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Establishment of Rice Bakanae Disease Management Using Slightly Acidic Hypochlorous Acid Water
Sung-Geun Goo(구성근),Jachoon Koo(구자춘) 한국생명과학회 2020 생명과학회지 Vol.30 No.2
벼키다리병은 Fusarium fujikuroi의 감염에 의해 발생하는 대표적인 종자전염성 병이다. 이 병의 방제는 화학약제를 이용한 종자소독이 가장 효율적이지만 최근 약제에 저항성을 갖는 균주의 출현이 증가하고 있다. 미산성 차아염소산수는 환경이나 사람의 건강에는 유해성이 낮지만 바이러스, 박테리아, 곰팡이에 강력하고 광범위한 항균활성을 갖는 살균소독제로 알려져 있다. 본 연구는 화학 약제 저항성 또는 민감성 균주를 포함하는 16개의 F. fujikuroi 균주를 대상으로 미산성 차아염소산수의 항균활성을 조사하고, 이를 이용한 친환경적 병 방제 기술 개발을 목적으로 하였다. 미산성 차아염소산수는 화학약제 저항성 균주를 포함한 조사한 F. fujikuroi 균주 모두에 대해 유리염소 5±2.5 ppm 농도에서 비특이적이고 강한 항균 활성을 나타냈고, 처리 후 5분 이내에 F. fujikuroi 세포의 치명적 손상과 함께 완전한 살균 효과를 나타났다. F. fujikuroi 균주로 감염된 벼 종자를 20±10 ppm의 유리염소를 포함하는 미산성 차아염소산수로 12시간 침지 소독하였을 경우, 종자 소독 효과와 병 방제율은 각각 95~98%와 90.1~92.6%였다. Rice bakanae is a typical seed-borne and seed-transmitted disease caused by infection by Fusarium fujikuroi. Seed disinfection using chemical fungicides (such as benomyl and prochloraz) is most effective in controlling the disease, but the emergence of fungicide-resistant strains has recently been increasing. Slightly acidic hypochlorous acid water (SAHW) is a safe and environmentally friendly disinfectant that has a potent and broad spectrum of antimicrobial activity against viruses, bacteria, and fungi. In this study, we aimed to investigate the effectiveness of SAHW against F. fujikuroi strains, including chemical fungicide-resistant strains, as an alternative to conventional chemical fungicides in the management of bakanae disease. SAHW showed strong but similar levels of antifungal activity among the F. fujikuroi strains with a minimum inhibitory concentration (MIC90) of 5±2.5 ppm of free available chlorine (FAC). In addition, F. fujikuroi cells lost viability completely within 5 min of SAHW treatment due to the lethal damage to cell integrity. When the rice seeds infected by F. fujikuroi were treated with SAHW containing 20±10 ppm of FAC for 12 hr, the efficiencies of seed disinfection and disease control were 95-98% and 90.1-92.6%, respectively. Altogether, our data suggest that SAHW is an effective compound for controlling rice bakanae disease.
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구성근 ( Sung-geun Goo ),구자춘 ( Jachoon Koo ) 전북대학교 과학교육연구소 2018 과학과 과학교육 논문지 Vol.43 No.2
플라스틱은 인류에게 매우 큰 편리함과 유용성을 제공하여 왔지만, 자연적으로 분해되는데 너무 많은 시간이 걸리고 환경적 문제점을 유발하기에 큰 사회적 문제가 되고 있다. 본 연구에서는 농사에 광범위하게 이용되지만 사용 후 주위에 방치되어 환경적 문제를 야기하는 폐 멀칭비닐(LDPE)의 친환경적인 분해를 목적으로 하였다. 멀칭비닐 분해 미생물을 발굴하기 위하여 전북 8개 지역에서 60종의 폐 멀칭비닐 샘플을 수집하여 미생물 분리에 사용하였다. 특히, 멀칭비닐 분해 미생물의 선택적 증균을 위하여 분리한 미생물을 멀칭비닐만을 탄소원으로 포함하는 최소배지에서 한 달간 배양하였다. 이후, 증식한 균주를 다시 영양배지에 배양하며 75개의 독립된 균주를 선발하였다. 선발된 균주는 각각 멀칭비닐분해 활성을 측정하였고 이로부터 두개의 멀칭분해 미생물을 선발하였다. 전자현미경 관찰 결과, 두 균주는 멀칭비닐 표면에 붙어 자라면서 분해를 유도하는 것을 알 수 있었다. Rribo-typing PCR을 통해 미생물을 동정한 결과, 두 균준는 Serratia marcescens와 Stenotrophomonas pavanii로 판별되었다. 비록 두 균주는 이미 기존에 LDPE 분해 활성이 있는 것으로 보고되어 있었지만, 문헌상으로 비교할 때 우리가 분리한 균주가 비슷하거나 더 강한 활성을 갖는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 분리한 균주는 향후 고 효율 플라스틱 분해 시스템을 개발하는데 중요한 재료로 이용될 수 있을 것으로 기대한다. Plastic has been providing great convenience and usefulness to mankind, but it takes too much time to decompose spontaneously and becomes a big social problem to cause environmental problems. The aim of this study was to reduce the environmentally polluted mulching vinyl (LDPE), which has been extensively used in agriculture but left behind after use. Sixty samples of waste mulching vinyl were collected from 8 areas of Jeonbuk in order to isolate microorganisms degrading mulching vinyl. In particular, for selective enrichment of mulching vinyl degrading microorganisms, isolated microorganisms were cultured for one month in a minimal medium containing mulching vinyl as a carbon source. Then, the proliferating strains were cultured on nutrient medium again and 75 independent strains were selected. The selected strains were tested for mulching vinyl degradation activity and two mulching degrading microorganisms were selected from them. Electron microscopic observation revealed that the two strains were attached to the mulching vinyl surface and induced decomposition. Ribo-typing PCR and DNA sequencing revealed that two strains are Serratia marcescens and Stenotrophomonas pavanii. Although both strains have already been reported to have LDPE degrading activity, they show similar or stronger activity compared to those reported in literature. Therefore, it is expected that the strain isolated in this study can be used as an important material for the development of a high-efficiency plastic decomposition system in the future.
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