질소고정균을 이용한 식물 성장 촉진 연구가 다수 수행되고 있으며, 이는 식물의 줄기나 뿌리 길이 및 건조중량 측정을 통해 확인된다. 더불어, 외부인자에 따른 토양 내 균 community 변화도 활발하게 연구되며, N, P, K 등 요소에 따른 군집도와 화학 비료 및 생물 유기 비료에 따른 균의 군집도나 진균의 군집도 변화를 실험적으로 확인하고 있다.
<p>질소고정 균을 이용하여 식물 성장을 촉진하는 연구는 많은 연구자들에 의해 이루어지고 있다. 선행된 연구 내용으로서, 질소고정 균을 이용하여 사탕수수, 벼, 잔디와 같은 식물의 성장을 확인한 연구 결과가 있다. 많은 연구에서 식물의 줄기나 뿌리의 길이와 건조중량을 비교 측정함으로써 식물의 성장을 확인했다.</p> <p>또한 외부인자에 따른 토양 내 균 community 분석이 활발히 연구되고 있다. N, P, K에 따른 토양 내 균의 군집도를 확인하고, 화학 비료 및 생물 유기 비료에 따른 균의 군집도나 진균의 군집도를 확인하는 실험이 이루어지고 있다. 본 연구에서도 질소고정 균을 접종한 토양과 영양배지, 이미 식물성장을 촉진한다고 알려진 광합성 균을 접종한 토양에서의 균집도 변화를 확인하기 위해 miseq으로 군집 분석을 실시했다.</p> <p>이에 따라 본 연구에서는 질소 고정 능력이 우수한 균주를 선별하고, 옥상녹화에서 저관리 경량형 시스템의 효율을 증대시키기 위해 실험실에서 질소고정 균의 식물 성장 촉진 효율을 확인했다. 또 균 접종 후 토양 내 균 community를 분석하여 일반 토양과 차이점을 확인했다.</p> <h1>재료 및 방법</h1> <h2>Microorganism and growth conditions</h2> <p>질소고정 균을 얻기 위해 토양시료의 균을 분리했고 환경 미생물은행(KEMB)에서 질소고정 후보 균주를 분양받았다. 질소고정 균을 분리하기 위해 대한민국 문경의 산간 지역의 \( \left (36 ^ {\circ } 38 ^ {\prime } 35.0 ^ {\prime \prime } \mathrm { N } ~127 ^ {\circ } 58 ^ {\prime } 42.5 ^ {\prime \prime } \mathrm { E } \right ) \)에서 얻은 부식토와 연천 \( \left (37 ^ {\circ } 58 ^ {\prime } 10.9 ^ {\prime \prime } \mathrm { N } ~127 ^ {\circ } 01 ^ {\prime } 41.6 ^ {\prime \prime } \mathrm { E } \right ) \)의 콩밭에서 얻은 토양 시료를 사용했다. 각 시료를 yeast mannitol media (yeast extract \( 1.0 \mathrm { ~g } / \mathrm { l } \), mannitol \( 10.0 \mathrm { ~g } / \mathrm { l } , \mathrm { ~K } _ { 2 } \mathrm { HPO } _ { 4 } ~0.5 \mathrm { ~g } / \mathrm { l } , \mathrm { MgSO } _ { 4 } ~0.2 \mathrm { ~g } / \mathrm { l } \), \( \left . \mathrm { NaCl } ~0.1 \mathrm { ~g } / \mathrm { l } , \mathrm { CaCO } _ { 3 } ~0.1 \mathrm { ~g } / \mathrm { l } \right ) \)에서 2일간 농화배양했다. 농화배양된 시료는 순차 희석 기법을 이용하여 질소가 없는 배지에 도말했다. 도말된 한천배지는 \( 28 ^ {\circ } \mathrm { C } \)에서 3일간 배양했다. 이 후, 질소고정 균을 얻기 위해서 질소원이 소량 함유된 배지(mannitol \( 5.0 \mathrm { ~g } / \mathrm { l } \), malic acid \( 3.2 \mathrm { ~g } / \mathrm { l } , \mathrm { KH } 2 \mathrm { PO } 4 \) \( 3.0 \mathrm { ~g } / \mathrm { l } \), Monosodium glutamate \( 0.1 \mathrm { ~g } / \mathrm { l } , \mathrm { MgSO } _ { 4 } ~0.1 \mathrm { ~g } / \mathrm { l } , \mathrm { CaCl } _ { 2 } \) \( 2 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } ~0.005 \mathrm { ~g } / \mathrm { l } \), Trace element \( 1 \mathrm { ml } \), Vitamin solution \( 1 \mathrm { ml } ) \)를 이용했다. 순수 분리된 질소고정 균은 TSA 배지에 \( 28 ^ {\circ } \mathrm { C } \)에서 3 일간 배양시켰고, glycerol stock으로 저장했고 KEMB에 기탁하여 보관하고 있다. 고효율 질소고정 균을 선별하기 위해 환경미생물은행(KEMB)에서 분양 받은 질소고정 후보 균주들은 Rhizobium sp. 11종, Bacillus sp. 7종, Brevibacterium sp. 12종, Paenibacillus sp. 3종, 기타 다른 속들 10종을 분양받아 Nutrient broth에서 배양했다.</p>