Bacillus velezensis GH1-13
Transcript of Bacillus velezensis GH1-13
Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal 33(4): 237-246 (2018)http://dx.doi.org/10.7841/ksbbj.2018.33.4.237 ISSN 1225-7117 / eISSN 2288-8268
๋ณตํฉ๊ธฐ๋ฅ๋ฏธ์๋ฌผ Bacillus velezensis GH1-13์ ์ด์ฉํ ๋ฏธ์๋ฌผ์ ํ ๊ฐ๋ฐ
๋ฐ ์๋ฌผํ์ ํน์ฑ
๋ฐ์ค๊ฒฝ1, ์์ ์ผ1, ํ๊ทํ1, ๊น๊ณต๋ฏผ1, ๊น๋ํ1,2, ์ก์ฌ๊ฒฝ3, ๊นํ์ผ1*
Development of Microbial Formulation and Biological Properties Using
Bacillus velezensis GH1-13
Jun-Kyung Park1, Sun-Il Seo1, Gui Hwan Han1, Kong-Min Kim1, Dae-Hyuk Kim1,2, JaeKyeong Song3, and
Pyoung Il Kim1*
Received: 29 November 2018 / Revised: 12 December 2018 / Accepted: 13 December 2018
ยฉ 2018 The Korean Society for Biotechnology and Bioengineering
Abstract: Biological control of plant diseases including bac-
terial and fungal pathogens has been deliberated as a viable
alternative method to harmful and expensive chemical con-
trol. Bacillus velezensis GH1-13 strain was reported as a mul-
tifunctional biological agent which inhibits the plant patho-
gens and utilized in sustainable agriculture for improving
growth of the crops. The objective of this study is to evaluate
the biological potential of Bacillus velezensis GH1-13 for eff-
ective use in agriculture and industrialization. The microbial
formulations of GH1-13 strain were performed into liquid,
powder, granule and pellet types. Total viable cells of four
microbial formulations were verified more than 107 cfu/mL(g)
during 8 weeks at 40oC, and the storage stability was consid-
ered under severe condition. Plant growth promoting of four
formulation types were examined to pepper and tomato plants.
The powder type showed the best effect such as stem length
25.6ยฑ0.72 cm, 10 petiole and stem length 35.3ยฑ0.46 cm, 11
petiole of pepper and tomato plant, respectively. Biocontrol
effect of liquid and powder types was also tested against Col-
letotrichum gloeosporioides causing pepper anthracnose. The
resulting, 100 fold diluted liquid type exhibited control effect
of 65%, and side effect on pepper and tomato plants were not
detected. From the results, we suggest that microbial formula-
tions have significant effects as biological agents such as plant
growth promoting and controlling the phytopathogenic fungi.
In addition, we expect that microbial agent may be useful in
agriculture, although further study is needed.
Keywords: Bacillus velezensis GH1-13, multifunctional micro-
organism, microbial formulation, biological control, plant growth
promoting
1. INTRODUCTION
ํ๋ ๋์ ํ์ฅ์์๋ ์๋ฌผ์ ์์ฐ์ฑ ์ฆ๊ฐ, ํ์งํฅ์, ๋ณํด์ถฉ
์ ํญ์ฑ ์ฆ๊ฐ ๋ฑ์ ์ํด ๋์ฌ๊ธฐ์ ์ ๊ฐ๋ฐ, ํํ๋น๋ฃ ๋ฐ ๋์ฝ
๊ฐ๋ฐ ๋ฑ์ ๋ฐฉ๋ฒ์ ํตํด ๋์ ์ ์์ฐ์ฑ์ ์ฆ๊ฐ์ํค๊ธฐ ์ํ ๋ ธ
๋ ฅ์ ๊ธฐ์ธ์ด๊ณ ์๋ค [1,2].
ํนํ, ์ง๋ ์์ญ์ฌ ๋ ๊ฐ ๊ตญ๋ด์ธ์ ์ผ๋ก ํ์ง ํฅ์, ๋ณํด์ถฉ
๋ฐฉ์ ๋ฅผ ๋ชฉ์ ์ผ๋ก ์ฌ์ฉ์ ํธ์์ฑ์ด ๋์ ํํ์ ๋ฐฉ์ , ํํ๋น
๋ฃ ๋ฐ ๋์ฝ์ ๊ฐ์ฅ ๋ง์ด ์ฌ์ฉํ์ฌ ์๋ค. ์ด์ ๊ฐ์ ๋ฌด๋ถ๋ณํ
ํํ๋น๋ฃ ๋ฐ ๋์ฝ์ ์ฌ์ฉ์ผ๋ก ์ธํ์ฌ, ๋ถํด๋์ง ์๋ ํํ๋ฌผ
1(์ฌ)๋์ถ์ฐ์ฉ๋ฏธ์๋ฌผ์ฐ์ ์ก์ฑ์ง์์ผํฐ1Center for Industrialization of Agricultural and Livestock Microorgan-isms (CIALM), Jeongeup, KoreaTel: +82-63-536-6001, Fax: +82-63-536-6003e-mail: [email protected]
2์ ๋ถ๋ํ๊ต ์์ฐ๊ณผํ๋ํ ๋ถ์์๋ฌผํ๊ณผ2Department of Molecular Biology, Chonbuk National UniversityJeonju, Korea
3๋์ด์งํฅ์ฒญ ๊ตญ๋ฆฝ๋์ ๊ณผํ์ ๋์ ์๋ฌผ๋ถ ๋์ ๋ฏธ์๋ฌผ๊ณผ3Agricultural Microbiology Division, National institute of AgriculturalSciences, RDA, Wanju, Korea
Research Paper
238 Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal 33(4): 237-246 (2018)
์ง์ ์ํ๊ณ ์๋ฅ ๋ฌธ์ ์ด๋ก ์ธํ ์ํ์ ๊ตฌ์กฐ ํ๊ดด, ํ๊ฒฝ์
์ค์ผ๋ฑ ์ฌํ์ ๋ฌธ์ ๋ฅผ ์ผ๊ธฐํ๊ณ ์๋ค. ์ต๊ทผ ํํ๋น๋ฃ ๋ฐ ๋์ฝ
์ ์ฌ์ฉ์ผ๋ก ์ธํ ์ฌํ์ ๋ฌธ์ ๋ฐ ํ๊ฒฝ๋ฌธ์ ๋ฅผ ์ต์ํํ๊ธฐ ์
ํ ๋ฐฉ๋ฒ๋ค์ ๊ฐ๋ณ ๊ตญ๊ฐ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ์ธ๊ณ์ ์ผ๋ก ์นํ๊ฒฝ์ ์
์ฑ ์ด ์ด๋ฃจ์ด์ง๊ณ ์ด์ ๋ฐ๋ผ ํํ๋์ฝ์ ์ฌ์ฉ์ด ํฌ๊ฒ ์ค์ด๋ค
๊ณ ์๋ค [3,4].
์ด๋ฅผ ๋์ฒดํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ์ต๊ทผ ์์ฐ๊ณ์ ์กด์ฌํ๋ ๋ง์ ๋ฏธ
์๋ฌผ ๊ฐ์ด๋ฐ ๊ดํฉ์ฑ์ธ๊ท , ํจ๋ชจ๊ท , ์ ์ฐ๊ท , ๋ฐฉ์ ๊ท , ๊ณ ์ด๊ท ๋ฑ
์ ์ ์ฉ๋ฏธ์๋ฌผ์ ์ด์ฉํ ๋ฏธ์๋ฌผ์ ์ ๊ฐ๋ฐ ๋ฐ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ํ๋ฐํ
์ด๋ฃจ์ด์ง๊ณ ์๋ค [5,6]. ์ด๋ฌํ ์ ์ฉ๋ฏธ์๋ฌผ์ ์ธ๊ฐ์๊ฒ ์ ์ฉ
ํ ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ๋์ ๋ถ์ผ์์ ํ ์๊ฐ๋๊ณผ ์๋ฌผ์ ์์ฅ์ด์ง
๋ฐ ํ์งํฅ์, ๋ณํด์ถฉ ๊ฐ์, ์ ์ฅ์ฑ ํฅ์ ๋ฑ๊ณผ ๊ฐ์ ๋ค์ํ ํ
ํ๋ก ํ์ฉ๋๊ณ ์์ผ๋ฉฐ ๊ทธ ํ์ฉ๋ชฉ์ ์ ๋ฐ๋ผ ๋ฏธ์๋ฌผ์ ํ์ฅ ์ค
์ฉํ ๊ธฐ์ ๊ฐ๋ฐ์ด ์ด๋ฃจ์ด์ง๊ณ ์๋ค [7,8]. ์นํ๊ฒฝ ๋์ ์ ํ์ฐ
์ผ๋ก ์ธํ์ฌ ์ ์ฉ๋ฏธ์๋ฌผ์ ์ด์ฉํ๋ ์๋ฌผ์ ๋ฐฉ์ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋
ํ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ํ๋ฐํ๊ฒ ์ด๋ฃจ์ด์ง๊ณ ์๋ค [9-12].
์ต๊ทผ ์ ๊ธฐ๋์ ํฌํจํ ์นํ๊ฒฝ๋์ฐ๋ฌผ ์์ฐ ๋๊ฐ์์ ์ฌ๋ฐฐ๋ฉด
์ ์ฆ๊ฐ์ ๋ฐ๋ผ ๋ณํด์ถฉ๋ฐฉ์ ์ฉ ์๋ฌผ๋์ฝ๊ณผ ์ ๊ธฐ๋์ ์์ฌ ์
์ฅ๋ ๊ธ์ํ ์ฆ๊ฐ๋๊ณ ์๋ ์ถ์ธ์ด๋ค. ํ์ฌ ๊ตญ๋ด ๋ฏธ์๋ฌผ์์ฅ
๊ท๋ชจ๋ ์ฝ 7700์ต ์์ด๋ฉฐ, ๊ทธ ์ค ๋์ ์ฉ ๋ฏธ์๋ฌผ์ ์ (๋ฏธ์๋ฌผ
๋์ฝ, ๋ฏธ์๋ฌผ๋น๋ฃ)์์ฅ ๊ท๋ชจ๋ ์ฝ 650์ต ์์ผ๋ก 8.4% ์ ๋ ์ฐจ
์งํ๊ณ ์๋ค. ๊ตญ๋ด์ ๋ฑ๋กํ ๋์ ์ฉ ๋ฏธ์๋ฌผ์ ์ ๋ 2014๋ ์
๊ธฐ์ค์ผ๋ก ์ ๊ธฐ๋์์ฌ ๊ณต์ ๋ฑ๋ก ์ ํ 1,290์ข ๊ณผ ๋น๋ฃ์ฉ 300
์ฌ ์ข ์ด ๋ฑ๋ก, ์ํ ์ค์ด๋ค [1,2].
๋์ ์ฉ์ผ๋ก ๊ตญํ๋์ง ์๊ณ ์ถ์ฐ์ ์์๋ ์ฌ๋ฃ๋ ๋ฌผ ๋ฑ์
์์ด ๊ฐ์ถ์ ๋จน์ด๊ฑฐ๋ ์ ์ทจ์ ๊ฑฐ์ฉ์ผ๋ก ์ฌ์ฉ๋๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ์ต
๊ทผ ๊ตฌ์ ์ญ ๋งค๋ชฐ์ง์์๋ ์ฌ์ฒด๋ถํด ์ด์ง๊ณผ ์ ํด๊ฐ์ค, ๋ณ์๊ท
๋ฐ์ ์ต์ ๋ฐฉ์์ผ๋ก ๋ฏธ์๋ฌผ์ ์ ๋ฅผ ํฌ์ ํด ํจ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด๊ณ ์๋ค
[13,14].
์๋ฌผ์ ๋ฐฉ์ ๋ฅผ ์ํ ์๋ฌผ๋์ฝ์ ์ฌ๋ฃ๋ก์จ ํ์ฉ๋๋ ์ฃผ์
๋ฏธ์๋ฌผ์ ๋ํ์ ์ผ๋ก ๊ณ ์ด๊ท , ํจ๋ชจ๊ท , ์ ์ฐ๊ท , ๋ น๋๊ท (์๋
๋ชจ๋์ค), ์ฌ์๊ท (ํธ๋ฆฌ์ฝ๋๋ง) ๋ฑ์ด ์์ผ๋ฉฐ, ์ด ์ค ๊ฐ์ฅ ๋ง์ด
์ฐ๊ตฌ, ๊ฐ๋ฐ๋๊ณ ์ฐ์ ํ๋๊ณ ์๋ ๊ณ ์ด๊ท ์ ์๋ฌผ์์ก์ด์ง, ์
๋ฌผ๋ณ์๊ท ์ ํญ๊ท ํ์ฑ๋ฅ, ๋ณ์ ํญ์ฑ ๋ฑ์ ๋ํ ํจ๋ฅ์ด ๋ณด๊ณ ๋
์ด์ง๊ณ ์๋ค [15-18].
์ต๊ทผ ๋ณด๊ณ ๋ ๊ณ ์ด๊ท Bacillus velezensis GH1-13์ ์๋ฌผ์
๋ณํด๋ฅผ ์ ํ๋ ๋ณ์์ฑ ๊ณฐํก์ด์ ๋์ ํญ๊ท ํ์ฑ์ ๊ฐ๋ ๋ฌผ์ง
์ธ Fengycin, Iiturin, Surfactin ๋ฑ์ ๋ณด์ ํ๊ณ ์๊ณ ๋๋ถ์ด ์
๋ฌผ์์ก์ด์ง ๋ฌผ์ง์ธ ์ค ํ๋์ธ Indole-3-acetic acid (IAA)๋ฅผ ๋ถ
๋นํ๋ค๊ณ ๋ณด๊ณ ๋์๋ค [19,20]. ์ด๋ ์นํ๊ฒฝ ๋์ ํ๋ฅผ ์ํ ๋ฏธ
์๋ฌผ ์ ์ ์ ์ฃผ์ ์ฌ๋ฃ๋ก์ ์๋ฌผ์ ์์ก์ด์ง๋ฅ๋ ฅ๊ณผ ํญ๊ท ํ
์ฑ๋ฅ๋ ฅ ๋ฑ ์๋ฌผ์ฌ๋ฐฐ์ ์์ด ๋ณตํฉ๊ธฐ๋ฅ๋ฏธ์๋ฌผ์ ์ ๋ก์ ๊ฐ๋ฐ
๊ฐ๋ฅ์ฑ์ด ๋์์ ํ์ธํ์๋ค.
๊ณ ์ถ, ํ ๋งํ , ๊ฐ์๋ฅผ ํฌํจํ ๊ฐ์ง๊ณผ ์๋ฌผ์ ๊ตญ๋ด ์์์๋ฌผ
์์ฅ์์ ์ฝ 25% ์ด์ ๋น์ค์ ์ฐจ์งํ๋ ์ฃผ์ ๋๊ฐ ์๋ ์๋ฌผ
๋ก ์๋ ค์ ธ ์๋ค. ์ฐ๋ฆฌ๋๋ผ์ ์ฃผ์ ์๋ ์๋ฌผ์ธ ๋งํผ ํ์ฌ๊น์ง
๊ฐ์ง๊ณผ ์๋ฌผ์ ๋ฐ์ํ๋ ํ์ ๋ณ, ์ฟ๋น๊ณฐํก์ด๋ณ, ์ญ๋ณ, ์จ์ค๊ฐ
๋ฃจ์ด, ์ด์ฑ๋ฒ๋ ๋ฑ ์ฃผ์ ๋ณํด์ถฉ ๋ฐฉ์ ๋ฅผ ์ํ ์นํ๊ฒฝ ์๋ฌผ๋ณดํธ
์ ๊ฐ๋ฐ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์ด๋ฃจ์ด์ง๊ณ ์์ง๋ง ๋์ ํ์ฅ์์ ์ง์ ์ ์ผ
๋ก ํ์ฉ๋๊ณ ์๋ ์ฌ๋ก๋ ์์์ ๋ถ๊ณผํ๋ค [21,22].
ํ์ฅ ํ์ฉ์ ์ํ ๋๋์์ฐ ์ฒด๊ณ ๊ตฌ์ถ ๋ฐ ๊ณต์ ๊ฐ๋ฐ์ด ํ์
์ ์ด๋ฉฐ ๋ณตํฉ๊ธฐ๋ฅ ํ์ฑ์ ์ต๋ํํ๋ ์ ํํ ๊ฐ๋ฐ๊ณผ ํ์ฅ์
์ฉ ๊ธฐ์ ๊ฐ๋ฐ์ด ํ์ํ ์ํฉ์ด๋ค [23-25]. ์ด๋ฌํ ํ๊ณ์ ์ ํด
๊ฒฐํ๊ณ ์ ๋์ ๋ฏธ์๋ฌผ์ ํจ์จ์ฑ ์ฆ๋๋ฅผ ์ํ ์๋ฌผ๋ณ, ์ฉ๋๋ณ
๋ง์ถคํ ๋ฏธ์๋ฌผ์ ์ ๊ฐ ํ์ํ๊ณ , ๋๋ถ์ด ๋ฏธ์๋ฌผ์ ๋๋์์ฐ
์ ์ํ ๋ฐฐ์๊ณต์ ๊ณผ ์ ํํ ๋ฐ ํ์ฅ์ ์ฉ ๊ธฐ์ ๊ฐ๋ฐ์ด ํ์ํ
๋ค [26-29].
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๊ฐ์ง๊ณผ ์๋ฌผ์ ๋์์ผ๋ก ์๋ฌผ ๋ณ ๋ฐฉ์ ์ ์
๋ฌผ์์ก์ด์ง ํจ๊ณผ๋ฅผ ๊ฐ์ง๋ ๋ณตํฉ๊ธฐ๋ฅ๋ฏธ์๋ฌผ์ธ B. velezensis
GH1-13 ๊ท ์ฃผ๋ฅผ ์ ๋น์ฉ์ด๋ฉฐ ๊ณ ํจ์จ์ ์ต์ ๋ฐฐ์ง๋ฅผ ์ด์ฉํด ๋
๋์์ฐํ๊ณ , ์ฉ๋๋ณ ๋ง์ถคํ ๋ฏธ์๋ฌผ์ ํ์ ๊ฐ๋ฐํ์ฌ, ๋์ ํ
์ฅ์์ ๋ณตํฉ๊ธฐ๋ฅ๋ฏธ์๋ฌผ์ ์ ์ ํจ๋ฅ ๋ฐ ์์ ์ ํ์ฉ ๋ฐฉ๋ฒ์
๊ฐ๋ฐํ๊ณ ์ ํ๋ค.
2. MATERIALS AND METHOD
2.1. B. velezensis GH1-13 ๊ท ์ฃผ ๋ฐ ๋ฐฐ์ ์กฐ๊ฑด
B. velezensis GH1-13์ ๋์ด์งํฅ์ฒญ ๊ตญ๋ฆฝ๋์ ๊ณผํ์ ๋์ ์
์ ์์์ผํฐ (Korean Agricultural Culture Collection)์์ ๋ถ
์๋ฐ์๋ค. ๋ถ์๋ฐ์ ๊ท ์ฃผ์ ์ฅ๊ธฐ ๋ณด์กด์ ์ํด 20% Glycerol
๋ฅผ ์ฒจ๊ฐํ์ฌ stock ์ ์กฐ ํ -80oC ์ด์ ์จ ๋๋๊ณ ์ ๋ณด๊ดํ์ฌ
์คํ์ ์ฌ์ฉํ์๋ค. ๋ณธ ์คํ์ ์ฌ์ฉํ ๋ฐฐ์ง๋ ์์๋ฐฐ์ง์ธ
Luria-Bertani (LB, DifcoTM: Tryptone 10 g, Yeast extract 5 g,
NaCl 10 g per liter) ํ์ฒ๋ฐฐ์ง๋ฅผ ์ ์กฐํ์ฌ ๊ณ ์๋ฉธ๊ท ๊ธฐ์์
121oC 15๋ถ๊ฐ ๋ฉธ๊ท ํ์ฌ ์ฌ์ฉํ์๋ค. ์ด ํ, ๋ณธ ๊ท ์ฃผ๋ฅผ ํ์ฒ๋ฐฐ
์ง์ ์ ์ข ํ์ฌ 37oC ํญ์จ๋ฐฐ์๊ธฐ์์ 24์๊ฐ ์ด์ ๋ฐฐ์ ํ ์
์ ๋ถ๋ฆฌ๋ ์ฝ๋ก๋๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ์ํํ์๋ค.
2.2. B. velezensis GH1-13์ ๋๋๋ฐฐ์
B. velezensis GH1-13 ๊ท ์ฃผ ์ ํํ ์ค๋น๋ฅผ ์ํ ์ฒซ ๋ฒ์งธ ๋จ๊ณ
๋ก 500 L fermenter๋ฅผ ์ด์ฉํ ๋๋๋ฐฐ์์ ์ค์ํ์๋ค. ์ข ๊ท ๋ฐฐ
์์ ์ค๋น๋ ์ด 2์ฐจ๋ก ์งํ๋์์ผ๋ฉฐ, Luria-Bertani (LB)๋ฐฐ์ง,
37oC, 150 rpm, 12์๊ฐ ์งํ ๋ฐฐ์์ ๋ฐํ์ผ๋ก 1์ฐจ ์ข ๊ท ๋ฐฐ์
์ 250 mL ์ผ๊ฐํ๋ผ์คํฌ์ 50 mL ๋ณผ๋ฅจ์ผ๋ก ๋ฐฐ์ํ๊ณ , 2์ฐจ
์ข ๊ท ์ 1 L๋ฅผ ํฌํจํ 5 L ์ผ๊ฐํ๋ผ์คํฌ์ 1% 1์ฐจ ์ข ๊ท ์ ์
์ข ํ ๋ฐฐ์ํ์ฌ ๋๋๋ฐฐ์์ ์ํ ์ข ๊ท ์ผ๋ก ์ฌ์ฉํ์๋ค. ๋ณธ ๋ฐฐ
์์ 500 L fermenter๋ก 300 L ๋ฐฐ์ํ์์ผ๋ฉฐ, ์ฌ์ฉ๋ฐฐ์ง๋ ์
๋น์ฉ ๊ณ ํจ์จ ์ต์ ๋ฐฐ์ง (0.8% Soy bean flour, 0.5% glucose,
0.15% NaCl, 0.25% K2HPO4, 0.05% Na2CO3, 0.1% MgSO4ยท
7H2O per liter)๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์๋ค. ๋ฐฐ์ ์กฐ๊ฑด์ 37oC, 0.4 vvm์
ํต๊ธฐ๋, ๋ด๋ถ์๋ ฅ 0.4 kg/cm2, 100 rpm์ผ๋ก ๊ต๋ฐํ์ฌ 48์๊ฐ
๋์ ์งํ๋์์ผ๋ฉฐ, ๋ฐฐ์์ข ๋ฃ ํ ํฌ์ํํ๋ฒ์ ํตํ ์๊ท ์
์ธก์ (colony forming unit, cfu/ml)์ ํตํด ๋๋๋ฐฐ์์ ๋ณด์ฆ ๊ท
์๋ฅผ ํ์ธํ์๋ค.
๋ณตํฉ๊ธฐ๋ฅ๋ฏธ์๋ฌผ Bacillus velezensis GH1-13์ ์ด์ฉํ ๋ฏธ์๋ฌผ์ ํ ๊ฐ๋ฐ ๋ฐ ์๋ฌผํ์ ํน์ฑ 239
2.3. B. velezensis GH1-13์ ๋ฏธ์๋ฌผ ์ ํํ ๊ณต์ ๋ฐ ์จ๋๋ณ
๋ณด์กด ์์ ์ฑ ์กฐ์ฌ
๋ณตํฉ๊ธฐ๋ฅ์ ๊ฐ๋ B. velezensis GH1-13 ๊ท ์ฃผ๋ฅผ ํตํด ์ฉ๋, ํ
๊ฒฝ ๋ฐ ์ ์ฉ์๊ธฐ์ ์ ํฉํ ์ต์ ๋ฏธ์๋ฌผ ์ ํ์ ํ์ํ๊ณ ์ ์ก
์, ๋ถ๋ง, ์ ์ , ํ ๋ ์ ํ ๊ณต์ ์ ์งํํ์๋ค. ์ก์ ์ ํ์
500 L fermenter๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ๋๋๋ฐฐ์ํ ๋ฐฐ์์ก์ ์ฌ์ฉํ๊ณ ,
๋ถ๋ง ์ ํ์ ๋ณธ ๊ท ์ฃผ ๋ฐฐ์์ก์ 20% ์ฐํ์ ๋ถ ๋ณด์กฐ์ ๋ฅผ ์ฒจ๊ฐ
ํ ํ ๋ถ๋ฌด๊ฑด์กฐ๊ธฐ (Spray Dryer)๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์์ฐํ์๋ค. ์
์ ์ ํ์ ์์ฐํ๊ธฐ ์ํ ์ฃผ์ ํก์ฐฉ์ ์ฌ๋ฃ๋ก ์ ์ฌ๋ผ์ดํธ๋ฅผ
์ด์ฉํ์์ผ๋ฉฐ ์ ์กฐ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋จผ์ ์ ์ฌ๋ผ์ดํธ์ ๋ณธ ๊ท ์ฃผ ๋ฐฐ์
์ก์ ์นจ์ง์ํด์ผ๋ก์จ ๊ท ์ฃผ๊ฐ ์ ์ฌ๋ผ์ดํธ์ ํก์ฐฉ๋ ์ ์๊ฒ
ํ์๋ค. ์ด ํ ํคํ ์ฐ์ ์ฒจ๊ฐํ์ฌ ๋ฏธ์๋ฌผ์ ํก์ฐฉ์ ์ด์ง์์ผ
์ฃผ์์ผ๋ฉฐ 1% ์๊ธด์ฐ์ ํตํด ๋ฏธ์๋ฌผ์ด ํก์ฐฉ๋ ์ ์ฌ๋ผ์ดํธ๋ฅผ
์ฝํ ํด์ค์ผ๋ก์จ ์ ์ ํํ์๋ค. ์ ์ ํ์ํค๋ ์ ์กฐ ๋จ๊ณ ๋ง
๋ค ๊ต๋ฐ๊ธฐ๋ฅผ ๋๋ ค์ค์ผ๋ก์ ๊ท ์ฃผ๋ค์ด ์ ์ฌ๋ผ์ดํธ์ ๊ณจ๊ณ ๋ฃจ
ํก์ฐฉ๋ ์ ์๋๋ก ํ์๋ค. ํ ๋ ์ ํ์ ๊ฒฝ์ฐ, ์ฃผ์ ๋ณด์กด ์ฒจ๊ฐ
์ ์ฌ๋ฃ๋ ๋ฏธ๊ฐ์ ์ฌ์ฉํ์์ผ๋ฉฐ 2๊ฐ์ง ํผํฉ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ์์ฐํ
์๋ค. ๋จผ์ ๋ณธ ๊ท ์ฃผ ๋ฐฐ์์ก๊ณผ ๋ฏธ๊ฐ์ 9:1 ๋น์จ๋ก ํผํฉํ์ฌ ์
์ฐํ ๊ฒฝ์ฐ (์ดํ ํ ๋ I๋ก ํ๊ธฐ)์ ๋ฏธ๊ฐ๊ณผ ํ์ง๋๋๋ถ์ 7:3 ๋น
์จ๋ก ํผํฉ ํ, ํผํฉ๋ ๋ณด์กด ์ฒจ๊ฐ์ ์ ๋ณธ ๊ท ์ฃผ ๋ฐฐ์์ก์ 9:1 ๋น
์จ๋ก ํผํฉํ์ฌ ์์ฐํ ๊ฒฝ์ฐ (์ดํ ํ ๋ II๋ก ํ๊ธฐ)๋ก ์ค์ ํ ํ,
ํ ๋ ์ ์กฐ ์ฅ๋น๋ฅผ ํตํด 60~80oC์ ์คํ ์กฐ๊ฑด์ผ๋ก ์์ฐฉํ ํ
3 mm ํฌ๊ธฐ๋ก ์์ฐํ์๋ค. ์ด์ด์ ์ฉ๋์ ๋ฐ๋ผ ๊ฐ๋ฐ๋ 4์ข ์
๋ฏธ์๋ฌผ ์ ํ์ด ๋ณด๊ด ์จ๋์ ๋ฐ๋ผ ๊ท ์ฃผ์ ๋ณด์กด ์์ ์ฑ์ด ์ ์ง
๋๋์ง ์กฐ์ฌํ๊ณ ์ 4oC (๋์ฅ), 25oC (์ค์จ), 40oC (๊ณ ์จ)์ ๊ฐ
ํน์กฐ๊ฑด์์ 1์ฃผ ๊ฐ๊ฒฉ์ผ๋ก ์ด 8์ฃผ ๋์ ํฌ์ํํ๋ฒ์ ์ด์ฉํ
์๊ท ์ ์ธก์ ์ ์งํํ์๋ค.
2.4. B. velezensis GH1-13 ์ก์ ์ ํ์ ์ด์ฉํ ์๋ฌผ์ ์ฝํด
์ํ
๋ฏธ์๋ฌผ ์ ํ์ ํ์ฅ์ ์ฉ์ ์ํ์ฌ ๋๋๋ฐฐ์์ ํตํด ํ๋ณด๋
๋ณตํฉ๊ธฐ๋ฅ๋ฏธ์๋ฌผ B. velezensis GH1-13์ ์ก์ ์ ํ์ ๋ํ์ฌ
๊ณ ์ถ, ํ ๋งํ ์ ๋ฌ์ ๊ฒฝ์ฝ ์ดํฌ ํ ์ด์ ์ํ ์ฝํด์ํ์ ์
ํํ์๋ค. ๋ณธ ์ํ์๋ ๋ถ๋ผ๋ณด ๊ณ ์ถ (์์์ ์ข ๋ฌ)์ ๋ฒ ๋ฆฌํน
ํ ๋งํ (์์์ ์ข ๋ฌ)๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์์ผ๋ฉฐ ๊ฐ ์ข ์๋ฅผ 70% ์ํ์ฌ
๋ก ํ๋ฉด ์ด๊ท ํ์ฌ 2% NaOCl ์ฉ์ก์ 15๋ถ๊ฐ ์นจ์ง์ํจ ํ, ๋ฉธ
๊ท ๋ ์ฆ๋ฅ์๋ก 3ํ ์ด์ ์ธ์ฒํ์๋ค. ์ด ํ 50๊ตฌ ์ก๋ฌ ํ๋ฌ๊ทธ
ํธ๋ ์ด์ ํ์ข ํ๊ณ , ๋ณธ ์ 2๋งค ์ด์ ์์ก๋๋ฉด ๋ณธ ์ํ์ ์ํ
์ค๋น๋ก ๊ฐ ์ ์๋ฌผ์ฒด๋ฅผ 14 cmร10 cm ํฌ๊ธฐ์ ํฌํธ์ ์ด์ํ์
๋ค. ์ฝํด์ํ์ ์ํ ๋์กฐ๋ฌผ์ง์ ์ฒ๋ฆฌํ์ง ์์ ๋ฌด์ฒ๋ฆฌ๊ตฌ๋ฅผ
๋์กฐ๊ตฌ๋ก ์ฌ์ฉํ์๊ณ , ์ฒ๋ฆฌ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก B. velezensis GH1-13์
์ก์ ์ ํ์ 100๋ฐฐ, 250๋ฐฐ ํฌ์์ผ๋ก ์ ์กฐ๋ ์ฝ์ ๋ฅผ ์ํ๋ถ๋ฌด
๊ธฐ๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ๊ฒฝ์ฝ์ ์ฝ์ ๊ฐ ํ๋ฅด์ง ์์ ์ ๋๋ก ๋ฟ๋ ค์ฃผ์
๋ค. ์ํ์ ์์ ์์๋ฐฐ์น๋ฒ์ผ๋ก ์ด๋ฃจ์ด ์ก์ผ๋ฉฐ ๊ฒฝ์ฝ ์ดํฌ ํ
14์ผ ๋์, ๊ฐ ์๋ฌผ์ ๋ํ ๊ฒฝ์ฝ์ ์ธ๊ด์ ์ฝํด ์ ๋ฌด ๋ฌ๊ด์กฐ
์ฌ์ ํจ๊ป ์ฝ์์กฐ์ฌ๋ฅผ ์งํํ์๋ค. ๋ณธ ์ํ์ ์ฒ๋ฆฌ๊ตฌ๋ณ 5๊ฐ
์ฒด 3๋ฐ๋ณต์ผ๋ก ์งํ๋์์ผ๋ฉฐ ์์ก๊ธฐ๊ฐ๋์ ์จ๋ 25ยฑ2oC, ์ต๋
50ยฑ5%๋ฅผ ์ ์งํ์๋ค.
2.5. B. velezensis GH1-13 ์ ํ๋ณ ์๋ฌผ ์์ก ์ฆ์ง ํจ๊ณผ ์ํ
B. velezensis GH1-13 ๊ท ์ฃผ๋ก๋ถํฐ ๊ฐ๋ฐ๋ ๋ฏธ์๋ฌผ์ ํ๋ณ ์๋ฌผ
์์ก ์ฆ์ง ํจ๊ณผ์ํ์ ์ํด ๋ํ์ ์ธ ๊ฐ์ง๊ณผ ์๋ฌผ์ธ ๊ณ ์ถ์
ํ ๋งํ ๋ฅผ ์ด์ฉํ์๋ค. ๋ณธ ์ํ์์๋ ์ฒญ์ง๊ณ ์ถ (์ฃผ์ํ์ฌ ๋ค
๋), ํ ๋งํ (์ฌ๊ธ๋ก๋ธ)๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์๊ณ , ๋จผ์ ๊ฐ ์ข ์๋ฅผ 70%
์ํ์ฌ๋ก ํ๋ฉด ์ด๊ท ํ์ฌ 2% NaOCl ์ฉ์ก์ 15๋ถ๊ฐ ์นจ์ง์ํจ
ํ, ๋ฉธ๊ท ๋ ์ฆ๋ฅ์๋ก 3ํ ์ด์ ์ธ์ฒํ์๋ค. ์ด ํ 50๊ตฌ ์ก๋ฌ
ํ๋ฌ๊ทธํธ๋ ์ด์ ํ์ข ํ๊ณ , ๋ณธ ์ 2๋งค ์ด์ ์์ก๋๋ฉด ๋ณธ ์ํ
์ ์ํ ์ค๋น๋ก ๊ฐ ์ ์๋ฌผ์ฒด๋ฅผ 15 cmร13.5 cmํฌ๊ธฐ์ ํ๋ผ์ค
ํฑ ํ๋ถ์ ์ด์ํ์๋ค. ์๋ฌผ ์์ก ํจ๊ณผ์ํ์ ๋์กฐ๊ตฌ๋ ๋ณ๋
์ ๋์กฐ๋ฌผ์ง์ ์ฒ๋ฆฌ๋ ํ์ง ์๊ณ ๋ฌด์ฒ๋ฆฌ๊ตฌ๋ฅผ ๋์กฐ๊ตฌ๋ก ์ฌ์ฉ
ํ์์ผ๋ฉฐ ๋ฏธ์๋ฌผ์ ํ๋ณ ์ฒ๋ฆฌ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ์ก์ ๋ฐ ๋ถ๋ง์ 100๋ฐฐ
ํฌ์ํ์ฌ 50 ml์ฉ ๊ด์ฃผ์ฒ๋ฆฌ, ์ ์ ๋ ํ๋ถ ์๋จ์ 10 g์ฉ ์ดํฌ
ํด์ฃผ์๊ณ , ํ ๋ ์ ๊ฒฝ์ฐ 10 g์ฉ ํ ์ ํผํ์ฒ๋ฆฌ๋ก ์งํ๋์๋ค.
์๋ฌผ์ ์ค๊ธฐ๊ธธ์ด, ๊ฐ์ง ๊ฐ์๋ฅผ ์์ก ํจ๊ณผ ์กฐ์ฌํญ๋ชฉ์ผ๋ก ์ค์
ํ๊ณ , ์กฐ์ฌ ํ์๋ 7์ผ ๊ฐ๊ฒฉ์ผ๋ก ์ด 3ํ ์งํํ์๋ค. ๋ณธ ์ํ
์ ์๋ฌผ์ฒด๋น 5๋ฐ๋ณต์ผ๋ก ์งํ๋์์ผ๋ฉฐ ์์ก๊ธฐ๊ฐ๋์ ์จ๋ 25
ยฑ2oC, ์ต๋ 50ยฑ5%๋ฅผ ์ ์งํ์๋ค.
2.6. B. velezensis GH1-13 ์ก์, ๋ถ๋ง ์ ํ์ ๊ณ ์ถํ์ ๋ณ
๋ฐฉ์ ํจ๊ณผ์ํ
์๋ฌผ ์์ก ์ฆ์งํจ๊ณผ์ ๋๋ถ์ด ์๋ฌผ๋ณ ๋ฐฉ์ ํจ๊ณผ์ํ์ ์ํ
์ฌ ๋ณธ ์ํ์์๋ B. velezensis GH1-13์ ์ก์ ์ ํ๊ณผ ๋ถ๋ง
์ ํ์ ์ฌ์ฉํ์๋ค. ๋จผ์ , ๊ณ ์ถ ์ด๋งค์ ํ์ ๋ณ์ ์ผ์ผํค๋ ํ
์ ๋ณ๊ท (Collectotrichum gloeosporioides KACC40690)์ ๋
์ด์งํฅ์ฒญ ๋์ ์ ์ ์์์ผํฐ (Korean Agricultural Culture Col-
lection)์์ ๋ถ์๋ฐ์๋ค. ํ์ ๋ณ๊ท ์ Potato Dextrose Agar
(PDA, DifcoTM: Potato starch 4 g, Dextrose 20 g, Agar 15 g per
liter)์์ 25oC๋ก ์ผ์ฃผ์ผ๊ฐ ๋ฐฐ์ํ ํ ๊ณ ์ถ์ด๋งค์ ์ธ์ ์ ์ข
ํ์ฌ ๋ณ์์ฑ์ ํ์ธํ ํ ์ฌ์ฉํ์๋ค.
๋ณธ ์ํ์์๋ ๋จผ์ ๊ณ ์ถ ์ด๋งค๋ฅผ 70% ์ํ์ฌ๋ก ์๋ ํ์ฌ
ํ๊ฑดํ์๋ค. ์ด ํ, ํ๋ผ์คํฑ ์์ (24 cmร18 cmร9.5 cm)์ ํ
์ง๋ฉด์ ๊น์์ฃผ๊ณ ์ฆ๋ฅ์ 100 mL์ ๋ฃ์ด ๊ณฐํก์ด ๋ณ ๋ฐ์์ ์
๋ฆฌํ ๋ค์ตํ ํ๊ฒฝ์ ๋ง๋ค์ด ์ฃผ์๋ค. ์ด ํ, ๊ฑด์กฐ๋ ๊ณ ์ถ๋ฅผ ํ
๋ผ์คํฑ ์์์ ๋๊ณ 2 cm์ ์์ ํ์ผ๋ก ๊ณ ์ถ ์ด๋งค๋น 3๋ถ์
์ ์์ฒ๋ฅผ ์ฃผ๊ณ ์์ฒ๋ถ์์ ๋จผ์ ์ํ ๋๋ (์ก์์ ํ 100๋ฐฐ,
250๋ฐฐ ํฌ์, ๋ถ๋ง์ ํ 1%, 0.4% ํฌ์)๋ก ์ ์กฐ๋ ์ ํ์ ์ ์ข
ํ๊ณ ์ถฉ๋ถํ ๊ฑด์กฐ์์ผฐ๋ค. ๋ณ์๊ท ์ ์ข ์ค๋น๋ก Potato Dextrose
Agar (PDA, DifcoTM)์์ ์ผ์ฃผ์ผ๊ฐ ๋ฐฐ์๋ ํ์ ๋ณ๊ท ์ ๋ฉธ๊ท
์๋ฅผ ๋ถ์ด ํฌ์ ํ์ ํ ํฌ์ํํ์ก ๋๋๋ฅผ 1ร106 spore/ml๋ก
๋ง์ถ์ด ๊ฑด์กฐ๋ ๊ณ ์ถ์ ์์ฒ๋ถ์์ ์ ์ข ํ์๋ค. ์ ์ข ํ ํ๋ผ
์คํฑ ์์์ ๋ฉ์ ์์ 30oC์์ 7์ผ๊ฐ ๋ฐฐ์ํ๋ฉด์ ๋ฐ์ํ
ํ์ ๋ณ ๋ณ์ง์ ๋ณ๋ฐ๋ฉด์ ์กฐ์ฌ๋ฅผ ํตํด B. velezensis GH1-13์
์ก์, ๋ถ๋ง์ ํ์ ํ์ ๋ณ์ ๋ํ ์ฝํจ๋ฅผ ์กฐ์ฌํ์๋ค. ์ฝํจ์
ํ์ ๋ชจ๋ 3๋ฐ๋ณต์ผ๋ก ์งํ๋์์ผ๋ฉฐ, ์ํ์ ๋ฏธ์๋ฌผ์ ํ์ ์ฒ
๋ฆฌํ ์ฒ๋ฆฌ๊ตฌ์ ์ฒ๋ฆฌํ์ง ์์ ๋์กฐ๊ตฌ, ์ํ๋๋ ๋์ฝ ์ฒ๋ฆฌ๊ตฌ
๋ ํฌํจํ์ฌ ์ํธ๋น๊ตํ์๋ค [30,31].
240 Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal 33(4): 237-246 (2018)
3. RESULTS AND DISCUSSION
3.1. B. velezensis GH1-13์ 500 L Fermenter๋ฅผ ์ด์ฉํ ๋
๋๋ฐฐ์
B. velezensis GH1-13์ ๋๋์์ฐ์ ์ํด ์ ๋น์ฉ ๊ณ ํจ์จ ์ต์
๋ฐฐ์ง 300 L๋ฅผ ์ ์กฐํ์ฌ 500 L fermenter๋ฅผ ์ด์ฉํด ๋๋๋ฐฐ์์
์ํํ์๋ค. ๊ธฐ์ด๋ฐฐ์ง (NaCl 0.15%, K2HPO4 0.25%, Na2CO3
0.05%, MgSO4ยท7H2O 0.1%, pH 7.5)๋ฅผ ๋ฐํ์ผ๋ก ๋๋๋ฐฐ์์ฉ
์ต์ ๋ฐฐ์ง ๊ฐ๋ฐ์ ์ํด ์ต์ ์ ํ์์๊ณผ ์ง์์ ์ ๋ฐ์ ์ํ
ํ์๋ค. 9์ข ํ์์ (glucose, frucotose, sucrose, lactose, gly-
cerol, maltose, xylose, dextrin, soluble starch)๊ณผ 6์ข ์ง์์
(yeast extract, peptone, tryptone, soytone, (NH4)2SO4, soy bean
flour)์ ๋์์ผ๋ก ๊ฐ๊ฐ์ ๋๋๋ณ ์ต์ ์กฐ๊ฑด์ ์ ๋ฐํ์๋ค
(data not shown). ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ 0.5% glucose, 0.8% soy bean flour๋ฅผ
์ ๋น์ฉ ๊ณ ํจ์จ ์ต์ ๋ฐฐ์ง์ ํ์์๊ณผ ์ง์์์ผ๋ก ๊ฒฐ์ ํ์๋ค.
๋ฐํจ ๊ณต์ ์ ์ฌํ์ฑ์ ํ๋ณดํ๊ธฐ ์ํด ์ด 3ํ์ ๋๋๋ฐฐ์์
์ํํ์์ผ๋ฉฐ, ๊ฒฐ๊ณผ ๋ฐฐ์ 30์๊ฐ ํ ๊ท ์ฒด ํ์๊ฐ ์ต์ ๊ฐ์ผ๋ก
์ฐ์ถ๋์๊ณ , B. velezensis GH1-13์ ์๊ท ์๋ ํ๊ท 8.0ร108
cfu/mL๋ก ์ธก์ ๋์๋ค. ์ด์ด์ B. velezensis GH1-13์ ํฌ์ํ
์ฑ๋ฅ ์ ์ฆ๊ฐ์ํค๊ธฐ ์ํด ์ด์ฒ๋ฆฌ๋ฅผ ์ํํ์๋ค. Fermenter์
์จ๋๋ฅผ 60oC๋ก ์กฐ์ ํ์ฌ 1์๊ฐ ๋์ ์ฒ๋ฆฌ ํ ๋ด์ํฌ์ ๊ท ์
๋ฅผ ์ธก์ ํ ๊ฒฐ๊ณผ, 6.8ร108 cfu/ml๋ก ์ธก์ ๋์์ผ๋ฉฐ, ์ ์ฒด B. vel-
ezensis GH1-13 ๋๋๋ฐฐ์ ๊ณต์ ์ ๋ด์ํฌ์ ํ์ฑ๋ฅ ์ ์ฝ 85%
์๋ค. ์ด ํ ์ ํํ ์คํ์์๋ 8.0ร108 cfu/mL์ ๋ณด์ฆ ๊ท ์
๋ฅผ ๊ฐ๋ ์ก์ ์ ํ์ ์ฌ์ฉํ์๋ค (Fig. 1).
3.2. B. velezensis GH1-13์ ์ ํ ๋ฐ ์์ ์ฑ ์กฐ์ฌ
๋ณตํฉ๊ธฐ๋ฅ๋ฏธ์๋ฌผ์ ํ์ฅ์ ์ฉ์ ์ํ์ฌ B. velezensis GH1-13
๊ท ์ฃผ๋ฅผ ์ก์, ๋ถ๋ง, ์ ์ ๋ฐ ํ ๋ ํํ๋ก ์ ํํํ์๋ค. ์ ํ
๋ฐฉ์์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ท ์ฒด ๋ณด์กด์จ์ ํ์ธํ๊ธฐ ์ํด ํฌ์ํํ๋ฒ์ ์ด
์ฉํ์ฌ B. velezensis GH1-13์ ์๊ท ์๋ฅผ ์ธก์ ํ์๋ค. ๊ทธ ๊ฒฐ
๊ณผ, ์ก์ 8.0ร108 cfu/g, ๋ถ๋ง 7.2ร109 cfu/g, ์ ์ 5.6ร107 cfu/g,
ํ ๋ I 6.3ร107 cfu/g, ํ ๋ II 5.4ร107 cfu/g์ผ๋ก ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์ ์
๋ํ 4์ข ์ ์ ํ์์ B. velezensis GH1-13๋ ๋ณด์ฆ ๊ท ์๊ฐ 107
cfu/g ์ด์์ผ๋ก ์ธก์ ๋์๋ค (Fig. 2).
์ ํ ํํ์ ๋ฐ๋ผ ํ๋ณด๋ 4์ข ์ B. velezensis GH1-13 ์ ์
์ ์ด์ ๋ํ ์์ ์ฑ์ ์กฐ์ฌํ๊ธฐ ์ํด 4oC, 25oC, 40oC๋ฅผ ๋ณด๊ด
์จ๋๋ก ํ์ฌ 8์ฃผ๊ฐ ๋ณด์กด์จ์ ํ์ธํ์๋ค. ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ, ์ก์ ์ ํ
์ ๋ณด๊ด์จ๋ 4oC, 25oC, 40oC์์ ๊ฐ๊ฐ ํ๊ท 8.0ร108ยฑ0.3 cfu/
g, 7.1ร108ยฑ0.6 cfu/g, 4.6ร108ยฑ0.3 cfu/g์ ์๊ท ์๊ฐ ์กฐ์ฌ๋์
์ผ๋ฉฐ ์ด๊ธฐ ์ก์์ ํ ๋๋น ์๊ท ์ ๋ณด์กด์จ์ ๊ฐ๊ฐ 94%, 84%,
54%๋ก ํ์ธ๋์๋ค. ์ก์ ์ ์ ์ ๋ณด๊ด์ 4oC์์ ์ต์ ์ด์์ผ
๋ฉฐ, 8์ฃผ ๊ฒฝ๊ณผ ํ์๋ 90%์ด์์ ๋ณด์กด์จ์ ํ์ธํ์๋ค (Fig.
3(A)). ๋ถ๋ง ์ ํ์ ๋ณด๊ด์จ๋ 4oC, 25oC, 40oC์์ ๊ฐ๊ฐ 6.8ร
109ยฑ0.6 cfu/g, 6.5ร109ยฑ0.3 cfu/g, 6.4ร109ยฑ0.6 cfu/g์ ์๊ท ์๊ฐ
์กฐ์ฌ๋์์ผ๋ฉฐ, ์ด๊ธฐ ๋ถ๋ง์ ํ ๋๋น 94%, 90%, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ 89%์
์จ๋๋ณ ๋ณด์กด์จ์ ๋ํ๋๋ค (Fig. 3(B)). ์ ์ ์ ๊ฒฝ์ฐ 4oC, 25oC,
40oC์์ ๊ฐ๊ฐ 6.0ร107ยฑ0.3 cfu/g, 6.0ร107ยฑ0.2 cfu/g, 5.8ร107ยฑ
0.3 cfu/g์ ์๊ท ์๊ฐ ์ธก์ ๋์๊ณ (Fig. 3(C)), ํ ๋ I์ ๊ฒฝ์ฐ
6.1ร107ยฑ0.4 cfu/g, 6.1ร107ยฑ0.3 cfu/g, 5.8ร107ยฑ0.4 cfu/g (Fig.
3(D)), ํ ๋ II์ ๊ฒฝ์ฐ 5.7ร107ยฑ0.3 cfu/g, 5.8ร107ยฑ0.3 cfu/g, 5.4
ร107ยฑ0.3 cfu/g (Fig. 3(E))๋ก ์ ์ , ํ ๋ I, ํ ๋ II ๋ชจ๋ 90% ์ด
์ ๋ณด์กด์จ์ ํ์ธํ์๋ค. ์ด์ ๋ฐ๋ผ ๋ณธ ๊ท ์ฃผ๋ก ๊ฐ๋ฐ๋ ๋ฏธ์๋ฌผ
์ ํ์ ๋ณด๊ด์จ๋์ ๋ฐ๋ผ ๊ธ๊ฒฉํ๊ฒ ๊ฐ์๋์ง ์๊ณ ๋ณด์ฆ๊ท ์
์์ค์ผ๋ก ์ ์ง๋จ์ ํ์ธํ์๋ค.
3.3. ๋ฏธ์๋ฌผ ์ก์ ์ ํ์ ์๋ฌผ์ ๋ํ ์ฝํด์ํ
์ ๋น์ฉ ๊ณ ํจ์จ ์ต์ ๋ฐฐ์ง๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ 500 L fermenter๋ฅผ ํตํด
Fig. 1. Culture profile of B. velezensis GH1-13 with optimal medium
by 500 L fermenter.
Fig. 2. The microbial formulations of B. velezensis GH1-13 with total viable cell counts per each formulation. (A): Liquid, (B): Powder,
(C): Granule, (D): Pellet I, (E): Pellet II.
๋ณตํฉ๊ธฐ๋ฅ๋ฏธ์๋ฌผ Bacillus velezensis GH1-13์ ์ด์ฉํ ๋ฏธ์๋ฌผ์ ํ ๊ฐ๋ฐ ๋ฐ ์๋ฌผํ์ ํน์ฑ 241
์์ฐ๋ B. velezensis GH1-13์ ์ก์ ์ ํ์ ๊ฒฝ์ฝ ์ดํฌํด์ค์ผ
๋ก์จ ๊ณ ์ถ, ํ ๋งํ ์ ๋ํ ์ฝํด ์ ๋ฌด๋ฅผ ํ์ธํ์๋ค. ๊ฒฝ์ฝ ์ด
ํฌ ํ 14์ผ ๋์ ์๋ฌผ ๊ฒฝ์ฝ์ ์ธ๊ด์ ์ฝํด ์ ๋ฌด๋ฅผ ์กฐ์ฌํ ๊ฒฐ
๊ณผ, ๋ ์๋ฌผ ๋ชจ๋ ๋ฐ์ ๋ฐ ๋ฐ๋ฌธ์ ์ ๋ฌด, ํฉ๋ณ ๋๋ ์ฝ์ ์ฌ๋ถ,
๊ฒฝ์ฝ์ ์์กฐ์ฌ๋ถ, ๊ฒฝ์ฝ์ ๊ณ ์ฌ์ฌ๋ถ, ๊ธฐํ ๋ฐ์ก ์์ก์ํ ๋ถ๋
๊ณผ ๊ฐ์ ์ฝํด ์ฆ์์ ๋ํ๋์ง ์์๋ค (Fig. 4). ๋ํ ๋ ์๋ฌผ
์ ์ฝ์ ์กฐ์ฌ ๊ฒฐ๊ณผ ๋ฌด์ฒ๋ฆฌ๊ตฌ ๋๋น ์ฝ์๋ ๋ณํ๊ฐ ๋ํ๋์ง ์
์๋ค (Table 1). ์ด๋ฅผ ํตํด ๋ฏธ์๋ฌผ ์ ํ๋ค์ ํ์ฅ์ ์ฉํ๋๋ฐ
์์ด ๊ธฐ๋ณธ์ด ๋๋ ์ก์ ์ ํ๊ณผ ์ด๋ฅผ ๊ธฐ์ด๋ก ๊ฐ๋ฐ๋๋ ๋ถ๋ง,
์ ์ , ํ ๋ ์ ํ์์๋ ์ํ ์๋ฌผ ๋ํ ์ฝํด๊ฐ ๋ฐ์ํ์ง ์์
์ ํ์ธํ์๋ค.
3.4. ๋ฏธ์๋ฌผ ์ ํ๋ณ ์๋ฌผ ์์ก ์ฆ์ง ํจ๊ณผ ์ํ
์ ํ ํํ์ ๋ฐ๋ฅธ ๊ณ ์ถ, ํ ๋งํ ์ ์์ก ์ฆ์ง ํจ๊ณผ ์ํ์ ์
ํํ์๋ค. ์์ก ์ฆ์ง ํจ๊ณผ ์ํ์ 3์ฃผ ๋์ ์ด๋ฃจ์ด์ก์ผ๋ฉฐ ์
ํ ์๋ฌผ์ ์ค๊ธฐ๊ธธ์ด, ๊ฐ์ง ๊ฐ์๋ฅผ ์ธก์ ํ์ฌ ์งํ๋์๋ค. ๋จผ์ ,
๊ณ ์ถ์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด๋ฉด ๊ฐ๊ฐ์ ๋ฏธ์๋ฌผ ์ ์ ์ฒ๋ฆฌ ํ 1์ฃผ์ฐจ ํ๊ท
์ค๊ธฐ ๊ธธ์ด 10.5ยฑ0.34 cm, ๊ฐ์ง ์ 4๊ฐ๊ฐ ์ธก์ ๋์์ผ๋ฉฐ, 2์ฃผ์ฐจ
Fig. 3. Effect of temperature on storage stability of four microbial formulations. (A): Liquid, (B): Powder, (C): Granule, (D): Pellet I, (E):
Pellet II.
242 Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal 33(4): 237-246 (2018)
ํ๊ท ์ค๊ธฐ ๊ธธ์ด 13.7ยฑ0.6 cm, ๊ฐ์ง ์ 7๊ฐ๋ก ์ธก์ ๋์๋ค. ์ด๊ธฐ
1~2์ฃผ์ฐจ ์ํ์์๋ ์์ก์ฆ์ง ํจ๊ณผ์ ๋ํ ์ ํจ์ฑ ์๋ ๊ฒฐ๊ณผ
๊ฐ ์ธก์ ๋์ง ์์๋ค. ์ด ํ 3์ฃผ์ฐจ ์์ก ์กฐ์ฌ์์ ๊ณ ์ถ ์ค๊ธฐ ๊ธธ
์ด ์ธก์ ๊ฒฐ๊ณผ, ๋ฌด์ฒ๋ฆฌ๊ตฌ์ ๊ฒฝ์ฐ 18.2ยฑ0.71 cm์ผ๋ก ์ธก์ ๋์
Fig. 4. Phytotoxicity effects on pepper (P) and tomato (T) leaves from our liquid formulations for 14 days. P(A): Control, P(B): 100X
treatment, P(C): 250X treatment; T(a): Control, T(b): 100X treatment, T(c): 250X treatment.
Table 1. The number of petiole count on pepper and tomato by our liquid formulation
Microbial formulation Crop Control Dilution (100X) Dilution (250X)
Bacillus velezensis GH1-13 liquid typePepper 7 7 7
Tomato 4 4 4
Fig. 5. Plant growth-promoting effects on Pepper (P) and Tomato (T) for 21 days utilizing our microbial formulations. P(a): Control, P(b):
Pellet II, P(c): Liquid, P(d): Pellet I, P(e): granule, P(f): Powder; T(a): Control, T(b): Pellet I, T(c): Liquid, T(d): Granules, T(e): Powder,
T(f): Pellet II.
๋ณตํฉ๊ธฐ๋ฅ๋ฏธ์๋ฌผ Bacillus velezensis GH1-13์ ์ด์ฉํ ๋ฏธ์๋ฌผ์ ํ ๊ฐ๋ฐ ๋ฐ ์๋ฌผํ์ ํน์ฑ 243
๊ณ ์ก์ ์ ํ์ ํ๊ท 17.9ยฑ0.78 cm, ์ ์ ๋ 22.9ยฑ0.96 cm, ํ
๋ I ์ ํ์ 20.6ยฑ0.83 cm์ผ๋ก ์ธก์ ๋์๋ค. ๊ณ ์ถ์ ๊ฐ์ง ๊ฐฏ์
์ธก์ ์ ๋ฌด์ฒ๋ฆฌ๋ฅผ ํฌํจํ ์ก์, ์ ์ , ํ ๋ I ์ ํ์์ ํ๊ท 9๊ฐ
๊ฐ ์ธก์ ๋์๋ค. ํนํ, ๋ถ๋ง๊ณผ ํ ๋ II๋ ๊ฐ๊ฐ ์ค๊ธฐ ๊ธธ์ด 25.6ยฑ
0.72 cm, 23.2ยฑ0.93 cm๋ก ์ธก์ ๋์๊ณ ๊ฐ์ง ๊ฐ์๋ ๋์กฐ๊ตฌ ๋
๋น ํ๊ท 10๊ฐ์ ๊ฐ์ง ์๊ฐ ์ธก์ ๋์ด ๋์กฐ๊ตฌ ๋๋น 140%, 127%
์ ๊ณ ์ถ ์์ก ์ฆ์ง ํจ๊ณผ๊ฐ ๋ํ๋ฌ๋ค (Fig. 5(P)), (Table 2).
ํ ๋งํ ์ ๊ฒฝ์ฐ, ๊ฐ๊ฐ์ ๋ฏธ์๋ฌผ ์ ์ ์ฒ๋ฆฌ ํ 1์ฃผ์ฐจ ํ๊ท ์ค
๊ธฐ ๊ธธ์ด 10.5ยฑ0.34 cm, ๊ฐ์ง ์ 4๊ฐ๊ฐ ์ธก์ ๋์์ผ๋ฉฐ, 2์ฃผ์ฐจ ํ
๊ท ์ค๊ธฐ ๊ธธ์ด 13.7ยฑ0.6 cm, ๊ฐ์ง ์ 7๊ฐ๊ฐ ์ธก์ ๋์๋ค. ์ด๊ธฐ
1~2์ฃผ์ฐจ ์ํ์์๋ ๊ณ ์ถ์ ๋ง์ฐฌ๊ฐ์ง๋ก ์์ก์ฆ์ง ํจ๊ณผ์ ๋
ํ ์ ํจ์ฑ ์๋ ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ ์ธก์ ๋์ง ์์๋ค. ์ด ํ 3์ฃผ์ฐจ ์์ก ์กฐ
์ฌ์์ ํ ๋งํ ์ค๊ธฐ ๊ธธ์ด ์ธก์ ๊ฒฐ๊ณผ, ๋ฌด์ฒ๋ฆฌ๊ตฌ๋ 28.4ยฑ0.98
cm์ผ๋ก ์ธก์ ๋์๊ณ ์ก์ ์ ํ์ ํ๊ท 31.3ยฑ0.82 cm, ์ ์ ๋
32.8ยฑ0.69 cm, ํ ๋ II ์ ํ์ 29.0 ยฑ0.50 cm ์ผ๋ก ์ธก์ ๋์๋ค.
ํ ๋งํ ์ ๊ฐ์ง ๊ฐ์ ์ธก์ ์ ๋ฌด์ฒ๋ฆฌ์ ํ ๋ I ์ ํ์์ 10๊ฐ,
์ก์, ์ ์ , ํ ๋ II ์ ํ์์๋ ํ๊ท 9๊ฐ๊ฐ ์ธก์ ๋์๋ค. ํนํ,
๋ถ๋ง๊ณผ ํ ๋ I์์ ํ ๋งํ ์ค๊ธฐ ๊ธธ์ด๊ฐ 35.3ยฑ0.46 cm, 34.1ยฑ
0.43 cm์ผ๋ก ์ธก์ ๋์๊ณ , ๊ฐ์ง ๊ฐ์๋ ๋ ์ ํ ๋ชจ๋ ํ๊ท 11
๊ฐ๊ฐ ์ธก์ ๋์ด ๋์กฐ๊ตฌ ๋๋น 124%, 120%์ ํ ๋งํ ์์ก ์ฆ์ง
ํจ๊ณผ๊ฐ ๋ํ๋ฌ๋ค (Fig. 5(T)), (Table 2).
B. velezensis GH1-13 ์ ํ๋ณ ๊ฐ์ง๊ณผ์๋ฌผ์ ์์ก ์ฆ์ง ํจ๊ณผ
๋ ๋ถ๋ง๊ณผ ํ ๋ ์ ํ์์ ๊ฐ์ฅ ๋๊ฒ ์ธก์ ๋์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ฌํ ๊ฒฐ
๊ณผ๋ B. velezensis GH1-13 ๊ท ์ฃผ๊ฐ ๊ฐ๋ ์๋ฌผ ์์ฅ ์ด์ง ํจ๊ณผ
๊ฐ ์์ ์ ์ผ๋ก ๋ณด์กด๋์์์ ์๋ฏธํ๋ค. B. velezensis GH1-13
๊ท ์ฃผ์ ์๋ฌผ ์์ฅ ์ด์ง ํจ๊ณผ๋ auxin์ ๋ํ๋ฌผ์ง์ธ IAA (in-
dole-3-acetic acid)์ ์ํ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ฏธ์๋ฌผ ๊ท ์ฃผ์ ์๋ฌผ๊ฐ์ ์
ํธ๋ฌผ์ง์ ๋ฌ์ฒด๊ณ๋ฅผ ํตํด ์๋ฌผ์ ์ค๊ธฐ, ๋ฟ๋ฆฌ์ ์ธํฌ๋ถ์ด ๋ฐ ์
์ฅ ์์ก์ ์ ๋ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ์๋ ค์ ธ ์๋ค [32-34]. ๋ณธ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ
๋ฐํ์ผ๋ก ํ B. velezensis GH1-13 ๊ท ์ฃผ ๋ฐฐ์ ๋ฐ ์ ํํ ์ฐ๊ตฌ
๋ฅผ ํตํด ๋ถ๋ง ๋ฐ ํ ๋ ์ ํ์ด B. velezensis GH1-13 ์์ ์์ฑ
๋ IAA๋ฅผ ์์ ํ๊ฒ ๋ณด์กดํ๋ ์ ํ ์กฐ๊ฑด์์ ํ๋ฆฝํ์๋ค.
3.5. ๋ฏธ์๋ฌผ ์ก์, ๋ถ๋ง ์ ํ์ ๊ณ ์ถํ์ ๋ณ ๋ฐฉ์ ํจ๊ณผ์ํ
Collectotrichum sp. ๋ณ์๊ท ์ ์ํด ๋ฐ์๋๋ ํ์ ๋ณ์ ์๋ฌผ
์ฒด์ ๊ฐ์ผ๋๋ฉด ๋ณ๋ฐ์ด ์ํ๋ด์ง ๋ถ์ ํ์ ๊ฒน๋ฌด๋ฌ ์ฆ์์ผ๋ก
ํ๋๋์ด ๋ณ๋ฐ์ฃผ์๊ฐ ๋ฌผ๋ฌ์ง๊ณ ๊ฒฐ๊ตญ์ ๋ง๋ผ๋ฒ๋ฆฌ๋ ์ฃฝ๋ ํ
์์ด ๋ํ๋๊ฒ ๋๋ค [30,31]. ์ด๋ฌํ ๋ณํด์ ๋ํ์ฌ B. velez-
ensis GH1-13์ ์ก์ ์ ํ๊ณผ ๋ถ๋ง์ ํ์ ์ด์ฉํ ๊ณ ์ถ ํ์ ๋ณ
๋ฐฉ์ ํจ๊ณผ์ํ์ ํตํด ๋ณํด์ถฉ ๋ฐฉ์ ์ฉ ๋ฏธ์๋ฌผ์ ์ ๋ก์์ ๊ฐ
๋ฅ์ฑ์ ํ์ํ๊ณ ์ ํ์๋ค. ๋์ ๋ณ์๊ท ์ 1ร106 spore/ml ๋
๋๋ก ํฌ์ ํํ์ก์ ์ค๋นํ๊ณ ๋จผ์ ์ด๋ค์ ๋ณ ๋ฐ์์ํฉ์ ํ
์ธํ์๋ค. ๋ฉธ๊ท ์๋ฅผ ์ ์ข ํ ๋ฌด์ฒ๋ฆฌ๊ตฌ์ ๊ณ ์ถ ์ด๋งค์ ์์ ํ
์ผ๋ก ์์ฒ๋ฅผ ๋ธ ํ ์์ฒ๋ถ์์ ์ธ์ ์ ์ข ํ ๊ฒฐ๊ณผ, ๋ณ๋ฐ๋ฉด์ ์ด
11.44ยฑ0.95 mm, ์ด๋ฅผ ํตํ ๋ณ ๋ฐ์๋ฅ ์ 100%๋ก ์ธก์ ๋์ด ๊ณ
์ถ ํ์ ๋ณ ๋ฐฉ์ ํจ๊ณผ๋ฅผ ๊ฒ์ ํ๋๋ฐ ์ถฉ๋ถํ ์ํฉ์์ ํ์ธํ
์๋ค (Fig. 6). ๋ณธ ์ํ์ ๊ฒฐ๊ณผ ์ก์ ์ ํ์ ๊ฒฝ์ฐ 100๋ฐฐ ํฌ์
์ฒ๋ฆฌํ์ ๋ ๋ณ๋ฐ๋ฉด์ ์ 4.0ยฑ0.33 mm๋ก ์ธก์ ๋์๊ณ ์ด๋ฅผ ๊ณ
์ถ ํ์ ๋ณ์ ๋ํ ๋ฐฉ์ ๊ฐ๋ก ํ์ฐํ์ ๋ ๋์กฐ๊ตฌ ๋๋น 65%์
๋ณ ๋ฐฉ์ ํจ๊ณผ๊ฐ ๋ํ๋ฌ๋ค. ์ก์ ์ ํ 250๋ฐฐ๋ก ํฌ์๋ ์ฒ๋ฆฌ๊ตฌ
Table 2. Pot assay for analyzing plant (pepper and tomato) growth-promoting effects by our microbial formulation. The treatment was
performed for 21 days
TreatmentPepper Tomato
Stem length (cm) Number of petiole Stem length (cm) Number of petiole
Control 18.2ยฑ0.71 9 28.4ยฑ0.98 10
Liquid 17.9ยฑ0.78 9 31.3ยฑ0.82 9
Powder 25.6ยฑ0.72 10 35.3ยฑ0.46 11
Granule 22.9ยฑ0.96 9 32.8ยฑ0.69 9
Pellet I 20.6ยฑ0.83 9 34.1ยฑ0.43 11
Pellet II 23.2ยฑ0.93 10 29.0ยฑ0.50 9
Fig. 6. Biological control effect by liquid and powder formulations on pepper at pin-prick wound inoculation by Collectotrichum gloeo-
sporioides. The negative control were D.W treatment and positive control used was agricultural pesticide. (A): Positive Control, (B): Nega-
tive Control, (C): Liquid 100X, (D): liquid 250X, (E): powder 1%, (F): powder 0.4%.
244 Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal 33(4): 237-246 (2018)
๋ ๋ณ๋ฐ๋ฉด์ ๋ฅ 7.11ยฑ0.51 mm๋ก ์ธก์ ๋์๊ณ ๋์กฐ๊ตฌ ๋๋น ๋ฐฉ
์ ๊ฐ๋ 37%๋ก ํ์ธ๋์ด 100๋ฐฐ ํฌ์ํ ์ฒ๋ฆฌ๊ตฌ๋ณด๋ค ์ ๋ฐ์ผ๋ก
์ธก์ ๋์๋ค. ๋ถ๋ง ์ ํ์ ๊ฒฝ์ฐ 1% ๋๋๋ก ์ฒ๋ฆฌํ ์ฒ๋ฆฌ๊ตฌ์์
๋ณ๋ฐ๋ฉด์ ์ 4.89ยฑ0.19 mm๋ก ์ธก์ ๋์๊ณ , ๋์กฐ๊ตฌ ๋๋น ๊ณ ์ถ
ํ์ ๋ณ์ ๋ํ ๋ฐฉ์ ๊ฐ๋ฅผ ํ์ฐํ์์ ๋ 57%์ ๋ณ ๋ฐฉ์ ํจ๊ณผ
๊ฐ ๋ํ๋ฌ๋ค. 0.4% ๋๋๋ก ์ฒ๋ฆฌํ ์ฒ๋ฆฌ๊ตฌ์ ๊ฒฝ์ฐ 7.0ยฑ0.33 mm
์ ๋ณ๋ฐ๋ฉด์ ๊ณผ ๊ณ ์ถํ์ ๋ณ์ ๋ฐฉ์ ํจ๊ณผ๊ฐ 39%๋ก ํ์ธ๋์๋ค.
์ํธ๋น๊ต๋ก ์์ฑ๋์กฐ๊ตฌ๋ก ์ฌ์ฉํ ์ด๊ท ์ ์ํธ๋ผ์ฝ ์ํ์
(Bayer Inc.)๋ ๊ณ ์ถ ํ์ ๋ณ์ ๋ํด 2.11ยฑ0.38 mm์ ๋ณ๋ฐ๋ฉด์
๊ณผ 82%์ ๋ฐฉ์ ๊ฐ๊ฐ ์ธก์ ๋์๋ค (Fig. 7).
B. velezensis GH1-13์ ์ก์, ๋ถ๋ง ์ ํ์ ๊ณ ์ถํ์ ๋ณ์ ๋
ํ ๋ฐฉ์ ํจ๊ณผ๋ ์ก์ ์ ํ์์ 100๋ฐฐ ํฌ์๋ ์ฒ๋ฆฌ๊ตฌ๊ฐ ๋ค๋ฅธ
์ฒ๋ฆฌ๊ตฌ์ ๋นํด ๋์ ํจ๊ณผ๋ฅผ ๋ํ๋ด์๋ค. ์ด๋ B. velezensis
GH1-13 ๊ท ์ฃผ๊ฐ Fengycin, Iturin, Surfactin, Bacilysin, Bacillo-
mycin ๋ฑ๊ณผ ๊ฐ์ ์๋ฌผ ๋ณ์์ฑ ๊ณฐํก์ด์ ๊ฐํ ๊ธธํญ์์ฉ์ ํ
๋ ๋ฌผ์ง์ด ์ ํํ ํ์๋ ์ ์ง๋๊ณ ์์์ ์๋ฏธํ๋ค. ํํธ ์ก
์ ์ ํ์ด ๊ฐ๋ ๊ณ ์ถํ์ ๋ณ์ ๋ํ ๋ฐฉ์ ๊ฐ๋ ์์ฑ๋์กฐ๊ตฌ๋ก
์ฌ์ฉํ ์ํธ๋ผ์ฝ ์ํ์ ์ ๋ฐฉ์ ๊ฐ ๋ณด๋ค ์ฝ 20% ๋ฎ๊ฒ ์ธก์ ๋
์์ง๋ง ๊ณ ์ถ ํ์ ๋ณ์ ๋ํ ์ฝํจ๋ ๋๋ ท์ด ํ์ธ๋์๊ธฐ์ B.
velezensis GH1-13์ ์ก์ ์ ํ๊ณผ ๋ถ๋ง ์ ํ์ ๋ณํด์ถฉ ๋ฐฉ์ ์ฉ
๋ฏธ์๋ฌผ์ ์ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ๋ฐ์ ๊ฐ์น๊ฐ ๋์ ์นํ๊ฒฝ ์๋ฌผ๋์ฝ์ผ๋ก์
๊ทธ ํ์ฉ ๊ฐ๋ฅ์ฑ์ ํ๋ฆฝํ์๋ค.
4. CONCLUSION
๊ฐ์ง๊ณผ ์๋ฌผ ์ฌ๋ฐฐ๋๊ฐ์ ์ค์ ํ์ฅ ์ ์ฉ์ ์ํ ์ฐ๊ตฌ๋ก ๋ณตํฉ
๊ธฐ๋ฅ๋ฏธ์๋ฌผ Bacillus velezensis GH1-13 ๊ท ์ฃผ์ ์ฉ๋ ๋ฐ ์๊ธฐ
์ ๋ง๋ ์ต์ ๋ฏธ์๋ฌผ ์ ํํ ๊ฐ๋ฐ๊ณผ, ์ด๋ฅผ ์ด์ฉํ ์๋ฌผ์ in
vivo ๊ฒ์ ์ ํตํด ์นํ๊ฒฝ์ ์ธ ๋์ ๋ฏธ์๋ฌผ์ ์ ๋ก์ ๊ฐ๋ฅ์ฑ
ํ์ํ์๋ค. ๊ฐ์ฒ์ง ํ ์์ผ๋ก๋ถํฐ ๋ถ๋ฆฌ๋ ๋ณธ ๊ท ์ฃผ๋ ๋ด์ผ์ฑ
์ ๊ฐ์ง๊ณ ์์ผ๋ฉฐ ์๋ฌผ์์ก์ ์ด์งํ๋ IAA (Indole-3-acetic
acid)์ ๊ฐ์ ๋ฌผ์ง์ ๋ถ๋นํ๊ณ , ๋์์ ์๋ฌผ๋ณ์ ์ผ์ผํค๋ ๋ณ
์๊ท ์ ์์ก์ ์ต์ ํ๋ ํญ๊ท ํ์ฑ๋ฅ๋ ฅ์ ๊ฐ์ง๊ณ ์๋ค [20].
์ด๋ฅผ ํ์ฉํ๊ธฐ ์ํ ์ฐ๊ตฌ๋ก ๋จผ์ ์ต์ ๋ฐฐ์ง๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ 500 L
Fermenter๋ฅผ ์ด์ฉํ 300 L ๋๋๋ฐฐ์์ ํตํด ๋ณด์ฆ ๊ท ์ 8.0ร
108 cfu/ml, ๋ด์ํฌ์ 6.8ร108 cfu/ml๋ก 85%์ ๋ด์ํฌ์ ํ์ฑ
๋ฅ ์ ํ์ธํ์๋ค. ์ด๋ฅผ ๊ธฐ์ด๋ก 4์ข ์ ๋ฏธ์๋ฌผ ์ ํํ (์ก์, ๋ถ
๋ง, ์ ์ , ํ ๋ )๊ณต์ ์ ์๋ฃํ์์ผ๋ฉฐ, ๋ณธ ๊ท ์ฃผ์ ์ ํ๋ณ ๋ณด์กด
์ฑ ๋ฐ ์์ ์ฑ ํ์ธ์ ์ํด ์ ์จ, ์ค์จ, ๊ฐํน์กฐ๊ฑด์์ 8์ฃผ ๋์
์กฐ์ฌํ ๊ฒฐ๊ณผ, ์ก์ 8.0ร108 cfu/g, ๋ถ๋ง 7.2ร109 cfu/g, ์ ์ 5.6
ร107 cfu/g, ํ ๋ I6.3ร107 cfu/g, ํ ๋ II 5.4ร107 cfu/g์ผ๋ก ๋ชจ๋
์ ํ์์ ๋ณด์ฆ ๊ท ์๊ฐ 107 cfu/mL(g) ์ด์์ผ๋ก ์กฐ์ฌ๋์๋ค.
๋ฏธ์๋ฌผ์ ์ ์ ์ฉ๋, ์๊ธฐ์ ๋ง๋ ์ต์ ์ ํ ์ ๋ณ์ ์ํด ์
๋ฌผ์ ์ฝํด์ํ, ์์ก์ฆ์ง ํจ๊ณผ์ํ ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ๊ณ ์ถ ํ์ ๋ณ ๋ฐฉ์
ํจ๊ณผ์ํ์ ์ํํ์๋ค. ์ต์ ๋ฐฐ์ง๋ฅผ ํตํด ๋ฐฐ์๋ Bacillus vel-
ezensis GH1-13์ ์ก์ ์ ํ์ ๊ณ ์ถ, ํ ๋งํ ์ ๋ํ์ฌ ์ฝํด๊ฐ
๋ฐ์๋์ง ์์๊ณ , ๋ถ๋ง ์ ํ๊ณผ ํ ๋ ์ ํ์ ๊ณ ์ถ์ ํ ๋งํ ์
์์ก ์ฆ์ง์ ์์ด 120%์ด์์ ์์ก ์ฆ์ง ํจ๊ณผ๋ฅผ ๋ํ๋ด์๋ค.
๋ํ ์ก์ ์ ํ์ด ๊ณ ์ถ ํ์ ๋ณ์ ๋ํด 65%์ ๋ฐฉ์ ํจ๊ณผ๋ฅผ ๋
ํ๋ด์๋ค. ์ด๋ฅผ ํตํด ๊ฐ๊ฐ์ ๋ฏธ์๋ฌผ ์ ํ๋ง๋ค, ์ฌ์ฉ๋ชฉ์ ์ ๋ฐ
๋ผ ๊ทธ ํจ๊ณผ๊ฐ ๋ค๋ฅด๊ฒ ๋ํ๋๋ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์ ์ ์์๊ณ , ์ค์ ํ
์ฅ์์๋ ์๋ฌผ์ฌ๋ฐฐ์ฉ, ๋ณํด์ถฉ ๋ฐฉ์ ์ฉ, ํ ์๊ฐ๋์ฉ๊ณผ ๊ฐ์ด ๋ฏธ
์๋ฌผ ์ ์ ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ๊ณ ์ ํ๋ ์ฉ๋๋ฅผ ๋ฏธ๋ฆฌ ์ค์ ํ ํ ์ฌ์ฉํ
๋ค๋ฉด ๋์ฑ ํจ์จ์ ์ธ ์นํ๊ฒฝ๋์ฐ๋ฌผ ์์ฐ ์ฆ๋์ ๊ธฐ์ฌํ ๋ฟ๋ง
์๋๋ผ, ์๋ฌผ์ฌ๋ฐฐ์ ์๋ชฉ, ํ๊ฒฝ ๋ฐ ์๊ธฐ๋ณ ์ฉ๋์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ ธ๋
Fig. 7. Biocontrol efficacies by liquid and powder formulations of B. velezensis GH1-13. The formulated cells and Collectotrichum gloeos-
porioides were wound inoculated to green peppers and incubated for 7 days at 30oC. D.W and agricultural pesticide were used as negative
and positive control, respectively. The control value results from pathogen was based on the areas of the infected lesion. A: Positive
control; B: Negative control; C: 100X diluted liquid type; D: 250X diluted liquid type; E: Powder 1%; F: Powder 0.4%. Data are means ยฑ
standard deviations of three independent experiments per treatment.
๋ณตํฉ๊ธฐ๋ฅ๋ฏธ์๋ฌผ Bacillus velezensis GH1-13์ ์ด์ฉํ ๋ฏธ์๋ฌผ์ ํ ๊ฐ๋ฐ ๋ฐ ์๋ฌผํ์ ํน์ฑ 245
๋ ฅ ๋ฐ ๋น์ฉ ์ ๊ฐ๊ณผ ํธ๋ฆฌ์ฑ ๋๋ชจ๋ฅผ ๋์ผ ์ ์๋ค.
๊ตญ๋ด๋ ์์ง ๋์ฐ๋ฌผ์ ์นํ๊ฒฝ์ ์ธ ๋ฐฉ์ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์์ ๋จ๊ณ
์ด๋ฉฐ, ์ธ์ฒด์ ๋ํ ์ํ์ ์์ ์ฑ์ด ์ข ์ข ์ฌํ์ ์ธ ์ด์๊ฐ ๋
๊ณ ์๋ ์ ์ ๊ฐ์ํ ๋, ๋ฏธ์๋ฌผ์ ์ด์ฉํ ๋ฌด๊ณตํดยท์นํ๊ฒฝ ์
์ ์ ์์๋ ๊ณ์ ์ฆ๊ฐํ ๊ฒ์ด๋ฉฐ ์ด์ ๋ํ ์ง์์ ์ธ ํฌ์์
์ฐ๊ตฌ๊ฐ ํ์ํ ์ํฉ์ด๋ค.
์ค์ ๋ก ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ๋ฐํ์ผ๋ก Bacillus velezensis GH1-13๊ท ์ฃผ
์ก์ ์ ํ์ ์์ ํ์ผ๋ก ์ ์ํ์ฌ ๊ธฐ์ ์ด์ ์ ํตํด ์นํ๊ฒฝ
์ ๊ธฐ๋์ ์์ฌ ๋ฑ๋ก ์ถ์ง ์ค์ ์๋ค. ์ต์ ๋ฐฐ์ง๋ฅผ ํตํ ๋๋๋ฐฐ
์ ๋ฐ ์ ํํ ์ฐ๊ตฌ๋ ์นํ๊ฒฝ ์๋ฌผํ์ ๋ฐฉ์ ๋ฅผ ์ํ ์ฃผ์ ๊ธฐ์ด
์ฐ๊ตฌ๋ก ํ์ฉ์ด ๊ฐ๋ฅํ๊ณ , ํฅํ ์ง์์ ์ธ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ๋ฐ ๋ฐ ๋๊ฐ ํ
์ฅ์ ์ฉ ์ค์ฉํ๋ฅผ ํตํด ์นํ๊ฒฝ ๋ฏธ์๋ฌผ์ ์ ๋ก์ ๊ฐ์น๋ฅผ ๊ตฌ์ถ
ํ ์์ ์ด๋ค.
Acknowledgements
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ๋ ๋์ด์งํฅ์ฒญ ๊ณต๋์ฐ๊ตฌ์ฌ์ (๊ณผ์ ๋ฒํธ PJ012467)์
์ง์์ ์ํด ์ด๋ฃจ์ด์ก์ผ๋ฉฐ ์ด์ ๊ฐ์ฌ๋๋ฆฝ๋๋ค.
REFERENCES
1. Nam, H. S. (2011) Environmentally-friendly agriculture & biotic
pesticide. KIC News 14: 12-18.
2. Jung, H. K., H. J. Lee, and C. K. Kim (2016) Production status and
market outlook of domestic and foreign environment-friendly agri-
cultural products. Report of KREI, Nongjeong Focus. August 2.
Naju, Joellallanam-do, Korea.
3. Sharma, N. and R. Singhvi (2017) Effects of chemical fertilizers
and pesticides on human health and environment: a review. IJAEB
10: 675-679.
4. Cawoy, H., W. Bettiol, P. Fickers, and M. Ongena (2011) Bacillus
based biological control of plant diseases. pp. 273-302. In: M.
Stoytcheva (eds.). Ongena Pesticides in the modern world: pesti-
cides use and management, Rijeka, Croatia.
5. Emmert, E. A. B. and J. Handelsman, (1999) Biocontrol of plant dis-
ease: A (Gram-) positive perspective. FEMS Microbiol. Let. 171: 1-9.
6. Nicholson, L. W. (2002) Roles of Bacillus endospores in the envi-
ronment. Cell. Mol. Life Sci. 59: 410-416.
7. Avis, T. J., V. Gravel, H. Antoun and R. J. Tweddell (2008) Multi-
faceted beneficial effects of rhizosphere microorganisms on plant
health and productivity. Soil Biol. Biochem. 40: 1733-1740.
8. Santoyo, G., M. D. C. Orozco-Mosqueda, and M. Govindappa
(2012) Mechanisms of biocontrol and plant growth promoting acti-
vity in soil bacterial species of Bacillus and Pseudomonas: A re-
view. Biocontrol Sci. Technol. 22: 855-872.
9. Slininger, P. J., J. E. Van Cauwenberge, R. J. Bothast, D. M. Weller,
L. S. Thomashow, and R. J. Cook (1996) Effect of growth culture
physiological state, metabolites, and formulation on the viability,
phytotoxicity, and efficacy of the take-all biocontrol agent Pseudo-
monas fluorescens 2-79 stored encapsulated on wheat seeds. Appl.
Microbiol. Biotechnol. 45: 391-398.
10. Schisler, D. A., P. J. Slininger, R. W. Behle, and M. A. Jackson
(2004) Formulation of Bacillus spp. for biological control of plant
diseases. Phytopathology 94: 1267-1271.
11. Nam, H. S., H.-J. Yang, B. J. Oh, A. J. Anderson and Y. C. Kim
(2016) Biological control potential of Bacillus amyloliquefaciens
KB3 isolated from the feces of Allomyrina dichotoma larvae. Plant
Pathol. J. 32: 273-280.
12. Hahm, S.-S., B.-R. Kim, M.-K. Kwon, K.-S. Han, I.-H. Park, and
K.-W. Seo (2018) Selection of antifungal bacteria Burkholderia
lata CAB13001 for control on red pepper Anthracnose and its con-
trol efficacy in field. Korean J. Org. Agric. 26: 649-660
13. Kim, J. H., C. H. Kim, and Y. D. Ko (2001) Effect of dietary sup-
plementation of hermented feed(Bio-) on performance of finishing
pigs and fecal ammonia gas emission. Kor. J. Anim. Sci. Technol.
43: 193-202.
14. Kang. K. H, S. K Kam, C. G Hu, and M. G. Lee (2005) The effect
of reduction of contaminants and odor according to the additives in
the anaerobic maturation process of piggery slurry. J. Environ. Sci.
15: 169-175.
15. Nam, M. H., M. S. Park, H. G. Kim and S. J. Yoo (2009) Biologi-
cal control of strawberry Fusarium wilt caused by Fusarium oxys-
porum f.sp.fragariae using Bacillus velezensis BS87 and RK1 for-
mulation. J. Microbiol. Biotechnol. 19: 520-524.
16. Seleim, M. A. A., F. A. Saead, K. M. H. Abd-El-Moneem, and K.
A. M. Abo-ELyousr (2011) Biological control of bacterial wilt of
tomato by plant growth promoting rhizobacteria plant Plant Pathol.
J. 10: 146-153.
17. Mezghanni H, S. B. Khedher, S. Tounsi, and N. Zouari (2012) Me-
dium optimization of antifungal activity production by Bacillus
amyloliquefaciens using statistical experimental design. Prep Bio-
chem Biotechnol. 42: 267โ278.
18. Lim, S. M., M-Y Yoon, G. J. Choi, Y. H. Choi, K. S. Jang, et al.
(2017) Diffusible and volatile antifungal compounds produced by
an antagonistic Bacillus velezensis G341 against various phyto-
pathogenic fungi. Plant Pathol. J. 33: 488-498.
19. Cai, X.-C., C.-H. Liu, B.-T. Wang, and Y.-R. Xue (2017) Genomic
and metabolic traits endow Bacillus velezensis CC09 with a poten-
tial biocontrol agent in control of wheat powdery mildew disease.
Microbiol. Res. 196: 89-94.
20. Kim, S. Y., M. K. Sang, H.-Y. Weon, Y.-A. Jeon, J. H. Ryoo, and J.
Song (2016) Characterization of multifunctional Bacillus sp. GH1-
13. Korean J. Pestic. Sci. 20: 189-196.
21. Lamsal, K., S. W. Kim, Y. S. Kim, and Y. S. Youn (2013) Biocon-
trol of late blight and plant growth promotion in tomato using Rhi-
zobacterial isolates. J. Microbiol. Biotechno. 23: 897-904.
22. Aeron, A., R. C. Dubey, D. K. Maheshwari, P. Pandey, V. K. Bajpai,
and S. C. Kang (2011) Multifarious activity of bioformulated Pseu-
domonas fluorescens PS1 and biocontrol of Sclerotinia sclerotiorum
in Indian rapeseed (Brassica campestris L.) Eur. J. Plant Pathol.
131: 81-93.
23. Winder, R. S., J. J. Wheeler, N. Conder, I. S. Otvos, R. Nevill, and
L. Duan (2003) Microencapsulation: A strategy for formulation of
inoculum. Biocontrol Sci. Technol. 13: 155-169.
24. Bong, K. M., J. M. Kim, J.-H. Yoo, I. C. Park, C. W. Lee and P. I.
246 Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal 33(4): 237-246 (2018)
Kim (2016) Mass cultivation and secondary metabolite analysis of
Rhodobacter capsultatus PS-2. KSBB J. 31: 158-164.
25. Yanez-Mendizabal, V., I. Vinas, J. Usall, R. Torres, C. Solsona, et
al. (2012) Formulation development of the biocontrol agent Bacil-
lus subtilis strain CPA-8 by spray-drying. J. Appl. Microbiol. 112:
954-965.
26. D. Mejri, E. Gamalero and T. Souissi (2012) Formulation develop-
ment of the deleterious rhizobacterium Pseudomonas trivialis X33d
for biocontrol of brome (Bromus diandrus) in durum wheat. J.
Appl. Microbiol 114: 219-228.
27. Y. Zhan, Q. Xu, M.-M. Yang, H.-T. Yang, H.-X. Liu, et al. (2011)
Screening of freeze-dried protective agents for the formulation of
biocontrol strains, Bacillus cereus AR156, Burkholderia vietnam-
iensis B418 and Pantoea agglomerans 2Re40. Letters in Applied
Microbiology 54: 10-17.
28. Chung, S. H., H. M. Lim and S. D. Kim (2007) Formulation of
stable Bacillus subtilis AH18 against temperature fluctuation with
highly heat-resistant endospores and micropore inornganic carri-
ers. Appl. Microbiol. Biotechnol. 76: 217-224.
29. Yanez-Mendizabal, V., I. Vinas, J. Usall, R. Torres, C. Solsona, et
al. (2012) Formulation development of the biocontrol agent Bacil-
lus subtilis strain CPA-8 by spray-drying. J. Appl. Microbiol. 112:
954-965.
30. Kim, P. I. and K.-C. Chung (2004) Production of an antifungal pro-
tein for control of Collectotrichum lagenarium by Bacillus amylo-
liquefaciens MET0908. FEMS Microbiol. Lett. 234: 177-183.
31. Kwon, J.-J., J.-B. Lee, B.-S. Kim, E.-H. Lee, K.-M. Kang, et al.
(2014) Biological control of Anthracnose (Colletotrichum gloeos-
porioides) in red pepper by Bacillus sp. CS-52. Korean J. Micro-
biol. 50: 201-209.
32. Kende, H. and J. Zeevaart (1997) The five โclassicalโ plant hor-
mones. Plant Cell 9: 1197-1210.
33. Costacurta, A., P. Mazzafera, and Y. Rosato (1998) Indole-3-acetic
acid biosynthesis by Xanthomonas axonopodis pv.citri is increased
in the presence of plant leaf extracts. FEMS Microbiol. Lett. 159:
215-220.
34. Idris, E. E., D. J. Iglesias, M. Talon, and R. Borriss (2007) Trypto-
phan-dependent production of indole-3-acetic acid (iaa) affects level
of plant growth promotion by Bacillus amyloliquefaciens FZB42.
Mol. Plant-Microbe Interact. 20: 619-626.