본 연구에서는 키틴분해미생물을 활용한 딸기 식물병 방제에 관한 연구를 하고자 하였다. 토경 딸기+멜론 토양에서 발견된 키틴분해미생물 Bacillus cereus YR1과 Brevibacillus formosus YR2의 일반특성을 조사하였다. 키틴배지(0.2%)에서 B. cereus YR1은 2일차에 141.4 mg/mL, B. formosus YR2는 6일차에 267.5 mg/mL로 단백질 함량이 가장 높았다. 키틴배지(0.2%)에서 B. cereus YR1은 2일차가 5.2 U/mL로 가장 높았고, B. formosus YR2는 7일차가 1.6 U/mL로 가장 높았다. B. cereus YR1은 6개 키틴아제(30, 36, 49, 52, 61, 69 kDa) 활성밴드가 보였다. B. formosus YR2는 8개 키틴아제(29, 33, 41, 49, 56, 61, 75, 250 kDa) 활성밴드가 보였다. 효소분해능과 HPLC 분석을 종합한 결과, B. cereus YR1에서 생성된 키틴아제는 exo-chitinase, B. formosus YR2의 경우는 exo-chitinase & endo-chitinase으로 추정된다. B. cereus YR1은 키틴을 빠르게 분해하여 주로 (GlcNAc)2를 안정적으로 생산하지만, B. formosus YR2는 분해속도 느리고 (GlcNAc)2와 함께 (GlcNAc)3가 낮은 농도로 생성되었다. B. formosus YR2는 C. gloeosporioides, F. solani, B. cinerea, D. bryoniae에 대해 B. cereus YR1보다 통계적으로 유의하게 높은 항진균 활성을 보였다. 반면, B. cereus YR1은 5개의 병원균에 대한 억제 효과가 거의 없거나 미미한 수준이었다. 딸기 농가 균핵병의 원인균인 S. sclerotiorum 병원균과 Bacillus 균주의 항균활성결과, B. cereus YR1은 34.9%, B. formosus YR2는 51.5%로 B. formosus YR2이 B. cereus YR1보다 통계적으로 유의하게 높은 항진균 활성을 보였다. 이러한 결과를 통해 B. cereus YR1은 빠른 반응성과 (GlcNAc)2 위주의 생성 특성을 가지고 있으며 B. formosus YR2은 지속적인 효소 활성과 병원균 억제력을 가진다고 볼 수 있다. 따라서 키틴분해미생물인 B. formosus YR2는 향후 딸기 재배농가에 작물 생장 촉진 및 생물적 방제제로의 활용 가능성이 높을 것으로 예상된다
The purpose of this study was to investigate the general characteristics of chitin-degrading microorganisms isolated from soil and to select strains with high antimicrobial activity to determine their potential for use in plant disease control in strawberry fields. In chitin medium, Bacillus cereus YR1 showed the highest protein content at 141.4 μg/mL on day 2, and Brevibacillus formosus YR2 showed the highest protein content at 267.5 μg/mL on day 6. In chitin medium, B. cereus YR1 showed the highest chitinase activity at 5.2 U/mL on day 2, and B. formosus YR2 showed the highest chitinase activity at 1.6 U/ mL on day 7. B. cereus YR1 showed six chitinase activity bands (30, 36, 49, 52, 61, and 69 kDa). Also B. formosus YR2 showed eight chitinase activity bands (29, 33, 41, 49, 56, 61, 75, and 250 kDa). Based on the combined results of enzymatic hydrolysis and HPLC analysis, B. cereus YR1 is estimated to be an exo-chitinase, and B. formosus YR2 is an exo-chitinase & endo-chitinase. B. cereus YR1 rapidly decomposed chitin and stably produced mainly (GlcNAc)2, whereas B. formosus YR2 decomposed chitin slowly but produced low concentrations of (GlcNAc)3 along with (GlcNAc)2. B. formosus YR2 showed statistically significantly higher antifungal activity against C. gloeosporioides, F. solani, B. cinerea, and D. bryoniae. The antifungal activity results against S. sclerotiorum were 34.9% for B. cereus YR1 and 51.5% for B. formosus YR2.
