생물적 방제균 Bacillus amyloliquefaciens LM11의 유래 생물계면활성물질과 항균활성과의 상관관계

강범용,김용환,남효송,김영철,Kang, Beom Ryong,Kim, Yong Hwan,Nam, Hyo Song,Kim, Young Cheol 한국식물병리학회 2017 식물병연구 Vol.23 No.2

장수풍뎅이 유충의 장내세포에서 분리한 Bacillus amyloliquefaciens LM11은 surfactin, iturin, fengycin 같은 biosurfactants lipopeptide를 생산하여 식물병원성 곰팡이의 성장을 강하게 억제하였다. LM11균주 성장단계에 따라 biosurfactant 생산과 surface tension은 상당히 유의한 차이가 있었다. 항균 물질인 surfactin, iturin, fengycin의 생합성 유전자는 정지기에 도달하면서 집중적으로 발현되었고 그 생산량도 높았다. 또한 LM11균주를 제거한 배양 상등액 함량의 농도에 따라 고추 탄저병원균의 포자발아와 높은 부의 상관관계가 있었다(R=0.761, P<0.001). 식물병원성 곰팡이의 균사 생장억제를 위한 최소 surface tension 수준은 38.5 mN/m였다(R=0.951-0.977, P<0.001). 본 연구 결과는 B. amyloliquefaciens LM11의 biosurfactant가 식물병에 대한 생물학적 방제에 중요한 항진균 대사물질로 작용하며, 배양액의 surface tension 측정은 생물학적 방제제의 최적 사용을 위한 기초 지표로 사용될 수 있음을 보여 주었다. Bacillus amyloliquefaciens LM11 was isolated from the feces of larvae of the rhino beetle and showed strong antifungal activities against various phytopathogenic fungi by producing biosurfactants. In this study, our overall goal was to determine relationship between biosurfactants produced from the LM11 strain and its role in growth inhibition of phytopathogenic fungi. Production and expression levels of B. amyloliquefaciens LM11 biosurfactants were significantly differed depending on growth phases. Transcriptional and biochemical analysis indicated that the biosurfactants of the LM11 strain were greatly enhanced in late log-phase to stationary phase. Inhibitions of phytopathogenic mycelial growth and spore germination were directly correlated (P<0.001, R=0.761) with concentrations of the LM11 cell-free culture filtrates. The minimum inhibitory surface tension of the culture filtrate of the B. amyloliquefaciens LM11 grown in stationary phase to inhibit mycelial growth of the phytopathogenic fungi was 38.5 mN/m (P<0.001, R=0.951-0.977). Our results indicated that the biosurfactants of B. amyloliquefaciens LM11 act as key antifungal metabolites in biocontrol of plant diseases, and measuring surface tension of the cell-free culture fluids can be used as an easy indicator for optimal usage of the biocontrol agents.

리보플라빈을 함유한 바이오닥터™ 처리에 따른 벼 도열병과 흰잎마름병 억제효과

강범용,한송희,김철홍,김영철 한국식물병리학회 2016 식물병연구 Vol.22 No.3

리보플라빈을 함유한 바이오닥터^TM 처리에 따른 벼 도열병과 흰잎마름병 억제효과

강범용,한송희,김철홍,김영철,Kang, Beom Ryong,Han, Song Hee,Kim, Chul Hong,Kim, Young Cheol 한국식물병리학회 2016 식물병연구 Vol.22 No.3

쌀은 세계에서 가장 중요한 작물 중의 하나이지만 충분한 비타민을 제공하지 않고, 벼 도열병과 흰잎마름병은 전 세계적으로 가장 큰 피해를 주고 있는 병해이다. 리보플라빈, 비타민 B2는 인간의 건강에 필수적인 영양소이며, 식물의 병원균에 대한 식물의 방어 활성화로 알려져 있다. 본 연구에서는 BioDoctor (Hyunnong Co., Ltd., Gokseong, Korea)라는 리보플라빈 기반 제품을 벼에 경엽살포했을 때, 주요 병해에 대한 저항성 유도 및 벼 체내에 비타민 함량이 증가되는지에 대한 가능성을 조사하였다. 온실검정에서 BioDoctor 제품 500배와 1,000배로 희석하여 경엽처리 결과 벼 도열병과 흰잎마름병에 대해 현저한 병 저항성을 유도하였다. 또한, BioDoctor를 처리한 알곡과 잎에서 통계적으로 유의한 수준으로 리보플라빈 함량이 검출되었다. 본 연구는 비타민인 리보플라빈이 함유된 BioDoctor가 벼 도열병과 흰잎마름병에 대해 병 저항성을 유도할 뿐만 아니라 쌀 곡류 내에 비타민 함량을 증가시키는 큰 잠재력을 가지고 있는 것으로 나타났다. Rice bacterial blight and blast are devastating rice diseases in worldwide. Riboflavin, vitamin B2, is an essential nutrient for human health, and is known to be as a growth regulator and as a plant defense activator against pathogens in plants. In this study, we investigated possibility of increasing internal vitamin B contents and inducing resistances against rice diseases by external foliar application of a riboflavin-based formulator called BioDoctor. In planta bioassay indicated that pretreatment of the foliar application of 1,000-fold or 500-fold diluted BioDoctor significantly induced disease resistance against rice blast and bacterial blight. In addition, about four fold higher levels of riboflavin contents were detected in the BioDoctor treated rice grain and stem compared to those of untreated rice. Our results indicated that foliar application of the riboflavin has a great potential to control plant diseases and to enhance internal vitamin contents in rice.

Paenibacillus polymyxa KB16 바이오프로세스 생산성에서 배양 영양소 키토산의대사유도기전에 의한 항진균 향상 효과

강범용 ( Beom Ryong Kang ),최준석 ( Jun-seok Choi ),신혜민 ( Hye-min Shin ),류광록 ( Gwang Rok Ryu ),정우진 ( Woo-jin Jung ) 한국키틴키토산학회 2022 한국키틴키토산학회지 Vol.27 No.4

벼 재배지의 토양에서 Paenibacillus polymyxa(Pp) KB16를 분리하였고, 16S ribosomal RNA 염기서열 분석과 계통수 분류에 의해 동정되었다. 본 연구는 분리동정된 Pp KB16의 생물공정 생산성에서 배양 영양원인 키토산의 대사산물 생성 유도와 향상 기작을 규명하였다. Pp KB16 생육에서 키토산 0.1%와 0.3% 농도 범위내에서 biosurfactant 생산과 biofilm 형성 유도에 정의 상관관계가 있었다. 특히, 키토산 0.1%는 surfactin lipopeptide와 chitosanase 생산에 직접적으로 관여하는 유전자가 6.6배와 5.0배 이상의 높은 수준으로 발현되었다. 또한 배양 7일 동안 chitosanase의 현저한 증가 유도와 31.6 kDa을 포함하는 효소 활성이 SDS-PAGE gel에서 발현되었다. 키토산을 이용한 Pp KB16의 항진균 및 효소 활성은 Rhizoctonia solani에 대한 67% 이상의 균사생육저지와 오이 모잘록병에 대해 오이 유묘에서 62% 이상의 방제효과로 향상시켰다. 이러한 결과는 키토산 배양 기질의 선택이 Pp KB16 균주에 의한 2차 대사산물 생산에 상승적으로 영향을 미치고 결과적으로 항진균 활성에 영향을 미치는 것을 확인하였다. Paenibacillus polymyxa(Pp) KB16 was isolated from rice fields, and identified by 16S ribosomal RNA sequencing and phylogeny. The purpose of this study is to investigate the mechanism of induction and improvement of metabolite production of chitosan, a culture nutrient, in the productivity of Pp KB16 bioprocess. In Pp KB16 growth, there was a positive correlation between biosurfactant production and biofilm formation induction within the 0.1% and 0.3% chitosan concentration ranges. In particular, in 0.1% of chitosan, genes directly involved in the production of surfactin lipopeptide or chitosanase were expressed at 6.6-fold or 5.0-fold higher levels. In addition, chitosanase induction and enzyme activity including 31.6 kDa were significantly increased by SDS-PAGE for 7 days of culture. Pp KB16 cultured with chitosan substrate inhibited the mycelia growth of Rhizoctonia solani by more than 67%, and showed more than 62% control effect on damping-off in cucumber seedlings. Overall, the results of this study show that the selection of the chitosan culture substrate synergistically affects the production of secondary metabolites by the Pp KB16 strain and consequently affects the antifungal activity.

Bacillus amyloliquefaciens PPL과 식물추출 혼합 제형의 식물병(토마토 시들음병, 고추 탄저병, 벼 잎집무늬마름병)과 흡즙성 해충(점박이응애, 복숭아혹진딧물)에 대한 실내활성 검정

강범용(Beom Ryong Kang),김선암(Sun Am Kim),박준성(Joon Seong Park),김영철(Young Cheol Kim) 한국농약과학회 2019 농약과학회지 Vol.23 No.2

Bacillus amyloliquefaciens PPL과 식물추출물의 혼합 제형과 유효성분 Fengycin에 의한 토마토 시들음병 방제

강범용(Beom Ryong Kang),정우진(Woo-Jin Jung),박준성(Joon Seong Park) 한국농약과학회 2020 농약과학회지 Vol.24 No.2

배추 파밤나방 요방제 수준 설정

김선곤,김도익,강범용,박종대,최경주 한국응용곤충학회 2008 한국응용곤충학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.10

배추에서 파밤나방 요방제수준을 설정하기 위해 2007년 8월 28일, 9월 12일 배추를 정식하고 정식 5일째에 파밤나방 1~2령을 10, 20, 40, 60마리/100주 씩 접종하여 시험한 결과는 다음과 같다. 파밤나방의 접종시기별 피해엽율을 보면 정식 5일째(1차 접종)에 20주에 40마리 접종 시 9월 7일에 33.5%의 피해엽율로 가장 높았으며 5마리 접종시 10.9%로 나타났다. 정식 20일째에 접종(2차 접종)한 경우 9월 7일에 20.5%의 피해엽율로 높았으나 1차 접종 보다는 낮았으며 또한 10마리 접종구에서도 7.5%로 1차 접종 때보다 아주 낮았다. 파밤나방 무처리시 수량은 3,495.2kg/10a이었으며 1차 40마리 접종에서 수량은 1,774.2kg/10a로 수량감소율은 49.2%였으며 2차 접종에서는 수량 2,220.5kg/10a로 수량 감소율은 36.5%였다. 파 파밤나방의 유충밀도와 수량감소율과의 관계는 정식 5일은 Y=-43.474x + 3419.6(R2 = 0.9698), 정식 20일에는 Y=-32.977x + 3518.9(R2 = 0.9928)로 배추재배 시 정식 5일째 요방제 수준은 20주당 1.8마리이며, 정식 20일에 발생하는 경우 20주당 4.6마리였다. 파밤나방 접종밀도에 따른 피해율과 수량감소율의 관계는 정의 상관을 나타내어 피해가 클수록 수량 감소율도 크게 나타나 대파의 수량에는 파밤나방의 피해가 크게 작용한 것으로 판단되었다.

제충국과 멀구슬을 이용한 주요해충 방제효과 및 벼멸구 방제를 위한 살포간격과 횟수 결정

김선곤,김도익,강범용,고숙주,최경주 한국응용곤충학회 2008 한국응용곤충학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.10

제충국과 멀구슬을 이용하여 주요해충의 살충효과를 검정하고 벼멸구 방제를 위해 멀구슬과 제충국을 중심으로 시제품을 만들어 살포횟수를 조사한 결과, 벼멸구의 살충율은 멀구슬은 95.4%, 제충국은 89.4%로 살충효과가 아주 높았다. 이들 제품에 창포를 혼합한 결과 멀구슬+창포에서는 97.0%로 효과가 약간 올라갔으나 제충국+창포에서는 오히려 효과가 떨어져 72.7%로 낮게 나타났다. 점박이응애에 대해서 멀구슬, 제충국, 멀구슬+창포 추출물에서 95% 이상의 살비효과를 보여 우수하였으나 제충국+창포는 역시 효과가 떨어져 77.9%에 불과하였다. 원예작물 난방제 해충인 담배거세미나방에 대해서는 제충국과 멀구슬 시제품이 66.7%와 59.8%로 효과가 있었으며 혼합의 경우 오히려 효과가 떨어졌다. 제충국+창포, 멀구슬+창포로 만든 시제품을 가지고 살포회수에 따른 일자별 생충수를 조사한 결과 1회 살포에 있어서 22일 후에는 급격히 밀도가 늘어나는 경향이었으나 3회 살포 시에는 38일까지 낮은 밀도를 유지하였다. 또한 살포 간격별로는 제충국+창포혼합 추출물은 7일, 간격으로 살포한 경우는 3회 살포 후 3주까지 이들 시제품 모두 7일 간격으로 3회 처리한 경우에는 38일째까지 밀도를 억제시켰다. 그러나 14일 간격으로 3회 살포할 때는 살포간격이 길어서 38일 후에는 밀도가 급격히 높아졌다. 멀구슬에 창포를 혼합한 경우에는 7일 간격으로 살포한 때 80% 이상의 효과를 보였으나 10일과 14일에서는 약간 떨어졌다. 제충국에 창포를 혼합한 시제품에서는 살포간격에 관계없이 방제가가 다른 시제품에 비하여 떨어졌다.

딸기 해충방제를 위한 멀구슬과 제충국 시제품의 천적 독성 및 포장 방제

김도익,김선곤,강범용,김진섭,김상수 한국응용곤충학회 2008 한국응용곤충학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.10

유기재배 딸기 해충 방제를 위해 제충국과 멀구슬 추출물의 살충효과를 확인하고 천적에 대한 독성과 함께 방제체계를 확립하기 위해 포장에서 시험한 결과는 다음과 같다. 점박이응애에 대한 살비율은 5개의 시제품 중 멀구슬 2번이 처리 5일째에 99.6%로 가장 높았으며 목화진딧물에 대해서는 1회 살포보다는 7일간격으로 2회 살포시 14일째까지 90% 정도의 살충효과를 나타내었다. 기생천적인 온실가루이좀벌, 황온좀벌, 콜레마니진디벌, 어비진디벌의 부화율은 제충국, 멀구슬 시제품 모두 28.4~43.3%로 낮게 나타났으며 포식성 천적에 대한 독성은 칠레이리응애는 제충국 93.3%, 멀구슬 100%의 살충율을 나타내었으며 애꽃노린재는 54.2~68.2%의 살충율을 나타내어 천적 방사시에는 주의를 요하였다. 딸기 포장에서 시제품 처리 방법에 의한 점박이응애 밀도 변화를 보면 멀구슬을 먼저 살포하고 이후에 제충국이나 멀구슬을 일주일 간격으로 살포하는 방법이 밀도를 줄이는 방법으로 나타났다. 시제품 살포전 천적을 방사하여 점박이응애를 방제하는 방법은 제충국의 경우 8일째에 밀도가 7.1~15.2%로 내려가지만 이후 급격히 증가하여 천적을 방사하여도 밀도를 억제할 수 없었다. 그러나 멀구슬은 8일째에 3처리 모두 밀도가 떨어져 발생하지 않았지만 천적 역시 영향을 받아 밀도가 감소하였다. 시제품 살포후 천적을 방사하여 점박이응애를 방제하는 방법은 제충국의 경우 밀도를 억제할 수 없었다. 그러나 멀구슬은 8일째에 3처리 모두 밀도가 떨어졌으며, 천적은 1일째에는 영향을 받지 않아 밀도를 유지 하였다. 그러나 이후 점박이응애의 밀도가 감소하므로 역시 영향을 받아 밀도가 감소하여 점박이응애를 효과적으로 방제하기 위해서는 먼저 생물농약을 처리한 이후 천적을 방사하는 것이 효과적인 것으로 판단되었다.

전남지역 유기 딸기재배지에서 제충국과 멀구슬 추출물을 이용한 점박이응애 방제 및 천적에 대한 독성

김도익,김선곤,강범용,고숙주,김진섭,김상수 한국유기농업학회 2009 韓國有機農業學會誌 Vol.17 No.2

This experiment was conducted to investigate the effect of plant extracts, Chrysanthimum cinerariefolium and Melia azedarach to natural enemies and management of two spotted spider mite, Tetranychus urticae in organic strawberry fields in Jeonnam area. Plant extracts were highly toxic against Phytoseiulus persimilis, but low against Orius laevigatus. In the residual effect against Phytoseiulus persimilis, C. cinerariefolium showed lower level than M. azedarach which safe at least 1 day after spray. Emergence rates of parasitoids were about 40% at seven days after spray. Eretmocerus eremicus has very low emergence rate in treatment of M. azedarach, so it should release after spray of M. azedarach. To control of T urticae C. cinerariefolium (CC) sprayed first and then sprayed C. cinerariefolium or M. azedarach (MA) for two and three times at a week interval. In the treatment of CC+MA and CC+CC+MA, the density of T urticae was inhibited by 15th day but increased afterward. In CC+MA+CC, that of T urticae inhibit from 8 days but also increased after 15th day. In case of spray M. azedarach (MA) first, the treatment of MA+CC, MA+MA+CC, MA+CC+MA suppressed T urticae from the first day so the densy of T urticae maintained low level to 30 days after spray. It suggested that M. azedarach should spray first and then alternative spray. When C. cinerariefolium sprayed before and behind to release of P. persimilis, the density of P. persimilis maintained unchanged but could not suppress T. urticae after 8 days which T. urticae increase time. When M. azedarach sprayed, the density of T. urticae rapidly decreased. It was accompanied with P persimilis so T. urticae did not occur at 8 days after treatment.