어젠다코드 :  3-13-43

구 분 : 세부완결         기술분야코드: V2      기술유형코드 : P01       작목구분코드 :  IC-03-1901

과제종류 :  공동연구    세세부사업 : 유기농식품현장실용화사업 

연구과제 : 유용미생물을 활용한 유기농 인삼의 뿌리썩음병 억제기술 개발(12~14)

세부과제 : 1)인삼뿌리병 방제를 위한 기능성 미생물 퇴비개발 (’12~’14)

연구과제 책임자 : 인삼약초연구소 김성일 

색인용어 : 인삼뿌리병, 생물적방제, 기능성퇴비, 길항균, 발효퇴비

4. 적 요

(시험 1) 인삼 병원균에 대한 항균활성을 갖는 유용미생물선발

가. 인삼 주요토양병에 대한 생물적방제법 개발을 위해 인삼뿌리썩음병(C. destructans, F.solani), 균핵병(S. sclerotiorum), 모잘록병(R. solani) 그리고 최근에 밝혀진 S. nivalis에 대해 길항력을 갖는 Bacillus속 23균주와 방선균 1종을 분리하였다.

나. 저온(18~20℃)에서 생육이 왕성하고, 국내 연구결과 인삼뿌리썩음병원성이 강한 것으로 보고된 C. destructans을 효과적으로 방제할 수 있는 길항균주로 Bacillus속에 속하는 8균주(BYK1473, 1474, 1480, 1439, 1490, 1492, 1404, GH1-13)를 확보하였다. 특히 BYK1473과 1439는 공시한 5종의 인삼병원균에 대한 길항력이 큰 것으로 확인되었다.

다. 토양 희석액을 배지에 접종하여 배양하였을 때 생장속도가 느리고, 균사생장을 하며 1개월 이후에 나선형으로 배열된 포자를 형성하는 방선균 BK185는 30℃에서 배양하면 토양고유의 향을 생산하였다. 공시한 5종의 인삼병원균에 대한 균사생장 억제력이 강하여 대치배양시 균사생장속도가 빠른 S. scleiorum도 효과적으로 억제하였다.

(시험 2) 길항균 분류·동정 및 미생물제형화

가. 방선균 BK185는 16S rRNA유전자분석을 이용한 유전적 유연관계를 조사한 결과 Streptomyces sporoclivatus 와 S. antimycoticus와 유사한 것으로 확인하였으며, 정확한 동정을 위해 생화학적 분해능과 항균물질생산 관여 유전자 분석기법인 PKS(Type-1 polyketide synthase)와 NRPS(Non-ribosomal polypeptide synthetase)을 이용하여 생합성유전자를 검출하여 상동성을 확인한 결과 geldanamycin을 생합성하는 유전자를 보유한 방선균과 94%의 상동성을 보여 S. geldanamycininus BK185로 동정하였다.

나. 기능성퇴비 제조시 방선균 BK185를 첨가하기 위해 필요한 포자생산을 위해 고체배지와 액체배지에서 배양한 결과 액체배지에서는 배양기간이 30일 이상으로 길고, 수확량이 적어 경제성이 없었다. 그러나 감자추출액에 무기영양원을 첨가한 고체배지에서는 배양 10일 후에 ㎖ 당 3×108포자수를 수확할 수 있어 대량배양이 가능하였고, 기존의 발효조를 이용한 배양방법에 비해 시설투자비와 운영비가 적게 소요되어 경제성이 높았다.

다. 수확한 포자는 보호제로 탈지분유에 현탁한 후 동결건조하여 g당 1010포자수로 원제를 생산하였다. 생산한 원제는 등겨, 제올라이트, 키틴질을 혼합한 증량재에 106포자수/g으로 조정한 후 펠렛성형기로 입제를 생산하였다.

(시험 3) 퇴비 발효 및 미생물첨가 유기질비료(AMOF) 제조

가. 본 연구에 사용한 우분은 인삼재배농가에서 관행적으로 인삼예정지에 사용하고 있는 것으로 화학적 성분을 조사한 결과 pH 8.6, 탄질율 20.5이고, 총 질소함량 0.8%이었다.

인삼뿌리썩음병 방제용 기능성퇴비제조를 위해 우분에 콩짚을 섞어 준비한 퇴비는 낙엽이나 볏짚을 섞은 퇴비에 비해 발효속도가 빠르고, 퇴적 후 20일부터 55일까지 온도가 60℃이상으로 유지되었다. 퇴적 80일 부터는 48℃이하로 유지되어 후발효가 진행되었다.

나. 퇴적 120일 후 후발효가 끝난 퇴비는 pH가 6.9이고, 화학적 비료성분으로 N(1.98%), P(0.14%), K(2.17%)이었다. 퇴비 부숙단계별 방선균BK185의 정착력을 조사한 결과 완전발효시킨 퇴비에서 방선균 BK185의 포자발아율이 90%로 미숙퇴비에서의 발아율 20%보다 높아 발효시킨 퇴비에 방선균 BK185를 접종하여 토양에 살포하면 인삼토양병방제효과가 증진될 것으로 예견되었다.

다. 발효시킨 퇴비에 방선균BK185를 첨가한 미생물퇴비(AMOF: antagonistic micro-organism added organic fertilizer)를 인삼뿌리썩음병으로 피해를 본 토양에 살포한 결과 병원균의 생장을 효과적으로 억제하였으며, 인삼뿌리썩음병원균(C. destructans, F. solani)을 접종한 토양에 AMOF를 3.3㎡ 당 1㎏씩 혼화처리한 결과 병방제효과가 91%로 높게 확인되었다.

(시험 4) 유기농 묘삼생산을 위한 기능성 인공상토 시험

가. 양직모밭에서는 5월 말에 모잘록병이 발생하여 6회 이상 방제약제를 살포하고, 생육상황에 따라 2회 정도 추비를 하였으나 미생물퇴비를 사용한 상자재배에서는 출현율이 양직모밭보다 6% 높았으며, 모잘록병은 장마철이 지난 8월 말에 발생하여 약제방제 2회로 종삼을 수확하였다.

나. 피트모스와 펄라이트를 1:1로 혼합한 상토에서 재배한 묘삼은 비료성분이 부족하여 생육이 불량하였으나 AMOF를 첨가한 상토에서 재배한 묘삼은 생육중기에 가시적으로 생육이 촉진된 것이 확인되었다. 각 처리구별 생육중기 묘소질을 조사한 결과 배축길이 10.5㎝, 뿌리생체중 0.36g, 지상부생체중 0.40g으로 양직묘 보다 생육이 촉진되었으며, 수확한 묘삼의 평균 무게는 AMOF첨가상토 0.83g로 양직묘의 0.64g보다 품질이 향상되었으며, 주근장도 18㎝이상 인 개체가 60%이상이었다.

(시험 5) 미생물퇴비 인삼포장시험

가. 인삼뿌리썩음병방제를 위한 미생물퇴비의 살포량을 정량화하기 위해 야적하여 준비한 AMOF를 수분함량 20% 이하로 건조시킨 다음 압출식 펠렛기로 펠렛퇴비를 생산하였다.

나. 3년근 인삼이 자라고있는 농가포장과 시판퇴비를 살포한 인삼밭에서 발병율이 각각 23.2%. 15.4%%로 높았으나 미생물퇴비를 살포한 시험구의 발병율은 10.8%로 낮았으며, 잔뿌리손상에 의한 생리장해주 발생률도 낮았다.

다. 미생물퇴비를 살포한 인삼밭의 주당 뿌리무게는 40.5g으로 농가 인삼밭 26.6g과 시판퇴비를 살포한 인삼밭 28.6g보다 수량이 증가하였다.