본문 바로가기
KERD
논문KCI 등재

독도 자생식물 번행초로부터 분리한 바실러스 속 식물생장촉진근권 세균에 의한 식물병 저항성 유도

Induced Systemic Resistance in plants by Bacillus sp. Isolated from Dok-do Islands

0

조회

0

다운로드

1

인용

0

참고문헌

키워드

주제분류생물학

초록

본 연구는 독도에서 서식하는 자생식물인 번행초와 번행초의 근권에서 미생물들을 분리하였다. 분리 균의 식물생장촉진 특성을 확인하였으며, 식물 병에 대한 저항성을 유도효과를 가진 균 중 범용성이 좋은 바실러스 속 세균에 초점을 두어 실험을 진행하였다. 번행초의 분리 균들은 근권환경에 52종, 식물체 내생 환경에서 51종, 식물체 표면에서 35종으로 총 138종의 분리 균이 확보되었다. 분리 균의 식물생장촉진특징을 확인하여 보기 위하여, 식물 성장에 필요한 난용성인 가용화와 철의 결합에 사용되는siderophore의 생산능, 식물생장호르몬인 옥신 생산능을 확인하여 각각의 비율을 확인하였고, 3가지 특성을 모두 가진균의 비율을 확인하였다. 또한 분리 균을 담배에 처리하여병원균에 대한 유도전신저항성을 확인하였고, 그 중 효과가좋았던 균 35종을 부분 동정한 결과, 바실러스 속은KUDC6588, KUDC6597, KUDC6606, KUDC6614, KUDC6615, KUDC6619로 나타났다. 6종의 바실러스 속 세균들은 모두 저항성 향상에 좋은 효과를 보였으며, 특히KUDC6619의 경우 현재 화학항생물질인 BTH와도 비슷한효과를 보였다. KUDC6619는 대표적인 식용작물인 고추에서도 유도전신저항성의 향상에 대한 좋은 결과를 나타내었다. 따라서 사람과 동물에 대한 안전성, 식물 병원성 등 다양한 테스트를 진행한 후, 안정성이 확보된다면, KUDC6619 는 식물의 ISR을 야기하는 생물농약 으로서의 높은 산업적가치가 있을 것으로 보인다.

Abstract

In September 2017, the rhizospheric soil of Tetragonia tetragonoides (Pall.) Kuntze was further sampled. One hundred and thirty eight species of microorganisms were isolated from the soil. Indole-3-acetic acid (IAA) production, siderophore production, and phosphate degradation were examined in order to confirm bacterial growth from isolated microorganisms. As a result, most strains were able to produce auxins or siderophores and to solubilize phosphate. In addition, 138 isolated strains were treated with tobacco extract and conferred pathogen resistance to host plants upon treatment. As a result, 35 strains that were able to reduce pathophysiology by more the 60% were selected. Among them, 6 strains with high induced systemic resistance (ISR) activity were found. All of these strains belong to the genus Bacillus according to the 16S rDNA sequence analysis. Bacillus aryabhattai KUDC6619 showed outstanding effects with reduced infection in tobacco and pepper plants. Probably, these Bacillus species play a beneficial role by association with T. tetragonoides for its survival in the harsh conditions found on the island of Dokdo.

참고문헌 (25)

  1. Walker TS, "Root exudation and rhizosphere biology", Plant Physiol, 132, pp.44~51 (2003)
  2. Babalola OO, "Beneficial bacteria of agricultural importance", Biotechnol. Lett, 32, pp.1559~1570 (2010)
  3. Hayal R, "Soil beneficial bacteria and their role in plant growth promotion: A review", Ann. Microbiol, 60, pp.579~598 (2010)
  4. Lebuhn M, "Production of auxin and other indolic and phenolic compounds by Paenibacillus polymyxa strains isolated from different proximity to plant roots", FEMS Microbiol. Ecol, 22, pp.325~334 (1997)
  5. Karthikeyan AS, "Phosphate acquisition", Plant Soil, 274, pp.37~49 (2005)
  6. Weinberg ED, "Iron and infection", Microbiol. Rev, 42, pp.45~66 (1978)
  7. Bienfait HF, "Prevention of stress in iron metabolism of plant", Acta Bot. Neerl, 38, pp.105~129 (1989)
  8. Loper JE, "Siderophore in microbial interactions on plant surfaces", MPMI, 4, pp.5~13 (1991)
  9. Beare PA, "Siderophoremediated cell signaling in Pseudomonas aeruginosa: divergent pathways regulate virulence factor production and siderophore receptor synthesis", Mol. Microbiol, 47, pp.195~207 (2003)
  10. Ross AF, "Systemic acquired resistance induced by localized virus infections in plants", Virology, 14, pp.340~358 (1961)
  11. Wei G, "Induction of systemic resistance of cucumber to Colletotrichum orbiculare by select strains of plant growth-promoting rhizobacteria", Phytopathology, 81, pp.1508~1512 (1991)
  12. Schneider M, "Systemic Acquired Resistance in Plants", Int. Rev. Cytol, 168, pp.303~340 (1996)[DOI]
  13. Phi, Quyet-Tien, "Assessment of Root-Associated Paenibacillus polymyxa Groups on Growth Promotion and Induced Systemic Resistance in Pepper", Journal of Microbiology and Biotechnology, 20(12), pp.1605~1613 (2010), 한국미생물·생명공학회
  14. Bakker PAHM, "Understanding the involvement of rhizobacteria-mediated induction of systemic resistance in biocontrol of plant disease", Can. J. Plant Pathol, 25, pp.5~9 (2003)
  15. Bargabus RL, "Characterization of systemic resistance in sugar beet elicited by a non-pathogenic, phyllosphere-colonizing Bacillus mycoides, biological control agent", Physiol. Mol. Plant Pathol, 61, pp.289~298 (2002)
  16. Murphy JF, "Plant growth-promoting rhizobacterial mediated protection in tomato against tomato mottle virus", Plant Dis, 84, pp.779~784 (2000)
  17. Zehnder GW, "Application of rhizobacteria for induced resistance", Eur. J. Plant Pathol, 107, pp.39~50 (2001)
  18. Donk PJ, "A highly resistant thermophilic organism", Bacteriol, 5, pp.373~374 (1920)
  19. Wayne LN, "Resistance of Bacillus endospores to extreme terrestrial and extraterrestrial environments", Microbiol. Mol. Biol. Rev, 64, pp.548~572 (2000)
  20. 배수경, "울릉도·독도 국가지질공원의 지질유산적 가치와 관리현황", 지질학회지, 52(5), pp.739~761 (2016), 대한지질학회[DOI]
  21. Hwang SI, "Research Institute for Ulleungdo &Dokdo Islands", pp.54~111 (2008), Kyungpook University Press
  22. Lee W, "Story of Enviroment at Dokdo Island", pp.6~59 (2017), Kyungpook University Press
  23. Glickmann E, "A critical examination of the specificity of the Salkowski reagent for indolic compounds produced by phytopathogenic bacteria", Appl. Environ. Microbiol, 61, pp.793~796 (1995)
  24. Schwyn B, "University chemical assay for the detection and determination of siderophores", Anal. Biochem, 160, pp.46~52 (1987)
  25. . Nautiyal CS, "An efficient microbiological growth medium for screening phosphate-solubilizing microorganisms", FEMS Microbiol. Lett, 170, pp.265~270 (1999)

관련 논문AI추천

독도의 벼과식물로부터 분리된 Enterobacter spp.에 의한 고추의 흰별무늬병에 대한 전신유도저항성강현욱, 권덕기, 김병수, 김사열, 손진수, 마릴린 수마요한국미생물·생명공학회 · 한국미생물·생명공학회지2012 · 제40권 제2호독도에 서식하는 가지과식물로부터 분리된 근권세균의 특성김사열, 류충민, 박승환, 박유미, 성혜리, 함미선, Marilyn Sumayo한국미생물·생명공학회 · 한국미생물·생명공학회지2009 · 제37권 제2호근권 토양과 뿌리로부터 분리된 Bacillus sp.의 항진균 활성, 식물 생장 촉진 활성 및 미네랄 가용화능 비교김희숙, 오가윤, 이광희, 이상현, 이송민, 장정수, Ji-Youn Kim한국미생물·생명공학회 · 한국미생물·생명공학회지2021 · 제49권 제4호근권에 존재하는 Bacillus 속 균주들의 식물 생장 촉진 활성 특성김지윤, 김희숙, 오가윤, 이광희, 이상현, 이송민, 장정수한국미생물·생명공학회 · 한국미생물·생명공학회지2021 · 제49권 제3호식물 병원성 곰팡이에 길항작용을 갖는 다양한 Bacillus sp.의 균주 분리와 특성에 관한 연구김지윤, 김희숙, 박혜정, 이문현, 이상현, 이송민, 장정수한국미생물·생명공학회 · 한국미생물·생명공학회지2019 · 제47권 제4호독도서식 식물근권에서 분리한 포자형성세균과 질소고정세균의 군집구조 분석김사열, 박유미, 박재홍, 성혜리, 전선애한국미생물·생명공학회 · 한국미생물·생명공학회지2009 · 제37권 제3호

이 간행물의 다른 논문 (23건)