독도에 서식하고 있는 까마중 근권으로부터 포자형성세균 27종과 질소고정세균 17종으로 총 44종의 분리균을 얻어, PGPR로써의 특성을 알아보기 위해 식물생장호르몬인 옥신 생산능, 인 가용능, 그리고 siderophore 생성능을 조사하였는데, 특히 KUDC1013, KUDC1027, 그리고 KUDC1069는 이러한 기능을 모두 가진 다기능 식물생장촉진 균주로 확인되었다. 분리균들의 직접적인 식물생장촉진 효과 및 간접적으로 식물 내병성에 미치는 영향에 대해 알아보고자 담배에 적용하여 실험한 결과, KUDC1009는 직접적인 식물생장촉진 효과와 ISR 활성 효과를 모두 나타내어서 PGPR로써 매우 적합할 것으로 생각된다.
<h1>결과 및 고찰</h1> <h2>독도의 야생 까미중 근권세균의 분류</h2> <p>동도에 서식하고 있는 까마중 근권으로부터 포자형성세균27종과 질소고정세균 17종으로 총 44종의 분리균을 얻었다.3~4차례에 걸친 순수 분리과정을 통해 육안으로 관찰하였을때, 군락의 크기, 형태, 색깔 등의 차이를 보이는 개체를 분리 선별하였다.</p> <h2>분리균의 식물생장호르몬 생산 능력</h2> <p>PGPR로써의 특성에 대해 알아보기 위해 분리된 44종의균주를 대상으로 식물생장호르몬인 옥신 생산능을 조사하였다. 옥신은 대표적인 식물생장촉진호르몬으로써 식물에서 줄기 신장 생장 촉진, 뿌리 형성 촉진, 과실의 생장 촉진, 세포분열촉진 등과 같은 생리 작용을 가지고 있어 식물이 생장하는데 도움을 준다[6, 25]. 식물 체내에서도 옥신을 합성할수 있음에도 외부에서 공급되는 옥신에 대하여 생리적 활성을 나타낼 수 있다[19, 36]. 총 44종의 분리균 중에서 \(10\mathrm{μg/mL}\) 이상의 옥신을 생산하는 균주는 19종으로, 전체의 \( 44.2\% \)가 옥신을 생산할 수 있는 능력을 가지고 있다. 분리균들의옥신 생산량은 최소 \(10.04\mathrm{μg/mL}\)에서 최대 \(30.75\mathrm{μg/mL}\)로 확인되었다. 이는 독도 까마중 근권에 존재하는 미생물들이 옥신 호르몬을 생산함으로써 까마중의 생장을 촉진시키는데 도움을 줄 것으로 생각된다.</p> <h2>분리균의 인 가용 능력</h2> <p>분리균들이 난분해성 인을 분해할 수 있는지 조사하기 위해 인 가용 능력 실험을 수행하였다. 총 44종의 분리균 중에서 8종의 균주들이 NBRIP 한천 배지에서 clear zone을 형성하는 것을 확인할 수 있었다. 인은 식물의 생장및 발달에 필요한 영양분 중 가장 중요한 요소 중 하나이다. 특히 가용성의 인은 자연 생태계에서 제한된 미네랄영양분이다. 인 가용 능력을 가진 분리균들은 영양분이 부족한 독도의 토양에서 까마중이 이용하기 어려운 난분해성인을 분해하여 이용 가능한 영양분으로 만들어줌으로써 식물 생장에 도움을 줄 것으로 추측된다.</p> <h2>분리균의 siderophore 생산 능력</h2> <p>분리균들의 식물병원균 억제력을 검증하기 위해 억제기작중 하나인 siderophore 생산성을 조사하였다. 총 44종의 분리균 중에서 13종의 균주에서 CAS blue 한천 배지의 색이매우 뚜렷하게 오렌지색으로 변하는 것을 확일할 수 있었다. 근권세균이 생성하는 siderophore는 철 이온을 선택적으로 흡수하여 병원균의 철이온 흡수를 방해함으로써길항적으로 작용하여 병원균을 사멸시킨다. 이를 이용하면 까마중에 병원균이 감염되는 것을 방제할 수 있을 것이다. 특히 KUDC1013, KUDC1027, 그리고 KUDC1069는옥신 생성능, 인 가용능, 그리고 siderophore 생성능을 모두가진 다기능 식물생장촉진 균주로 확인 되었다.</p> <h2>담배에서 식물생장촉진 효과 및 전신유도저항성 효과</h2> <p>분리균들의 직접적인 식물생장촉진 효과 및 간접적으로식물 내병성에 미치는 영향에 대해 알아보고자 야생 까마중과 같은 가지과식물인 담배에 적용하였다. 분리균 현탁액처리 2주 후 담배의 생장을 비교했을 때 Fig. 1에서 보이는것처럼 KUDC1017 처리구는 GB03 처리구 보다 잎의 크기가 약간 작지만, KUDC1009 와 KUDC1016 처리구에서는 PGPR 균주로 널리 알려진 GB03 처리구에 비하여확연한 생장촉진효과를 확인 할 수 있었다. KUDC1009와 KUDC1017는 16S rDNA 염기서열 분석을 통해 같은Ochrobactrum lupini 로 부분 동정되었고, KUDC1009이KUDC1017보다 더 나은 식물생장촉진 효과를 나타내었다.</p> <p>분리균들에 의한 식물생장촉진의 간접적 기작인 ISR 유도효과 검증을 위해 담배에 가장 흔히 발병하는 담배짓무름병균(Erwinia carotovora subsp. carotovora strain SCC1)현탁액을 접종하여 대조군과 병징을 비교하였다. 대조군을 제외한 분리균 처리구 8개 중에서 KUDC1017를 제외한 대부분의 경우 음성대조군보다 낮은 병징 수치를 보이는 것으로 보아 7종 모두 ISR 활성을 나타내는 것으로 확인되었다. 특히 KUDC1015의 경우 BTH보다 오히려 더 낮은수치를 보임으로써 담배에서 높은 ISR 활성을 나타냄을 알수 있었다. 식물의 저항성이 유도되면 생장에 필요한 영양분이나 미네랄 자원을 저항성 기작에 이용하기 때문에 식물생장이 저해된다. 하지만, KUDC1009는 직접적인 식물생장촉진 효과와 ISR 활성 효과를 모두 나타내는 것으로 보아 PGPR로써 매우 적합할 것으로 생각된다.</p>