95개의 균주 중 4.0%의 염분 농도에서 58개의 균주가 생장하고, 8.0%의 염분 농도에서 22개의 균주가 생장했다. 6종의 식물 근권토양과 뿌리로부터 분리한 95개의 균주들을 대상으로 식물성장촉진 능력을 비교 평가한 결과, IAA 생산능을 가지는 균주는 18.2%(2/11)로 가장 높았고, 근권토양과 뿌리에서 분리한 균주 중 IAA를 생산할 수 있는 비율은 7.0%(3/43), 5.8%(3/52)로 서로 비슷하였다.
<h1>결과 및 고찰</h1> <h2>염분 내성 평가</h2> <p>분리한 colony들을 대상으로 염분 내성도를 평가한 결과를 Table 1에 나타내었다. 총 95개의 균주 중 \( 4.0 \% \)의 염분이 함유된 배지에서 58개의 균주가 성장하였다. 그 중에서 OD값이 0.5 이상인 균주는 40개였다. 또한, \( 8.0 \% \)의 염분이 함유된 배지에서는 22개의 균주가 성장하였고 그 중에서 10개의 균주가 0.5 이상 성장하였다. 궁평항 사구에서 채취한 시료의 염분 농도를 측정한 결과 \( 4.0 \% \)의 염분을 가지고 있었기 때문에 분리된 colony의 \( 50 \% \) 이상이 염분에 강한 내성을 가지고 있다고 판단된다. 또한 근권토양과 뿌리에서 서식하는 균주 중 \( 4.0 \% \)의 염분 조건에서 OD 0.5 이상 생장을 보인 균주가 각각 21개와 19개로 서식지에 별 영향을 받지 않고 비슷하게 나타났다. 이러한 경향은 \( 8.0 \% \)의 염분조건에서도 마찬가지였다. 이는 식물이 서식하는 환경이 이미 염분에 장기간 노출되었고, 그로 인해 미생물의 서식지인 근권토양과 식물뿌리에서 염분에 강한 내성을 가지는 균이 모두 존재하는 것으로 사료된다.</p> <h2>식물성장촉진능력평가</h2> <p>6종의 식물 근권토양과 뿌리로부터 분리한 95개의 근권세균 colony들을 대상으로 식물성장촉진 능력을 비교 평가하였다. Fig. 1에서는 식물성 호르몬인 IAA 생산능을 가지는 대표적인 균을 선별하고 도시하였다. 균주에 따라 \(0.4\sim 84.7 \mathrm{mg} \cdot \mathrm{L}^{-1} \)의 범위에서 IAA를 생산하였고 그 중에서 JS2RP2 균주는 \( 84.7 \pm 2.1 \mathrm{mg} \cdot \mathrm{L}^{-1} \)로 다른 균주에 비해 많은 양의 IAA를 생산하였다. 소리쟁이에서 분리한 균주 중 IAA 생산능을 가진 균주는 \( 18.2 \%(2 / 11) \) 로 가장 높은 비율을 보였으며, 나리류 \( (9.5 \%) \), 사초과 \( (9.1 \%) \) 의 순서로 높았다(Table 2). 이를 다시 근권토양(RS)과 뿌리(RP)로 나누어 비교하였을 경우에는 JS2RP가 \( 28.6 \%(2/7) \)로 가장 높았고, SH1RP가 \(7.7\%(1 / 13) \) 로 가장 낮았다. 전체적으로 근권토양에서 분리된 균주 중 IAA를 생산할 수 있는 비율은 \(7.0\% (3/43)\)였고, 뿌리에서 분리된 균주에서는 \( 5.8 \% (3/52)\)로 서로 비슷하였다.</p> <p>IAA는 식물성 호르몬으로 식물이 뿌리를 통해 흡수하면서 식물의 성장을 촉진하는 물질이다. Gutierrez Mañero 의 연구에서는 분리된 근권세균이 생산해낸 IAA 농도의 농도가 \( 1.736 \mathrm{mg} \cdot \mathrm{L}^{-1} \) 와 \( 1.790 \mathrm{mg} \cdot \mathrm{L}^{-1} \) 였고, Brassica campestris ssp pekinensis 의 근권세균은 \( 6.02 \sim 29.75 \mathrm{mg} \cdot \mathrm{L}^{-1} \) 의 IAA를 생산할 수 있었으며, 돌피(Echinochloa crus-galli)에서 분리한 Serratia sp. K1RP-49는 \( 38.0 \mu \mathrm{g} \cdot \mathrm{mg}^{-1} \) 의 IAA를 생산하는 것으로 보고되었다. 본 연구에서 분리한 JS2RP2 균주는 지금까지 보고된 균주들에 비해 월등히 많은 양의 IAA \( \left(84.76 \pm 2.10 \mathrm{mg} \cdot \mathrm{L}^{-1}\right) \) 를 생산하였고 동시에 염분에 강한 내성을 가지고 있었다. 또한, JS2RP3, SH1RS4, 그리고 SH1RP8도 \( 6.1 \pm 0.5 \sim 19.4 \pm 3.3 \mathrm{mg} \cdot \mathrm{L}^{-1} \) 으로 높은 농도의 IAA를 생산하였고 동시에 염분에 강한 내성을 가지고 있었다. 따라서 이들 균주는 사구토양 식생의 성장을 촉진할 수 있는 가능성을 가진 미생물이라 사료된다.</p> <p>95개의 균주를 대상으로 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC)를 제거하는 ACC deaminase 활성을 비교 평가하였다. 실험한 균주 중 JS1RS3, MH1RS8, 그리고 SH1RP8가 \( 0.40 \pm 0.00,0.44 \pm 0.00 \), 그리고 \( 0.44 \pm 0.0 \) 으로 ACC deami-nase 활성이 가장 우수하였다. 또한, 각 식물 별로 ACC deaminase 활성을 가지고 있는 PGPR의 비율을 비교하면 소리쟁이가 \( 45.5 \%(5 / 11) \) 로 가장 높았으며, 그 다음으로는 속속이풀로 \(30\% (3/10)\)였고, 쑥, 나리류, 사초과가 비슷한 수준으로 각각 \( 28.6 \%(4 / 14), 28.6 \%(6 / 21) \) 그리고 \( 27.3 \%(6 / 22) \) 이었다. 별꽃의 경우, ACC deaminase 활성을 지닌 세균의 비율은 \(7.7\% (1/13)\)로, 실험한 시료 중에서 가장 낮았다. 근권토양과 뿌리로 나누어 비교하였을 경우, JS2RS가 \( 50 \% (2/4) \)로 매우 높은 비율을 나타내었고, SH1RP가 \( 0 \%(0 / 8) \)로 가장 낮았다. 전체적으로 근권토양에서는 \(32.6\% (14/43)\), 뿌리에서는 \(21.2\% (11/52)\)로 ACC deaminase 활성을 가지는 PGPR의 비율은 뿌리에서보다 근권토양에서 더 높은 것으로 나타났다.</p> <p>에틸렌은 식물성장에 중요한 요소이며, 식물이 성장하는 동안 과다한 에틸렌에 노출되면 그로 인한 스트레스로 식물의 성장이 저해된다. PGPR은 ACC를 질소원으로 이용하여 뿌리 주변의 ACC농도를 조절하고, 에틸렌의 전구체인 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC)를 분해하여 에틸렌 생성으로 인한 식물의 스트레스를 감소시켜준다. 기존 연구자의 보고에 의하면 콩과 식물의 근권에서 분리한 세균 중 ACC활성을 가지고 있는 근권세균은 \( 6.0 \% (7/116)\)였고, 벼과 식물에서 분리한 근권세균은 \( 5 \%(5 / 84) \)였다. 본 연구에서도 식물로부터 분리한 총 95개의 근권세균 중 25개로 \( 26 \% \) 의 근권세균이 ACC deaminase 활성을 가지고 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 기존에 보고된 연구 보다 높은 비율이었다.</p> <p>또한, 식물 종류에 따라서는 \(10 \sim 50\%\)의 근권세균이 ACC deaminase 활성을 가지고 있었고 서식지 별로는 근권토양에서 분리된 균주\((32.6\%)\)가 식물의 뿌리에서 분리된 균주\( (32.2\%)\)에 비해 큰 차이가 없었다. 이는 에틸렌이 생산되는 기작과 깊은 관계가 있다. 에틸렌은 식물체 내에서 L-methionine이 S-adenosyl-L-methionine (SAM)과 ACC 의 중간대사산물을 거친 후, 최종 대사산물인 에틸렌으로 분해된다. L-methionine이 SAM으로 전환되는 대사는 SAM synthetase에 의하여 이루어지며, 이렇게 생성된 SAM은 다시 ACC synthase에 의해서 ACC과 5'-methylthioadenosine으로 가수분해 된다. ACC는 ACC oxidase에 의해 최종적으로 ethylene, \( \mathrm{CO}_{2} \), cyanide로 분해된다. 이때 에틸렌의 중간대사산물인 ACC는 뿌리삼출물이 되어 식물 밖으로 배출되게 된다. 이러한 이유에서 근권토양과 뿌리 안에 ACC deaminase 활성을 가진 근권세균이 비슷하게 존재하는 것으로 생각된다.</p> <p>식물의 성장에 필수 원소인 철을 공급하는 역할을 수행하는 siderphores합성능력에 대해 평가하였다. Siderphores합성능은 양성과 음성으로 구분하여 균주 주변에 orange halo가 생기면 양성으로 평가하였다.</p> <p>Siderphores 합성능을 가지고 있는 PGPR의 비율을 비교하면 나리류에서 분리된 균주가 \( 47.6 \%(10 / 21) \)로 가장 높았으며, 소리쟁이, 속속이풀, 별꽃, 사초과 그리고 쑥에서 분리된 균주의 순서로 높았다(각각 \( 45.5 \%, 35.7 \%, 30.8 \%, 27.3 \% \) 그리고 \(21.4\%\)). 식물 별 근권토양에서 분리된 균주와 뿌리에서 분리된 균주로 비교하였을 경우에는 JS1RP, JS2RS, SH1RS가 각각 \( 50 \% \) (각각 \( 4 / 8,2 / 4,4 / 8) \)로 가장 높았으며, MH1RP가 \( 10 \%(1 / 10) \)로 가장 낮았다. 전체적으로 비교하였을 때에는 siderphores 합성능을 가지고 있는 PGPR의 비율은 근권토양에서 \(39.5\% (17/43)\), 뿌리에서 \( 34.6 \%(18 / 52) \)로 RS가 조금 더 높았다.</p> <p>일반토양에서 분리한 근권세균에서는 대략 \( 3.4 (4/116) \sim 13.3 \%(6 / 45) \)의 siderphores 합성능을 가지고 있는 반면에, 본 연구에서 분리한 균주는 높은 분포율을 보였다. 이는 바닷물에는 일반적으로 철분이 적고 해안 사구에는 유효한 형태의 철이 적기 때문에 일반토양에 비해 siderphores 합성능을 가지는 근권세균이 많을 것이라고 사료된다.</p> <p>IAA 생산능, ACC deaminase 활성 및 siderphore(s) 합성능을 동시에 가진 근권세균은 소리쟁이의 뿌리로부터 분리된 세균\((28.6\%)\)에서 가장 높았다. 서식지별로 분리하여 PGPA 3 가지를 모두 가지고 있는 근권세균은 근권토양(RS)은 \( 6.9 \% \) 그리고 식물뿌리는 \( 5.8 \% \) 로 나타났다.</p>