광합성세균 Rhodobacter capsulatus 21NNW008의 배양 특성과 친환경 오이 생육촉진 효과 = Incubation Characteristics and Growth Promotion Effect of Rhodobacter capsulatus 21NNW008 on Cultivating Cucumbers Eco-Friendly

국문 초록 (Abstract)

광합성세균은 논, 호수, 하천 등지에 존재하는 미생물로 기본적으로 빛 에너지를 이용하여 생장하고 여러 무기물과 유기물을 이용하여 다양한 대사산물을 생성한다. 광합성세균이 생성하는 옥신 중 대표적인 IAA(indole-3-acetic acid)는 뿌리와 줄기, 꽃과 과실의 발달, 줄기 길이 생장을 유도한다. 광합성세균 중 홍색비유황(purple nonsulfur)세균은 광·혐기 조건이나 암·호기 조건에서 생장이 가능하여 시군농업기술센터 유용미생물배양실을 통해 농업적으로 활용되고 있지만 대량배양에 사용할 우수한 종균 확보가 어려운 실정이었다. 이에 본 연구진은 작물 생육촉진 효과가 우수한 광합성세균을 발굴하기 위해 도내 6지역에서 광합성세균 107균주를 수집하였고 IAA 생성이 우수한 Rhodobacter capsulatus를 선발하여 21NNW008라 명명하였다(’21). 본 연구에서는 21NNW008의 광·호기, 암·호기, 광·정치 조건에서 생균수와 IAA 생성량을 측정하여 배양 특성을 분석하고, 파주시의 약 2,600 ㎡ 친환경 오이 농가에 약 1.0×10⁶ cfu/mL 농도가 되도록 100배 희석한 배양액을 주 1회 엽면살포하며 생육 전주기 동안 초장, 엽수, 엽장, 엽폭, 마디수, 줄기 굵기, 암꽃수, 생산량을 조사하였다. 배지는 초산나트륨 25%, 효모추출물 25%, 제2인산칼륨 20%, 염화나트륨 20%, 황산 암모늄 10% 조성의 상업 배지를 사용하였고 생균수는 연속희석도말법으로 측정하였다. 배양 온도는 30℃, 광 조건은 형광등 450 lux, 호기 조건은 160 rpm으로 실험하였다. IAA 함량은 배지에 L-tryptophan 0.1%(w/v)를 첨가하여 배양하고 배양상등액 2 mL와 salkowski 용액 4 mL, 10 mM orthophosphoric acid 100 ㎕를 혼합하여 상온에서 25분 반응시킨 후 530 nm에서 흡광도를 측정하여 IAA 표준곡선에 따라 정량하였다. 오이 생육조사는 미처리구, 처리구 각 36주씩, 생산량은 수확기에 주 3~4회 당일 수확량을 전수조사하였다. 생균수는 광·호기, 암·호기, 광·정치 조건 모두에서 배양 24시간까지 대수증식기를 거쳐 정체기에 이르는 양상이었으나, 최고 생균수는 광·호기 조건에서 1.8×10⁹ cfu/mL로 가장 높았고, 암·호기 8.8×10⁸ cfu/mL, 광·정치 7.8×10⁷ cfu/mL이었다. IAA 생성량은 광·호기, 암·호기 조건이 유사한 경향을 나타내었으며 배양 18시간째 65 mg/L의 최고 생성량을 보이고 이후 유지되었다. 광·정치 조건에서는 배양 48시간까지 18.9 mg/L만이 생성되었다. 21NNW008은 배양시 광 조건보다 산소 조건에 더 영향을 받는 것을 확인하였다. 오이 재배시 21NNW008 처리구 초장이 미처리구에 비해 7.2% 더 길었고, 암꽃수도 22.4% 더 많았다. 조사기간 동안 생산량은 처리구 3.0톤, 미처리구 2.4톤으로 처리구가 미처리구에 비해 25% 더 많았다. 엽수, 엽장, 엽폭, 마디수, 줄기 굵기는 처리구와 미처리구 간 유의적인 차이가 없어 R. capsulatus 21NNW008이 오이 암꽃의 발생을 유도하여 생육을 촉진하는 것으로 판단되었다.