PGPR는 식물의 근권에 존재하면서 식물의 생장과 발달을 촉진하는 토양 미생물로, 인산 가용화, 질소 고정화를 통해 필요한 영양분 흡수를 촉진하여 식물 생장에 도움을 주는 것으로 알려져 있다. Arthrobacter 속, Bacillus 속, Pseudomonas 속, Streptomyces 속 등이 PGPR 균주로 보고되었으며, 이를 통해 질소를 생물체가 이용할 형태로 변화시키고 이를 통해 식물의 생장과 발달을 촉진하는 것이 가능하다.
<h1>서 론</h1> <p>식물 생장 촉진 근권세균(plant growth promoting rhizobacteria, PGPR)은 식물의 근권에 존재하면서 식물에 생장을 촉진하는 토양 미생물로, 식물의 생장과 발달에 직·간접적으로 도움을 준다. 직접적으로는 인산의 가용화, 질소 고정화를 통해 필요한 영양분 흡수를 촉진하여 식물 생장에 도움을 준다. 인산은 식물 필수영양소들 중에서 중요한 식물의 핵심 영양요소이면서 식물의 광합성 작용, 에너지 전달, 신호전달, 고분자물질의 생합성 등 모든 주요 대사 과정에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있으며, 지금까지 인산 가용화능을 가진 균주로 주로 Arthrobacter 속, Bacillus 속, Pseudomonas 속, Streptomyces 속 등이 보고되었다. 질소의 경우에는 생물체가 이용할 수 없는 형태로 가장 많이 존재하여 생체이용률이 현저히 떨어지지만, PGPR 균주를 이용하여 질소를 생물체가 이용할 수 있는 질산염 형태로 질소원을 제공한다. 그 외에도 siderophore 생성능, 식물성 호르몬의 일종인 indole-3-acetic acid (IAA)등을 생성하여 직접적으로 식물 생장에 도움을 준다. 그중에서도 siderophore의 경우에는 직· 간접적으로 식물이 생장하는 데 도움을 주는데, 불용성 \( \mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_{3} \) 의 화합물을 \( \mathrm{Fe}^{3+} \) 의 이온 형태로 변화시켜 직접적으로 식물 생장에 도움을 주며, 간접적으로는 근권 주위의 \( \mathrm{Fe}^{3+} \) 의 흡수의 경쟁에서 우위를 선점함으로써 식물병원성 곰팡이에 대하여 방제효과를 나타낸다. 이 외에도 간접적으로는 항생물질, 용균효소, 전신 유도 내성 등을 통해 식물이 생장하는 데 도움을 주는 것으로 알려져 있다. 식물성 호르몬인 에틸렌은 농업 품질관리에 중요한 역할을 하며, 식물이 생장 및 발달을 하는 동안에는 에틸렌의 수준이 \( 0.05 \mu l/ l \) 으로 낮은 편이지만, 식물이 노 화되는 과정에서, 또는 열매가 익어가는 동안에는 \( 100 \mu \mathrm{l} / \mathrm{l} \)이상의 에틸렌이 높은 수준으로 합성된다. 식물은 생장과 발달 과정에서 에틸렌의 영향을 받는다. 적정량의 에틸렌은 식물 생장의 초기 단계에서 발아와 생장에 도움을 주지만, 오히려 높은 수준의 에틸렌은 뿌리 신장의 저해를 일으키며,극심한 온도 변화, 수분, 자외선, 질병과 같은 환경 스트레스에 빈번하게 노출되면 에틸렌의 수준이 증가되어 노화와 세포의 손상이 가속화된다. 식물 생장 촉진 미생물에 의해서 생성되는 IAA와 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid(ACC) deaminase는 이러한 환경 스트레스와 연관되어 있다. IAA는 줄기의 신장에 관여하는 호르몬으로서 적정량의 IAA는 식물 생장을 촉진시키는 반면에, 고농도의 IAA는 에틸렌 전구체인 ACC의 합성을 유도하여 에틸렌 생성을 증가시키므로 뿌리 신장을 억제시키는 결과를 초래하기도 한다. 또한 PGPR 균주에 의해 생성되는 ACC deaminase는 에틸렌의 전구체인 ACC를 ammonia와 α-ketobutyrate로 분해하여 식물체 내의 에틸렌 수준을 낮춰 환경 스트레스를 완화시켜줌으로써 식물의 생장 촉진에 도움을 준다.</p> <p>따라서, 본 연구에서는 부산, 창원, 제주도 일대에서 채취한 토양과 뿌리로부터 인산 가용화능, 질소 고정능, IAA 생성능, siderophore 생성능 및 ACC deaminase 생성능을 갖는 미생물을 분리하고, 생리학적 특성 분석을 통해 식물이생장함에 있어 환경 스트레스로부터 식물을 보호하고 식물생장촉진 및 생물학적 방제 활성을 갖는 새로운 미생물을 탐색하고자 하였다.</p>