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- 저자 : 곽화숙 (검색결과 2 건)
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토양방선균 Streptomyces achromogenes KR-1901 유래물질의 제초활성 및 작용기전
The metabolites produced by Streptomyces sp. are being studied as possible herbicides to develop biological agents that are easily degradable and environment friendly. Therefore, many isolations and screening of Streptomyces metabolites have been conducted to find microbial metabolites with bioherbicidal potentials. In the course of our screening of bioherbicidal agent, the isolate KR-1901 had a significant herbicidal activity against a grassy weed Digitaria sanguinalis. According to the result from 16S rRNA sequence comparison with the close strains, the isolate was identified as Streptomyces achromogenes. The foliar application of the culture filtrate of KR-1901 showed a strong herbicidal activity on grassy weeds, D. sanguiinalis, Panicum dichotomiflorum, Sorghum bicolor, Echinochlia crus-galli, and Agropyron smithii as well as broadleaf weeds, Solanum nigrum, Aeschynomene indica, Xanthium strumarium, and Calystegia japonica in a greenhouse condition. S. achromogenes KR-1901 showed phytotoxic symptoms of wilting or burn-down of leaves and stunting and finally plant death. KR-1901 showed fast-acting herbicidal properties which were visible after 24 hours of treatment. The herbicidal properties of KR-1901 were contact and non-selective in nature. Herbicidal compound was purified by HP20, C18, Sephadex LH20 column chromatography and high performance liquid chromatography. The structure of active metabolites HS-2 was identified as C9H13NO2 of MW 167.21 by electrospray ionization mass spectra (ESI-MS), 1H-, 13C-NMR and 2D-NMR spectral data analyses. Optimization of culture condition was conducted to increase the level of herbicidal compound production from KR-1901. The optimization for a high yield of the compound was done on the bases of culture time, temperature, aeration, agitation, carbon source and nitrogen source. The mechanism of action of the active substances of herbicides was investigated as HS-1 and HS-2. Chlorophyll content, electrolyte leakage, lipid membrane peroxidation, and fluorescence of HS-1 and HS-2 were compared with those of paraquat, oxyfluorfen, glufosinate-ammonium and glyphosate to investigate their mode of action. HS-1 showed similar mechanisms to paraquat and oxyfluorfen, and HS-2 showed a similar mechanism to glufosinate-ammonium. However, HS-1 showed herbicidal activity even in the absence of light. The electrolyte leakage of HS-1 was also different from paraquat and oxyfluorfen even in the dark condition, indicating a new substance with different action points. These results suggest that bioherbicidal metabolites produced by S. achromogenes KR-1901 can be developed as a biocontrol agent for weed control or may provide a lead molecule for a more efficient herbicide using soil streptomyces.
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콩나물은 한국의 오랜 전통 식품이며 단백질, 비타민C, 미네랄 등이 많이 함유되어있다. 콩나물은 일 년 내내 재배가 가능하여 특히 과거에는 겨울 채소가 부족한 시기에 좋은 영양공급원이 되었다. 요즘 현대인들은 건강에 대한 관심이 집중되고 이에 따라 기능성 식품에 대한 수요가 증가하고 있다. 천연 식물에 기능성 성분이 함유된 연구결과를 토대로 약리성분을 추출하고 콩나물 재배 시 침종과 관수에 사용하여 부패와 세근을 억제하며 기능성 성분의 함량을 증가시키는 연구들이 많이 행하여져 왔다. 옻(T. vernicifluum)나무는 항산화, 항암, 항균력을 가진 식물로 예로부터 생리활성물질의 약리적 성분을 한방에서는 내종의 치료제로 널리 사용해 왔으며, 식품으로는 옻 닭, 옻 오리 등을 보양식으로 식용하였다. 그리고 일상생활에서는 가구의 장식과 보존을 위해 도료 또는 방부제로 사용해왔다. 이에 이 연구에서는 항산화, 항암, 항균력을 가진 식물인 옻 추출물을 농도를 달리하여 콩 침종 시 사용하고 콩나물을 재배한 다음 기능성 성분 함량의 변화에 대해 알아보고자 연구를 실시하였다. 콩나물의 품질을 향상시키기 위한 실험으로 옻 추출물의 농도를 달리하여 6시간 콩을 침종한 뒤 콩나물을 재배하고 수율, 유리 아미노산 함량과 항산화 활성을 측정해 보았다. 농도를 달리 처리한 옻 추출물로 콩나물을 재배하였을 때, 수율은 무처리구 보다 모든 처리구에서 3.8~8.7%가 증가하였다. 이 중 처리구LE-1이 8.7%로 가장 많은 증가를 보였다. 이는 옻 추출물이 콩나물의 생리 활성을 촉진시켜 수분함량에 영향을 미쳤음을 알 수 있다. 유리 아미노산 중 aspartic acid 와 glutamic acid또한 무처리구보다 처리구에서 함량이 증가하였다. LE-2 에서 aspartic acid는 345.881 ㎍/g으로 가장 많이 증가하였으며, LE-10에서 glutamic acid 는 1110.721 ㎍/g로 가장 높은 증가치를 보였다. GABA (γ-aminobutyric acid) 함량도 무처리구 보다 모든 처리구에서 함량이 증가하였다. LE-2에서 263.457 ㎍/g로 가장 높은 증가치를 보였으며, 이는 무처리보다 71.6%가 증가되었다. 항산화 활성 중 플라보노이드 함량과 총 폴리페놀 함량은 처리구 LE-2에서 각 각 1320.75 ㎍/g, 632 ㎍GAE/g으로 가장 높았다. DPPH radical 소거능에서는 처리구와 무처리구 사이의 차이가 별로 없었다. 이 연구결과는 콩나물 재배에서 종자 침종 시에 옻 추출물 사용이 콩나물의 수율, 유리 아미노산, 유리 아미노산에 포함된 GABA 그리고 항산화 활성을 높여 주었음을 보여줌으로써 옻 추출물이 콩나물의 이화학적 성분에 좋은 영향을 미친 것으로 판단한다.
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