인산의 형태로 축적되는 문제를 해결하는 수단으로 불용성 인산의 가용화 능력을 가진 인산 가용화 균을 이용한 환경친화형 생물비료인 미생물처리제 (biofertilizers)를 개발하려는 노력은 꾸준히 이루어져 왔다. 이에 더해 난용성 인산염을 효율적으로 분해하여 인산질 비료성분을 충분히 공급해주는 토양미생물의 탐색과 biofertilizers의 개발이 필요하며, 본 연구에서는 ATCA를 첨가한 미생물처리제 "BIOACTIVE"의 식물생장 촉진 능력을 검증하여 미생물 비료의 개발과 실용화를 위한 기초자료를 확립하고자 실시하였다. 인산가용화균 \( 0.1 \% \), ATCA \( 20 \% \), 첨가물로 아미노산 분말 \( 80 \% \)를 혼합, BIOAVTIVE 시제품을 제조하여 재배시험에 활용하였다.
<h1>서론</h1> <p>아미노산이 식물에 미치는 영향에 대해서는 깊이 있는 연구가 진행 되지는 못했지만, 아미노산을 유일한 질소원으로 하여 식물을 키웠을 경우, 염기성 아미노산인 Glutamine, Asparagine, Arginine, Citrulline, Ornithine 등은 화학비료 상태의 암모니아나 질산을 질소원으로 하였을 경우보다 생육이 좋아지는 아미노산의 효과가 알려져 있다. 식물생장촉진 미생물이 생산하는 대표적인 식물호르몬인 옥신(auxin)은 Tryptopan에서 유래된 물질로서 이 계열의 indole-3-acetic acid (IAA)는 식물생장촉진을 위한 다양한 생리적 기능을 유도한다고 잘 알려져 있다. 황 함유 아미노산인 Cystine과 Methionine은 냉해, 일조부족으로 인한 생리장해 극복에 효과가 있고, Leucine은 과색의 촉진, Arginine은 병원균 생육억제, Glycine과 Alanine은 당도 증가, Proline은 생식생장에 효과가 있는 것으로도 알려지고 있다. Cysteine 보다 더욱 안정화된 유도체인 N-acetyl-thioproline (ATCA)를 이용한 식물생리활성 능력의 확인은 농가의 소득 증가와 아울러 농업 발전에 기여하는 바가 클 것으로 생각된다.</p> <p>토양 중에는 식물이 이용할 수 없는 불용성 인산의 형태로 축적되는 문제를 해결하는 수단으로 불용성 인산의 가용화 능력을 가진 미생물을 이용한다. 이렇게 불용성 인산의 이용으로 식물의 생장을 축진시키는 긍정적인 효과를 보여주는 인산 가용화 균을 이용한 환경친화형 생물비료인 미생물처리제 (biofertilizers)의 개발노력은 부단후 이루어져 왔으며, 인산의 흡수를 증대시켜 작물의 수량증가를 보여준 연구결과도 잘 알려져 있다.</p> <p>환경보전을 위한 노력으로 화학비료의 사용 제한이 심화될 것으로 판단되기 때문에 난용성 인산염을 효율적으로 분해하여 인산질 비료성분을 충분히 공급해줄 수 있는 토양미생물의 탐색과 biofertilizers의 개발은 시급히 해결해야 할 과제다. 그러나 알려진 인산가용화 미생물을 이용한 미생물처리제의 개발 에서는 장기간 안정적인 생존 상태를 유지시키기는 제품의 개발이 커다란 문제점으로 대두되기도 한다.</p> <p>따라서 본 연구는 난용성 인산염을 가용화 미생물의 적용범위 확대를 위하여 ATCA를 첨가한 미생물처리제를 제조하였다. 이 미생물처리제 "BIOACTIVE"의 식물생장 촉진 능력을 검증 함으로써 미생물 비료의 개발과 실용화를 위한 기초자료를 확립하고자 실시하였다.</p> <h1>재료 및 방법</h1> <h2>ATCA의 제조 및 분석</h2> <p>L-cysteine 염산염 1수화물 \( 400 \mathrm { ~kg } \) 을 증류수 \( 400 \mathrm { ~kg } \) 에 녹이고, 교반 하면서 \( 35 \% \) 포르말린 \( 195 \mathrm { ~kg } \) 을 서서히 투입하면서 \( 20 ^ {\circ } \mathrm { C } \) 이하를 유지하면서 8시간 이상 반응을 시킨다. 반응이 완료되면 이 반응액에 무수초산 \( 233 \mathrm { ~kg } \) 을 천천히 투입하면서 \( 80 ^ {\circ } \mathrm { C } \)이하에서 아세틸레이션을 시킨다. 이후 반응 액은 농축하여 생성된 ATCA를 회수하였다. HPLC 분석은 ThermoHypersil BDS Cl8 \((250 \times 4.6 \mathrm { ~mm } , 5 \mathrm { ~u } ) \) 컬럼을 \( 40 ^ {\circ } \mathrm { C } \)로 설정하여 사용하였으며, Waters사의 UV detector (2487)를 이용해서 \( 220 \mathrm { ~nm } \)에서 측정하였다. 이동상으로는 acetonitrile과 \( 0.1 \% \) trifluoroacetic acid 를 60:40의 비율로 혼합하여 \( 0.7 \mathrm { ~ml } / \mathrm { min } \)으로 흘리며 분석하였다.</p> <h2>미생물처리제 BIOACTIVE의 제조 및 안정성 시험</h2> <p>실험실 보관 균주 Bacillus sp. HR 1019 (KACC 91711P)를 전 배양하여 \( 10 \mathrm { ~ml } \) 를 2 1 삼각 플라스크에 멸균시켜 준비한 \( 700 \mathrm { ~ml } \) 의 LB (yeast extract \( 5 \mathrm { ~g } \), \( \mathrm { NaC1 } ~5 \mathrm { ~g } \), sucrose \( 1 \mathrm { ~g } / \mathrm { l } \) )에 접종한 후 \( 37 ^ {\circ } \mathrm { C } , 180 \mathrm { ~rpm } \)의 속도로 24시간 동안 진탕 배양하였다. 본 배양은 전 배양한 배양액을 100 1 용량의 생물 배양기에 멸균시켜 준비한 70 1 의 동일배지에 \( 1 \%( \mathrm { v } / \mathrm { v } ) \) 를 접종하여 전 배양과 동일한 방법으로 2일간 배양하였다. 배양액에 \( 700 \mathrm { ~g } \) 의 탈지분유를 넣어 충분히 교반 후 원심분리하여 집균을 하였다. 집균된 균체를 적당한 양의 멸균수에 녹이고, 동결건조 용기에 넣어 \( -70 ^ {\circ } \mathrm { C } \) 냉동고에서 overnight 시킨다. 동결된 균주를 동결건조기에 넣어서 수분을 완전히 증발시키고, 전체 중량 대비 인산가용화균 \( 0.1 \% \), ATCA \( 20 \% \), 첨가물로 아미노산 분말 \( 80 \% \)를 혼합하여 제조한 것을 BIOACTIVE 시제품으로 하였다. 제조한 시제품의 안정성을 확인하기 위하여 가혹시험을 실시하여 제품의 유통기한이 1년 이상이 되는 것을 시제품으로 재배시험에 활용하였다.</p>