 의한 수량 증대는 휠씬 더 큰 것이다. 유망 길항 미생물의 근권 정책능력을 간단하게 검정하는 방법은 주로 Ahmad와 Baker가 개발한 방법을 이용하는데 본 연구를 통하여 개발한 DLF법은 근권 정착력이 있는 미생물의 전형적인 pattern이 Almad법에 의한 것과 같으면서 시간과 실험공간을 현저히 절약할 뿐만 아니라, 해당 미생물을 선택적으로 재분리하기 위한 포식형질이나 선택배양기를 개발하지 않아도 가능하다. 한편 근권에 정착하는 미생물은 포자형성이 활발한 것보다는 균사 생장이 빠른것이 유리 하다는 것을 밝혔으며, 이는 SEM으로도 확인하였다. 근권 정착효율의 개념을 도입하여 뿌리의 각 부위에 정착하는 미생물의 진단을 평가 분석한 결과, 뿌리의 근단 부분(선단 1㎝)에서 휠씬 효율적으로 증식한다는 것을 확인하였다. 따라서 뿌리가 생장발육함에 따라 미생물이 근단부위로 이동하는 근단 친화력을 경시적으로 조사하기 위하여 밀도 변화를 조사하였던 결과, 발달정도와 관계없이 모든 선단부위의 밀도 증가율은 같았다. 즉 근권정착 능력이 우수한 균주는 근단친화력이 있었다.

이는 주근 뿐만 아니라 측권에서도 확인할 수 있었다. G872는 주요 토양 병원균인 R.solani와 F.oxysporum에 항균력을 지닌 viridin과 Pythium, Phytophthora에 활성이 있는 gliovirin등을 TLC, HPTLC, Silica Column Chromatography 및 Plate direct bioassay방법에 의해 분리, 확인하였다. 그리고 modified Czapek Dox(CDM)배지에서 G872균은 이미 알려져 있지 않은 새로운 항균물질 3가지를 더 분비함을 발견하였다. 그 중 하나는 NMR, GC/MS data 분석결과 잠정적 분자량이 390인 dioctyl phthalate인 것으로 밝혀 졌으며, 그 화학적 생물학적 활성등에 의한 구조동정은 합성된 물질로 확인될 것이다. 이들 항균물질은 배양기에 따라서 생성되는 종류 및 양의 차이가 있었다. 이러한 흥미로운 관찰 결과를 바탕으로, R.solani, F.oxysporum, P.ultimum의 살균한 균체를 0.5%되게 carbon source로 사용하거나, 상기 병원균과 길항균을 각각 혼합배양하여 길항력을 조사하였다. 배양여액을 chloroform 추출한 향균물질 및 70%(W/V) ammonium sulfate로 침전시킨 crude protein의 활성을 검정한 결과 부분적인 pathogen-antagonist 특이성이 있었다. 이 결과로 보아 이들 균주를 포장에 처리할 경우 생태적 niche에서 이용가능한 영양원에 따라 처리효과가 각각 다르게 나타날 수 있는 가능성을 예견할 수 있다. 이들 두 균이 화학적인 무기인 항균물질들을 생성함은 물론, 생화학적 무기인 항균성 단백질도 생성하여 병원균에 대한 antibiosis, lysis 및 mycoparasitism의 기작을 명확하게 설명해 주고 있음을 밝혔다.

G872와 T95의 분생포자를 종자분의하여 살균토양에 파종하면 무우, 배추, 오이, 참깨의 생육이 촉진되었고 또한 배양여액을 chloroform으로 추출, 농축한 물질을 10 (sup)-4 ∼ s10 (spp)-5 되게 희석하여 처리한 결과 여러 작물의 종자방아를 촉진시키는 등의 결과를 보여 식물생장촉진물질(PGR)생산을 강력히 시사하는 바, 이들 길항균 배양여액의 chloroform 추출액을 1 ∼ 2차 TLC, HPTLC, 와 HPLC로 분리정제하였다. 정제과정 중 활성분획은 brassinolides와 cytokinin에 sensitive한 wheat leaf unrolling test(WLUT)와 brassinolides와 IAA에 sensitive한 rice lamina inclination test (RLIT)를 병행하였다. G872에서 분리된 물질(G4)와 T;95에서 분리된 물질(T2)의 화학적 구조동정을 위해 UV, IR, NMR, GC/MS로 분석한 결과로는 두균 모두 지금까지 알려진 기존의 PGR은 생성하지 않았으며 이들 화합물은 특징적인 2중결합을 가진 화합물로 (243nm에서 흡수최대치를 갖는(특정적인 다른 functional group을 찾아볼 수 없는 hydrocarbon성 물질로 NMR과 IR data에 의하면 brassinolides와는 상이한 잠정적 분자량이 G4는 370, T2는 222인 steroid성 물질이 아닌가하고 조심스레 추정하고 있다. G872와 T95의 분생포자를 분의처리하거나 분리된 PGR을 무우의 유식물에 처리한 결과 G872분생포자와 G4처리는 특히 뿌리의 생육을, T95분생포자와 T2 처리는 줄기 및 뿌리신장을 고르게 촉진시키는 일치된 결과를 보여 식물 생장 촉진은 직접적인 PGR생성에 의해 이루어지고 있음을 발견하였다. 때때로 G872 분생포자를 작물종자에 과량 처리 했을 경우 심한 stunting 현상을 보여 그 원인을 조사해 본 결과 기존의 ethylene, 6-pentyl-γ-pyrone 또는 viridiol과는 사이이한 휘발성 생육억제 물질을 생산함을 확인하였다. 이 억제물질 생성도 배지 조성에 따라 차이를 보여주었다. 상기의 연구결과들은 G872와 T95균이 동시에 항균물질과 항균성 단백질을 생성하여 식물병원균 생육을 억제 시킴으로 해서 간접적으로 식물생육을 촉진시킬 뿐만아니라 생장 촉진 물질을 생산함으로 해서 직접적으로 생육촉진효과를 나타냄을 확실히 입증해 주었다. - 원문참고 -