Nematicidal efficacy and plant growth-promoting effect of Burkholderia sp. JB-2 as a potential biological control agent against root-knot nematode

국문 초록 (Abstract)

뿌리혹선충은 전 세계적으로 존재하고 넓은 기주범위를 가지고 있어 농작물 생산에 상당한 경제적 손실을 초래하는 식물 기생성 선충이다. 이러한 선충을 방제할 수 있는 선충 방제제의 사용 제한으로 인해 많은 피해를 입고 있어 새롭고 친환경적인 선충 방제제 개발이 필요하다. 본 연구에서는, 뿌리혹선충이 감염된 국내 근권 토양에서 분리된 Burkholderia sp. JB-2에 대하여 in vitro 및 in vivo에서 살선충 활성 및 식물 성장 촉진 효과를 평가했다. JB-2 균주 상등액을 Meloidogyne incognita의 2령 유충기 (J2)에 2일 동안 처리 시 87.5%의 사망률로 높은 수준의 살선충 활성을 보였다. RT-qPCR을 통해 JB-2 균주 상등액을 처리하였을 때 Meloidogyne incognita 유전자의 상대적 발현 수준을 측정하였다. 세 가지 방어 반응성 유전자 (MiMIF-2, MiDaf16-like1, MiSkn1-like1)의 발현이 증가된 반면, Mi-cm-3는 M. incognita J2에서 하향 조절되었다. 온실 실험에서는 JB-2 균주 상등액을 M. incognita의 감염된 토마토(Solanum lycopersicum L., cv. Rutgers)에 처리 시 토양 내 선충 개체 수 및 난낭 형성이 감소하여 뿌리혹선충을 효율적으로 제어했음을 시사하였다. 식물 생장 정도를 평가하였을 때 지상부 길이와 지상부 및 뿌리의 생중량이 모두 증가하였다. 또한, S. lycopersicum유전자 상대적 발현수준을 평가하였을 때 대조군인 Fosthiazate 및 Abamectin보다 식물 방어 관련 유전자(SlPR1, SlPR5, SlPAL)와 생장 관련 유전자(ACO1, Exp18, SlIAA1)의 발현이 상향조절 되었다. 따라서 JB-2는 뿌리혹선충에 대한 지속 가능한 관리를 위한 새로운 생물학적 방제제로서 유망한 후보가 될 가능성이 있다고 판단할 수 있다.

목차 (Table of Contents)

• CONTENTS ⅰ
• CONTENTS OF TABLES ⅲ
• CONTENTS OF FIGURES ⅳ
• Ⅰ. Introduction 1
• Ⅱ. Materials and Methods 4
• 2.1. Nematodes 4
• 2.2. Bacterial strains 4
• 2.2.1. Isolations 4
• 2.2.2. Identifications 5
• 2.3. Effects of bacterial strains on nematodes . 6
• 2.3.1. Nematicidal activity assay . 6
• 2.3.2. RNA extraction and gene relative expression analysis. 7
• 2.3.3. Reactive oxygen species (ROS) assay . 10
• 2.4. Pot experiments 11
• 2.5. Statistical analysis 14
• Ⅲ. Results and Discussion . 15
• 3.1. Isolation and identification of a bacterial strain exhibiting nematicidal activity 15
• 3.2. Analysis of relative expression levels of six M. incognita genes . 19
• 3.3. Assessment of intracellular ROS levels in M. incognita 22
• 3.4. Pot experiment 25
• 3.4.1. Effects of treatment on root of S. lycopersicum infested with M. incognita 25
• 3.4.2. Assessment of the growth of S. lycopersicum 29
• 3.4.3. Analysis of relative expression levels of six S. lycopersicum genes . 31
• Ⅳ. Conclusion . 34
• Ⅴ. Reference 35
• Abstract (Korean) 40