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Penicillium brevi-compactum을 이용한 면역억제제 Mycophenolic Acid 발효에서 탄소원 및 질소원의 영향
노용택,Rho, Yong-Taek 한국미생물학회 2011 미생물학회지 Vol.47 No.3
본 연구에서는 탄소원 및 질소원의 이용 패턴과 mycophenolic acid의 생성 패턴을 확인하기 위하여 먼저 5 L 발효조에서 mycophenolic acid 발효의 경시적 변화를 조사하였다. 그 다음에는 여러 가지 탄소원들이 세포 생장과 mycophenolic acid 생산에 미치는 효과를 조사하였다. 과당이 mycophenolic acid 발효에 가장 좋은 탄소원이었지만, 값이 고가인 단점이 있어서, 과당을 지니고 있는 설탕이 주성분인 당밀을 탄소원으로 사용한 결과 mycophenolic acid의 산업적 생산에 가장 좋은 것으로 확인되었다. 당밀을 첨가한 실험구는 포도당을 탄소원으로 사용한 대조구에 비하여 발효 생산성이 2배 이상 증가하였다. 양호한 세포 생장과 높은 mycophenolic acid 생산을 얻기 위하여 다양한 무기질소원과 유기질소원에 대한 실험을 실시하였다. 무기질소원들 가운데 요소는 암모늄 형태의 질소원을 천천히 공급함으로써 생장과 mycophenolic acid 생산을 저해하는 배양액의 급격한 pH 하락을 일으키지 않았다. 요소를 첨가한 실험구는 질산암모늄을 첨가한 대조구보다 발효 생산성이 3.6배 증가하였다. 카제인, 펩톤, casamino acid 같은 우유 단백질 유래 유기질소원들은 대조구에 비하여 mycophenolic acid 발효 생산성을 최고 3.4배까지 증진시켰다. 카제인의 가수분해물인 펩톤과 casamino acid는 mycophenolic acid 발효 생산성뿐만 아니라 세포 생장도 촉진하였다. Mycophenolic acid blocking the synthesis of xanthosine monophosphate is a nonnucleoside inhibitor of inosine monophosphate dehydrogenase. Therefore mycopholoic acid is a drug currently used as immunosuppressive agent in transplantation of heart, kidney and liver. Mycophenolic acid has been industrially produced through fermentation process by fungus Penicillium brevi-compactum. In this study, the profile of mycophenolic acid fermentation was observed in 5L-jar fermentor to investigate the utilization of carbon and nitrogen sources and the production of mycophenolic acid. It was investigated that what kind of carbon sources was better to cell growth and mycophenolic acid production. Fructose was the best carbon source for mycophenolic acid fermentation, but it is the most expensive one. Thereafter molasses containing sucrose as the supply source of fructose was confirmed to be the best carbon source for the industrial production. Use of molasses increased the fermentation yield of mycophenolic acid more than two times higher than glucose. It was confirmed that urea was the best inorganic nitrogen source, which did not give rise to sudden drop of culture pH. Addition of urea increased the fermentation yield of mycophenolic acid about 3.6 times higher than addition of ammonium nitrate as control. Casein, peptone and casamino acid originated from milk protein increased the fermentation yield of mycophenolic acid about 3.4 times higher than control. Peptone and casamino acid, which are casein hydrolysates, increased cell growth considerably as well.
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주요 잔디류와 화본과 식량 밭작물의 황색마름병원균 및 설부소립균핵병원균에 대한 저항성 평가
장석원,장태현,양근모,최준수,노용택,Chang, Seog-Won,Chang, Tae-Hyun,Yang, Geun-Mo,Choi, Joon-Soo,Rho, Yong-Taek 한국잔디학회 2010 한국잔디학회지 Vol.24 No.1
2008~2009 겨울 동안 강원도와 전라북도 소재 골프장에서 분리한 황색마름병원균(Rhizoctonia cerealis Van der Hoeven)과 설부갈색소립균핵병원균(이하 설부병원균)(Typhlua incarnata Lasch ex Fr.)에 대한 화본과 식물과 잔디 종(품종)의 저항성이 실내에서 평가되었다. 분리균주의 병원성 검정결과 대부분의 잔디와 화본과 식물에 병을 일으켰지만 균주간의 병원력 차이도 발견되었다. 황색마름 병균은 잔디의 지제부위를 통해 감염하여 연한 갈색의 원형 반점 증상을 보이다가 진전되면 적색을 띄다가 결국 진한 갈색의 증상으로 나타났다. 설부병 증상은 수침형 반점으로 시작해서 전체 식물체를 갈색으로 고사시켰는데, 대부분 감염부위에서 흰색의 균사체가 식물체와 토양을 뒤덮었고 진전되면 다양한 크기의 갈색과 검은색의 독특한 균핵을 형성하였다. 병 발생은 습실기간이 길어질수록 증가하는 경향이었다. 화본과 작물과 잔디의 종(품종)간에는 병원균의 병원력에 차이도 나타났으며 두 병원균에 대해 양적인 차이를 보였다. During 2008~2009 winter season, yellow patch and gray snow mold occurred on turfgrass plants in golf courses in Kangwon and Jeonbuk provinces, respectively. The fungi associated with the diseases were identified as Rhizoctonia cerealis Van der Hoeven and Typhlua incarnata Lasch ex Fr., based on the morphological characteristics of hyphae and sclerotia. R. cerealis and T. incarnata were pathogenic to most turfgrass and crop species tested. R. cerealis infected crown, stem and leaf tissue of the host plants, and the symptom was light yellow circular patch. Individual infected leaf near the margin of patch developed red color first and finally turn brown. The symptoms caused by gray snow mold pathogen are water-soaked spots, and became a watery soft rot. Infection parts became yellow and then turned brown followed by death of the whole plant. White mycelia were developed on higher petioles, leaves, and on soil where these plant parts lay, and black sclerotia of variable size and shape formed in the mycelial mass. All isolates tested were pathogenic on most turfgrass and crop plants, and significantly different in aggressiveness. Disease severity increased with longer snow cover days on target plants, suggesting that disease severity was expressed over snow cover days. There were significant differences in disease severity among the graminious species, and among cultivars within each species, indicating varying levels of susceptibility to R. cerealis and T. incarnata.
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식물병원성 진균에 항균 효과를 지닌 슈도모나스 균주의 항진균 활성 증진을 위한 배양조건의 최적화
장석원,최병진,홍점규,노용택,Chang, Seog-Won,Choi, Byung-Jin,Hong, Jeum-Kyu,Rho, Yong-Taek 한국미생물학회 2010 미생물학회지 Vol.46 No.3
골프 코스 잔디 뿌리부근의 토양으로부터 분리된 4종 Pseudomonas spp.의 배양조건과 잔디에 갈색마름병의 원인이 되는 R. solani와 동전마름병의 원인이 되는 S. homoeocarpa에 대한 항진균 활성을 조사하였다. 배양조건으로는 pH 7.0으로 $20-25^{\circ}C$에서 배양할 때 생육도 우수하며 양호한 항진균 활성을 나타내었다. 대량배양을 위한 기본배지로 King's B 배지를 사용하였으며 탄소원으로 sucrose를, 질소원으로 tryptone을, 무기염류로는 $K_2HPO_4$를 첨가하였을 때 균의 생육이 가장 우수하며 항진균 활성도 높았다. 갈색마름병과 동전마름병에 대해 전반적인 항진균 활성의 경우, 상대적으로 낮은 온도의 지역에서 생존하는 YUD-F군(P. mandelii와 P. fluorescens)의 Pseudomonas spp.가 YUD-O군(P. trivialis와 P. jessenii)의 Pseudomonas spp. 보다 항진균 활성이 보편적으로 넓게 작용하고 있음을 알 수 있다. 이는 지역별 평균 기온차가 각각의 Pseudomonas spp.의 최적 생육온도와 항진균 활성에 영향을 주고 있는 것으로 보여 진다. YUD-O군의 Pseudomonas spp.는 동전마름병에 대해 우수한 항진균성을 보이지만, 갈색마름병에 대해선 상대적으로 약한 항진균 활성을 보여주고 있다. To define the optimum conditions for the mass production of four antifungal Pseudomonas spp. isolated from soil, we have investigated culture conditions and effects of various nutrient sources on the bacterial growth and evaluated antagonistic activity against Rhizoctonia solani and Sclerotinia homoeocarpa, plant pathogens. The optimum temperature and pH for the growth of these isolates were determined as pH 7.0 and $20^{\circ}$ or $25^{\circ}C$, respectively. Sucrose, tryptone, and $K_2HPO_4$ generally were more adequate for better growth as carbon, nitrogen and mineral source, respectively. The nutrient sources were also found to be very effective for high antifungal activities against R. solani and S. homoeocarpa. It was elucidated that YUD-F group (P. mandelii and P. fluorescens), which inhabit regions at relatively low temperature, had more broad spectrum and higher antifungal activity than YUD-O group (P. trivialis and P. jessenii) generally against R. solani and S. homoeocarpa. It is thought that the differences of the average temperature in the various habitats of Pseudomonas spp. influence the optimal growth temperature and antifungal activity. Especially, Pseudomonas spp. of YUD-O group showed the better antifungal activity against dollar spot caused by S. homoeocarpa, but showed relatively weaker antifungal activity against brown patch caused by R. solani.
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Antagonistic Effects of Pseudomonas spp. against Turfgrass Pathogenic Soil Fungi
장석원,장태현,최병진,송정희,박경숙,노용택,Chang, Seog-Won,Chang, Tae-Hyun,Choi, Byung-Jin,Song, Jung-Hee,Park, Kyung-Sook,Rho, Yong-Taek Turfgrass Society of Korea 2009 한국잔디학회지 Vol.23 No.2
본 연구에서는 골프장에서 문제가 되는 주요 병의 방제가능한 생물학적 제제를 개발하기 위하여 실시하였다. 강원도 소재 골프장의 잔디 근권토양으로부터 채취한 100여개의 미생물로부터 4개의 길항 미생물을 선발하였다. 배지를 이용한 저지원 실험에서 4개의 균주는 한국 골프장에서 문제가 되고 있는 옐로우패취(Rhizoctonia cerealis), 브래운패취(R. solani AG-1(1B)), 동전마름병(Sclerotinia homoeocarpa), 그리고 설부갈색소립균핵병원균 (Typhula incarnata)에 대하여 효과적이었다. 옐로우패취, 브래운패취, 동전마름병을 대상으로 온실실험 결과, 4개의 균주는 병의 종류, 기주 식물체 및 병 발생 정도에 따라 효과가 달랐지만 한개 혹은 그 이상의 병에 대해 60% 이상을 방제가를 기록하였다. 4개의 균주는 생화학적 특성과 16S rRNA 분석을 통해 Pseudomonas spp.로 밝혀졌다. 현재 4개의 균주는 적정 배양조건과 제제화를 위한 연구 중에 있다. Bacterial isolates collected from rhizosphere of turfgrass showed strong in vitro antagonistic activities against a number of turfgrass soilborne pathogens such as Rhizoctonia cerealis, R. solani AG-1(1B), Sclerotinia homoeocarpa and Typhula incarnata. In vivo study, four bacterial isolates selected have control values over 60% against one or more turfgrass pathogenic fungi. The antagonistic effects of the bacterial isolates varied depending on fungal species, host plant, and disease pressure, indicating that control effects of the antagonists could be variable depending on field conditions. They were classified as belonging to the genus Pseudomonas species, based on morphological and biochemical characteristics as well as 16S rRNA analysis. The four bacterial isolates are under a study for finding proper cultural conditions and determination formulation type.
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장석원(Seog-Won Chang),김희동(Hee-Dong Kim),이은섭(Eun-Seob Yi),노용택(Yong-Taek Rho) 한국원예학회 2008 원예과학기술지 Vol.26 No.4
단호박 재배지에서 역병 발생에 대한 조사와 저항성 품종의 이용은 역병 관리에 기본적이고 실제적인 수단이 될 수 있다. 단호박 역병은 조사지역인 경기도 화성, 여주, 연천에서 정식 후 70일 경인 7월 상순부터 발생하기 시작하였다. 지역별로는 여주 지역이 20% 이상의 발병주율을 보여 가장 높았다. 재배방법에서는 노지재배에 비하여 덕재배에서 병 발생이 훨씬 낮았다. 재식방법에 따른 발병과율은 재식밀도가 높을수록 심하였다. 역병 발생은 지면과 가까운 과실의 중앙과 아랫 부분에서 높은 경향을 보였다. 역병 균주에 대한 단호박 품종 반응에서 관주접종에 비하여 분무와 줄기 상처 접종 시 병 발생이 심하였으며, 처리 균주간에 통계적으로 유의적인 차이가 관찰되었다. 역병 균주에 대한 품종의 실내 반응에서 고도의 저항성을 보인 품종은 존재하지 않았으나, 품종간 유의한 차이가 관찰되었다. 추후 다양한 환경이 제공되는 포장에서의 평가가 필요할 것으로 판단된다. Survey on incidence of Phytophthora rot and utilization of cultivar resistance to Phytophthora capsici Leon. could provide the basis for viable management strategy against the disease, a serious threat in squash (Cucurbita maxima Duch.) production. Our objectives were to survey the Phytophthora rot of squash caused by P. capsici in field and to evaluate squash cultivars or lines against the pathogen under a controlled condition. In Gyeonggi province, Phytophthora rot began to occur about 70 days after transplanting and continuously increased until harvest., It was more severe in creeping stem training method than upright one. Disease severity increased with planting density of squash plants. Fruit setting position significantly affected disease severity that lower fruits were severely infected than upper fruits. There were significant differences in virulence among isolates P. capsici, although they were quantitative. Disease index showed significant differences among squash cultivars or lines in their responses to P. capsici. Further studies under natural field conditions are required for further understanding of the interactions between P. capsici and squash cultivars.
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주요 잔디류와 화본과 식량 밭작물의 황색마름병원균 및 설부소립균핵병원균에 대한 저항성 평가
장석원(Seog-Won Chang),장태현(Tae Hyun Chang),양근모(Geun-Mo Yang),최준수(Joon-Soo Choi),노용택(Yong-Taek Rho) 한국잡초학회·한국잔디학회 2010 Weed & Turfgrass Science Vol.24 No.1
2008~2009 겨울 동안 강원도와 전라북도 소재 골프장에서 분리한 황색마름병원균(Rhizoctonia cerealis Van der Hoeven)과 설부갈색소립균핵병원균(이하 설부병원균)(Typhlua incarnata Lasch ex Fr.)에 대한 화본과 식물과 잔디 종(품종)의 저항성이 실내에서 평가되었다. 분리균주의 병원성 검정결과 대부분의 잔디와 화본과 식물에 병을 일으켰지만 균주간의 병원력 차이도 발견되었다. 황색마름 병균은 잔디의 지제부위를 통해 감염하여 연한 갈색의 원형 반점 증상을 보이다가 진전되면 적색을 띄다가 결국 진한 갈색의 증상으로 나타났다. 설부병 증상은 수침형 반점으로 시작해서 전체 식물체를 갈색으로 고사시켰는데, 대부분 감염부위에서 흰색의 균사체가 식물체와 토양을 뒤덮었고 진전되면 다양한 크기의 갈색과 검은색의 독특한 균핵을 형성하였다. 병 발생은 습실기간이 길어질수록 증가하는 경향이었다. 화본과 작물과 잔디의 종(품종)간에는 병원균의 병원력에 차이도 나타났으며 두 병원균에 대해 양적인 차이를 보였다. During 2008~2009 winter season, yellow patch and gray snow mold occurred on turfgrass plants in golf courses in Kangwon and Jeonbuk provinces, respectively. The fungi associated with the diseases were identified as Rhizoctonia cerealis Van der Hoeven and Typhlua incarnata Lasch ex Fr., based on the morphological characteristics of hyphae and sclerotia. R. cerealis and T. incarnata were pathogenic to most turfgrass and crop species tested. R. cerealis infected crown, stem and leaf tissue of the host plants, and the symptom was light yellow circular patch. Individual infected leaf near the margin of patch developed red color first and finally turn brown. The symptoms caused by gray snow mold pathogen are water-soaked spots, and became a watery soft rot. Infection parts became yellow and then turned brown followed by death of the whole plant. White mycelia were developed on higher petioles, leaves, and on soil where these plant parts lay, and black sclerotia of variable size and shape formed in the mycelial mass. All isolates tested were pathogenic on most turfgrass and crop plants, and significantly different in aggressiveness. Disease severity increased with longer snow cover days on target plants, suggesting that disease severity was expressed over snow cover days. There were significant differences in disease severity among the graminious species, and among cultivars within each species, indicating varying levels of susceptibility to R. cerealis and T. incarnata.
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발효, 세포배양, 생물공정 Tolypocladium inflatum을 이용한 Cyclosporin A 발효에서 아미노산과 유기질소원의 영향
김정근 ( Jeong Keun Kim ),이병규 ( Byung Kyu Lee ),장석원 ( Seog Won Chang ),박용덕 ( Yong Deok Park ),노용택 ( Yong Taek Rho ) 한국미생물생명공학회 2009 한국미생물·생명공학회지 Vol.37 No.2
Cyclosporin, an immunosuppressant, is a representative group of biologically active secondary metabolites produced by the fungus Tolypocladium inflatum. The amount and ratio of cyclosporin derivatives in the culture broth are an important factors for the production of cyclosporin A and the purification in the industrial process. Therefore, we studied the effect of amino acids and complex organic nitrogen sources using Tolypocladium inflatum mutants on the productivity of cyclosporin A and the ratio of cyclosporin derivatives. Overproducing mutant YHC-004 having seven times higher productivity than mother strain`s could be obtained through the artificial mutation by UV irradiation. The concentration and kind of organic nitrogens and amino acids shows the profound effect on the productivity of cyclosporin A and ratio of cyclosporin derivatives. As a result, it was possible to raise the productivity and the ratio of cyclosporin A up to 3,430 mg/L and 93% respectively, but on the other hand the other cyclosporin derivatives decreased less than 2% in the culture broth.
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