목재부후균(Gloeophyllum trabeum)에 대한 길항미생물 선발 및 생물적 방제효과 조사 :Screening of the antagonistic microorganisms against Gloeophyllum trabeum, a brown rot fungus, and?investigations?as biocontrol agent

정수정

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자료유형: 학위논문

저자정보: 정수정 (강원대학교, 강원대학교 대학원)

지도교수: 이종규

발행연도: 2015

저작권: 강원대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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초록· 키워드

목재의 성분은 셀룰로오스와 리그닌이 95%를 차지하고 있으며 이를 영양원으로 이용하는 목재부후균은 살아있는 수목뿐만 아니라 목재구조물에 침입하여 목재의 내구성을 약화시켜 경제적, 미관적, 안전성의 피해를 입히는 결과를 초래한다. 현재 사용되고 있는 방부제의 성분은 인체와 환경에 악영향을 미치는 화학성분들로 구성되어있다. 본 연구에서는 화학적 방부제를 대체한 친환경적 방부제에 대한 연구의 일환으로 방선균을 분리하고 이들의 목재부후균에 대한 억제 효과를 검정하였다.
토양에서 분리한 방선균의 목재부후균에 대한 활성 억제 검정을 위해 국·내외에서 많은 피해가 보고된 6종의 목재부후균과 토양에서 분리한 방선균 255균주를 길항미생물로 사용하였다. 1차 스크리닝을 통해 목재부후균과 방선균을 대치배양하여 목재부후균의 생장을 억제하는 14균주의 방선균을 선발하였다. 억제 활성이 확인된 균주는 2차 스크리닝을 통하여 최종적으로 Streptomyces atratus (TPML 13106), Streptomyces tsukiyonensis (TPML 13094), Streptomyces sp. (TPML 13102)를 선발하였다.
추가적으로 스크리닝을 통해 토양에서 선발한 방선균 3균주와 길항미생물로써 활용되고 있는 진균 5균주의 배양추출물을 필터링하여 배지를 만들어 길항미생물에 의한 목재부후균 활성억제 검정을 하였다. 갈색부후균 3종, 백색부후균 3종을 unheating과 heating 배지에 접종하여 3주 후 생장량을 측정하고 대조구 대비 억제율을 환산하였다. 그 결과 이미 보고된 길항진균보다 본 실험에서 분리한 토양 방선균에서 더 높은 억제율을 보였고, 대체적으로 heating보다 unheating에서 높은 억제율을 보였다.
최종적으로 선발한 토양방선균 TPML 13094, TPML 13102, TPML 13106를 실제 목재 블록에 접종하여 목재에서 길항미생물 처리에 의한 목재부후균 억제효과를 알아보기 위하여 방선균의 배양액을 침엽수와 활엽수의 목재블럭에 각각 처리하고 목재부후균(Gloeophyllum trabeum)을 접종하여 120일 동안 25℃에서 암배양하였다. 배양 후 증량감소율 변화, 기계적 강도 평가, 화학적 특성변화, 조직학적 변화 분석을 실시하여 목재부후의 억제 효과를 검정하였다.
증량 감소율 분석은 산벚나무에서 TPML 13102를 제외하고 모두 억제 효과를 보였다. 기계적 강도평가인 종압축 강도 평가 결과, 소나무 TPML 13102, 산벚나무 TPML 13094, 13106 횡압축 강도 평가 결과, 소나무와 산벚나무 모두 TPML 13102에서 효과를 보였다. 휨 강도 변화 분석 결과, 소나무 TPML 13094, 13102, 13106 모두에서 강도 감소가 적게 감소하여 부후 억제 효과를 보였다. 화학적 특성 변화 결과 산벚나무 TPML 13102에서 훌로셀룰로오스의 함량이 대조구에 비해 더 적게 감소하는 효과를 보였다. 조직학적 분석 결과 방선균을 처리한 목재의 시험편에서 붕괴가 더 적고 세포벽의 두께가 두꺼운 것을 관찰하여 억제 효과를 확인하였다.
최종적으로 소나무에 Streptomyces sp. TPML 13102를 처리한 시험편에서 증량감소율, 기계적강도평가, 조직학적분석에서 부후 억제 효과를 보였다. 목재부후균에 길항작용을 가진 미생물의 탐색 및 억제효과 검증으로 소나무에서 효과를 보였던 Streptomyces sp. TPML 13102를 침엽수에 치명적인 피해를 입히는 G. trabeum의 피해를 방제하는데 사용할 수 있을 것이다.

Wood is mainly composed of cellulose and lignin, which are used as nutrients by wood decay fungi. Wood decay fungi invade wood structures as well as trees, deteriorate and causes economical and aesthetic damages. Components of the wood preservative used for the control of wood decay fungi have negative effects on human health and the environment. In this study, as a part of studies on the development of eco-friendly preservative, actinomycetes were isolated and tested for antifungal activity against wood decay fungi.
Two hundreds and fifty five strains of actinomycetes from the soil were assayed in antifungal activity test against 6 species of wood decay fungi, which are well-known for causing damage to wood. From the results of the primary screening by dual culture, 14 strains of actinomycetes were showed good antifungal activity, and assayed in the secondary screening test. Finally, Streptomyces atratus (TPML 13106), Streptomyces tsukiyonensis (TPML 13094), and Streptomyces sp. (TPML 13102) were selected.
Antifungal activity of the 3 selected actinomycetes and 5 antagonistic fungi were assayed against wood decay fungi on the media supplemented with culture filtrates. Those media were prepared through 2 different methods; heating and unheating of culture filtrates. Each 3 species of brown and white rot fungi were inoculated and cultured on the media for 3 weeks, and then the inhibition rates of the mycelial growth were calculated as compared to the control. Inhibition rates by soil actinomycetes were generally higher than those by the reported fungi with high antifungal activity. In addition, inhibition rates on media with unheated culture filtrates showed higher those on media with heated culture filtrates.
To investigate the potentials of the selected actinomycetes for the biocontrol of wood decay by G. trabeum, TPML 13094, TPML 13102, and TPML 13106 isolates were pre-inoculated on wood blocks of both heartwood and sapwood from Pinus densiflora and Prunus sargentii, and then the inoculated blocks were incubated for 10 days at 25℃ in darkness. After incubation, they were re-inoculated with mycelial suspension of a brown rot fungus, G. trabeum. and incubated for 120 days at the same condition. Weight loss, mechanical, chemical and histological changes of the blocks were compared and analyzed after incubation.
Weight loss analysis showed that all wood blocks except P. sargentii treated with TPML 13102 were less than the control in weight loss. Compression strength of parallel to grain in mechanical strength analysis of P. densiflora with TPML 13102, and P. sargentii with TPML 13094 and TPML 13106 showed potential inhibitory effects on wood decay. In compression strength of perpendicular to grain, P. densiflora and P. sargentii with TPML 13102 also showed potential inhibitory effects. Bending strength of P. densoflora blocks treated with all actinomycetes was less decreased. In chemical components changes, holocellulose content of P. sargentii treated with TPML 13102 was decreased. This means that TPML 13102 have inhibitory effect on wood decay. Scanning electron microscopy (SEM) showed that cell walls of the wood block treated with Streptomyces spp. were more thicker and were less collapsed than non-treated control.
Therefore, Streptomyces sp. TPML 13102, which showed good inhibitory effect on wood decay of P. densoflora in weight loss, and mechanical, and histological changes analysis, was proved as a potential biocontrol agent against wood decay fungi, especially G. trabeum, a brown rot fungus giving severe damages on coniferous woods.

#목재부후균 #길항미생물 #생물적방제

Ⅰ. 서론 및 연구사 1
Ⅱ. 재료 및 방법 6
1. 목재부후균의 생물적 방제를 위한 길항미생물 선발 6
가. 후보 미생물의 분리 및 확보 6
나. 검정대상 목재부후균 8
다. 목재부후균의 생장억제 활성 in vitro 검정 10
1) 대치배양 (Dual culture) 및 선발균주의 동정 10
2) 배양 추출물 첨가배지 12
2. 목재부후 생물적 방제효과 검정 16
가. 목재 시험편 준비 16
나. 길항미생물 배양 및 처리 18
다. 목재부후균 배양 및 처리 21
라. 목재부후 방제효과 분석 22
1) 중량 감소율 변화 22
2) 기계적 강도 변화 23
3) 화학적 특성 변화 25
4) 조직학적 변화 26
Ⅲ. 결과 및 고찰 27
1. 목재부후균의 생장억제 활성 in vitro 검정 27
가. 대치배양 및 선발균주의 동정 27
나. 배양 추출물 첨가배지에서 목재부후균 억제 검정 30
2. 목재부후 생물적 방제 효과 검정 34
가. 증량 감소율 변화 분석 34
나. 기계적 강도 변화 분석 36
다. 화학적 특성 변화 분석 41
라. 조직학적 변화 분석 43
Ⅳ. 참고문헌 50
Ⅴ. Abstract 56

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