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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 박기웅
- 발행연도
- 2019
- 저작권
- 충남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수7
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방선균을 이용한 천연제초제 개발연구 중 전라북도 남원시 상황 소류지 부근 산림에서 채취한 토양시료로부터 바랭이에 강한 살초활성을 보이는 방선균 KRA17-580균주를 선발하였다. 선발 방선균은 16S rRNA 유전자 상동성 분석결과 Streptomyces olivocromogenes와 유사그룹으로 동정되었다. 선발 균주의 생육과 살초활성이 우수한 최적배양조건은 27℃, 150 rpm 이상 및 pH5.5~7로 확립되었다.
주요 문제잡초 10종에 대해 경엽처리 시 특이적으로 바랭이에서만 강한 살초활성을 나타내었고 다른 화본과잡초 6종에 대한 추가 활성평가에서도 오직 바랭이에서만 강한 활성을 나타내는 것을 확인하였다. 바랭이에 대해서는 처리 24시간 이내에 외형적인 증상이 발현되기 시작하여 매우 속효성이었으며, 주요 살초증상으로는 처리 초기에 수침상이 발현되다가 시간이 경과함에 따라 완전 고사(desiccation or leaf burn-down)되었으며, 완전 고사되지 않은 일부 개체에서는 백화증상(bleaching)이 발현되었다. 밀, 보리, 토마토 및 고추 등 주요작물에 대해 약해평가를 진행하였을 때 시험 작물 모두 약해가 나타나지 않은 것을 확인하였다. 또한 잔디에 대한 약해 평가에서도 약해가 나타나지 않은 것을 확인하였다.
선발 균주 KRA17-580의 배양 여액을 용매분획, C18 sep-pak cartridge, Sephadex LH20 C. C 및 HPLC를 실시하여 분리?정제하였다. 분리된 두 개의 유효활성물질 580-H1과 580-H2는 NMR 기기분석을 통해 화학구조를 규명하였고 그 결과 분자식 C9H7N3O2의 cinnpline-4-carboxamide (분자량 172.0511)와 580-H2는 분자식 C9H6N2O2의 cinnoline-4-carboxylic acid (분자량 173.0351)로 규명되었다. 두 물질간의 특이한 살초특성 차이는 없었고 낮은 농도에서도 바랭이에서 우수한 살초력을 보였다.
유효제초활성 물질의 작용기작 연구를 위해 엽 절편법을 이용하여 전해물질 누출과 엽록소 함량 변화를 측정 하였다. 580-H2물질과 대조약제인 paraquat와 oxyfluorfen을 처리 했을 때, 정도의 차이는 있지만 세가지 물질 모두 비슷한 양상을 나타내는 것으로부터 광합성 저해 또는 protoporphyrinogen Ⅸ oxidase 저해 제초제와 비슷한 작용기전을 유추해볼 수 있었다. 하지만 유효제초활성물질 580-H2는 오직 바랭이에서만 살초활성이 나타나고 있으며, 처리후 시간이 경과하여도 재생되지 않는 독특한 특성을 갖고 있고, paraquat와 oxyfluorfen은 서로 다른 활성산소 종에 의한 지질과산화작용을 발휘한다는 특성 등을 고려할 때, 서로 다른 작용기전을 나타낼 가능성도 배제할 수 없기 때문에 보다 상세한 작용기전은 추가적인 연구를 통해 규명되어야 할 것으로 판단되었다.
이상의 결과를 통하여 선발 방선균 KRA17-580이 생산하는 유효제초활성물질은 바랭이에서만 특이적으로 높은 살초활성을 나타내고 있으며, 작물과 잔디에 대한 약해가 없기 때문에 농경지 또는 과수원, 잔디 밭에서 바랭이를 효과적으로 방제할 수 있는 천연제초제로서의 가능성을 확인하였다.
주요 문제잡초 10종에 대해 경엽처리 시 특이적으로 바랭이에서만 강한 살초활성을 나타내었고 다른 화본과잡초 6종에 대한 추가 활성평가에서도 오직 바랭이에서만 강한 활성을 나타내는 것을 확인하였다. 바랭이에 대해서는 처리 24시간 이내에 외형적인 증상이 발현되기 시작하여 매우 속효성이었으며, 주요 살초증상으로는 처리 초기에 수침상이 발현되다가 시간이 경과함에 따라 완전 고사(desiccation or leaf burn-down)되었으며, 완전 고사되지 않은 일부 개체에서는 백화증상(bleaching)이 발현되었다. 밀, 보리, 토마토 및 고추 등 주요작물에 대해 약해평가를 진행하였을 때 시험 작물 모두 약해가 나타나지 않은 것을 확인하였다. 또한 잔디에 대한 약해 평가에서도 약해가 나타나지 않은 것을 확인하였다.
선발 균주 KRA17-580의 배양 여액을 용매분획, C18 sep-pak cartridge, Sephadex LH20 C. C 및 HPLC를 실시하여 분리?정제하였다. 분리된 두 개의 유효활성물질 580-H1과 580-H2는 NMR 기기분석을 통해 화학구조를 규명하였고 그 결과 분자식 C9H7N3O2의 cinnpline-4-carboxamide (분자량 172.0511)와 580-H2는 분자식 C9H6N2O2의 cinnoline-4-carboxylic acid (분자량 173.0351)로 규명되었다. 두 물질간의 특이한 살초특성 차이는 없었고 낮은 농도에서도 바랭이에서 우수한 살초력을 보였다.
유효제초활성 물질의 작용기작 연구를 위해 엽 절편법을 이용하여 전해물질 누출과 엽록소 함량 변화를 측정 하였다. 580-H2물질과 대조약제인 paraquat와 oxyfluorfen을 처리 했을 때, 정도의 차이는 있지만 세가지 물질 모두 비슷한 양상을 나타내는 것으로부터 광합성 저해 또는 protoporphyrinogen Ⅸ oxidase 저해 제초제와 비슷한 작용기전을 유추해볼 수 있었다. 하지만 유효제초활성물질 580-H2는 오직 바랭이에서만 살초활성이 나타나고 있으며, 처리후 시간이 경과하여도 재생되지 않는 독특한 특성을 갖고 있고, paraquat와 oxyfluorfen은 서로 다른 활성산소 종에 의한 지질과산화작용을 발휘한다는 특성 등을 고려할 때, 서로 다른 작용기전을 나타낼 가능성도 배제할 수 없기 때문에 보다 상세한 작용기전은 추가적인 연구를 통해 규명되어야 할 것으로 판단되었다.
이상의 결과를 통하여 선발 방선균 KRA17-580이 생산하는 유효제초활성물질은 바랭이에서만 특이적으로 높은 살초활성을 나타내고 있으며, 작물과 잔디에 대한 약해가 없기 때문에 농경지 또는 과수원, 잔디 밭에서 바랭이를 효과적으로 방제할 수 있는 천연제초제로서의 가능성을 확인하였다.
목차
I. 서론 1Ⅱ. 재료 및 방법 41. 시험균주 선발 4가. 토양시료 채취 및 방선균 분리 4나. 분리 방선균 배양 4다. 제초활성 평가 52. 시험균주의 분자계통학적 분석 53. 선발 방선균의 최적배양조건 확립 6가. 배양조건 6나. 균체량 측정과 제초활성 평가 64. 선발 방선균의 제초활성 평가 7가. 경엽처리 제초활성 평가 7나. 기타 화본과잡초에 대한 제초활성 평가 7다. 작물 선택성 평가 85. 유효제초활성 물질의 동정 및 활성 평가 8가. 제초활성 물질 분리정제 및 화학구조 규명 8나. 유효제초활성 물질의 살초력 평가 96. 작용기작 연구 9가. 전해물질 누출 9나. 엽록소 함량 측정 10Ⅲ. 결과 및 고찰 111. 시험균주 KRA17-580의 선발 112. 선발 방선균 KRA17-580의 분류 및 동정 123. 선발 방선균 KRA17-580의 최적배양조건 144. 선발 방선균의 제초활성 16가. 경엽처리 제초활성 16나. 기타 화본과잡초에 대한 제초활성 18다. 작물 선택성 195. 유효제초활성 물질의 동정 및 활성 22가. 제초활성 물질의 화학구조 규명 22나. 유효제초활성 물질의 살초력 286. 작용기작 연구 30가. 전해물질 누출에 미치는 영향 30나. 엽록소 함량에 미치는 영향 32Ⅳ. 요약 36Ⅴ. 참고문헌 38Abstract 43
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