보베리아Bassiana와 Metarhizium anisopliae는 해충 방제에 가장 중요하고 널리 사용되는 곤충병원성 곰팡이(EPF) 중 두 가지입니다. 최근 연구에 따르면 이들은 인공 접종 후 식물 생장을 촉진하는 효과도 있는 것으로 나타났습니다. 따라서 이들의 군집화 및 생장 촉진 효과를 보다 정확하게 평가하기 위해 연구를 진행했습니다.보베리아 바시아나본 연구에서는 농작물에 대한 Beauveria bassiana와 Metarhizium anisopliae의 생장 촉진 효과를 알아보기 위해, 수경재배 시스템에서 옥수수 묘목에 각각 13종의 Beauveria bassiana 균주와 73종의 Metarhizium anisopliae 균주를 근권 미생물로 처리하였다. 식물 높이, 뿌리 길이, 생체중 등 식물 생장 지표를 35일 동안 관찰 및 기록하여 곤충병원성 곰팡이 접종의 생장 촉진 효과를 확인하였다. 곰팡이 회수율(FRR) 평가 결과, Beauveria bassiana와 Metarhizium anisopliae 모두 옥수수 조직에 내생적으로 정착할 수 있음을 확인하였다. 7일째에는 Beauveria bassiana의 검출률이 줄기와 잎 모두에서 100%였지만, 28일째에는 줄기에서는 11.1%, 잎에서는 22.2%로 감소하였다. 그러나, *Beauveria bassiana*는 28일째까지 뿌리에서 검출되지 않았으며, 검출률은 33.3%였다. 관찰 기간 동안 *Metarhizium anisopliae* 균주는 식물의 뿌리, 줄기, 잎에서 높은 검출률로 분리되었다. 곰팡이 특이적 DNA 밴드의 PCR 증폭을 통해 *Beauveria bassiana*와 *Metarhizium anisopliae*가 다양한 조직에 체계적으로 정착했음을 추가적으로 확인했으며, 이 방법은 높은 검출 감도와 100% 양성 반응을 보였다. 수경재배 용액의 초기 값과 비교했을 때, 21일째에는 곰팡이 밀도가 1% 미만으로 감소했다. 따라서, 선택된 두 곤충병원성 곰팡이 균주는 옥수수 뿌리권에 단순한 정착이 아닌 내생적 정착을 성공적으로 이루어냈으며, 수경재배 시스템에서 옥수수의 생장을 현저하게 촉진했다. 곤충병원성 곰팡이는 생물농약 및 생물비료를 포함한 유기농업 분야에서 활용될 수 있는 엄청난 잠재력을 가지고 있다.
곤충병원성 곰팡이(EPF)는 넓은 숙주 범위, 쉬운 생산, 안정성 및 높은 병원성으로 인해 다양한 해충 관리를 위한 생물학적 방제제(BCA)로서 중요성이 입증되었습니다.1,2,3중국에서는 화학 살충제의 과다 사용을 피하기 위해 옥수수 해충(옥수수명나방, 목화다래벌레 등)을 지속 가능하게 방제하기 위해 *Beauveria bassiana*와 *Metarhizium anisopliae*가 상업적으로 이용되고 있습니다.4곰팡이를 이용한 해충 방제에서 식물, 해충, 곰팡이 사이의 삼각관계는 해충과 곰팡이 병원균 사이의 관계보다 훨씬 더 복잡합니다.
많은 식물은 내생균류와 공생하며 살아간다.5식물 조직에 서식하면서 식물에 큰 해를 끼치지 않는 미생물입니다.6내생균은 숙주와 상호 이익이 되는 공생 관계를 형성한 후 자라는 생물입니다.7이러한 물질들은 식물의 성장을 직접적 또는 간접적으로 촉진하고 생물학적 및 비생물학적 스트레스를 포함한 불리한 환경 조건에 대한 적응력을 향상시킬 수 있습니다.8, 9, 10내생균은 군집 형성, 확산, 숙주 식물 특이성, 다양한 식물 조직 군집 형성 등과 같은 중요한 계통 발생학적 특성과 생활 방식 특징을 가지고 있습니다.11내생균류를 내생생물로 사용하는 것은 광범위한 연구 관심을 불러일으켰으며, 기존의 내생생물에 비해 많은 독특한 장점을 보여주었습니다.
보베리아 바시아나(Beauveria bassiana)와 메타리지움 아니소플리아에(Metarhizium anisopliae)는 밀, 대두, 쌀, 콩류, 양파, 토마토, 야자수, 포도, 감자, 면화 등 다양한 식물을 감염시킬 수 있습니다.12국소적 또는 전신적 감염은 주로 식물의 뿌리, 줄기, 잎 및 내부 조직에서 발생합니다.11종자 처리, 엽면 살포 및 토양 관개를 통한 인위적인 감염은 곰팡이에 의한 내생 감염을 통해 식물 성장을 촉진할 수 있습니다.13, 14, 15, 16보베리아 바시아나(Beauveria bassiana)와 메타리지움 아니소플리아에(Metarhizium anisopliae)를 이용한 작물 종자 처리는 식물 조직에 내생균 감염을 성공적으로 유도하고 줄기 높이, 뿌리 길이, 뿌리 생중량 및 줄기 생중량을 증가시켜 식물 생장을 촉진했다.17, 18, 19토양 접종 및엽상보베리아 바시아나(Beauveria bassiana)를 살포하는 것은 가장 흔하게 사용되는 적용 방법 중 하나이며, 이는 옥수수 묘목의 성장을 크게 촉진할 수 있습니다.20
본 연구의 목적은 Beauveria bassiana와 Metarhizium anisopliae가 옥수수 묘목의 생장 촉진 효과 및 군집 형성 특성을 평가하고 수경재배 시스템에서 식물 생장에 미치는 영향을 조사하는 것이었다.
35일간의 실험에서, 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana)와 메타리지움 아니소플리아에(Metarhizium anisopliae) 곰팡이를 처리한 결과 옥수수 생장이 현저하게 촉진되었다. 그림 1에서 볼 수 있듯이, 곰팡이가 옥수수의 여러 기관에 미치는 자극 효과는 생장 단계에 따라 달랐다.
시간에 따른 다양한 처리 조건에서 옥수수 묘목의 생장. 왼쪽에서 오른쪽으로, 서로 다른 색깔의 선은 각각 대조군, 보베리아 바시아나 처리군, 메타리지움 아니소플리아에 처리군의 옥수수 묘목을 나타낸다.
PCR 증폭을 이용하여 옥수수 조직의 Beauveria bassiana와 Metarhizium anisopliae의 군집화를 추가적으로 조사하였다. 표 5는 Beauveria bassiana가 각 채취 시점(7~35일)에서 모든 옥수수 기관 조직의 100%를 군집화했음을 보여준다. Metarhizium anisopliae*의 경우에도 잎 조직에서는 유사한 결과가 관찰되었지만, 줄기와 잎에서는 이 균류의 군집화율이 항상 100%는 아니었다.
접종 방법은 곰팡이 군집 형성 양상에 매우 중요합니다.28파르사 등29보베리아 바시아나(Beauveria bassiana)는 분무 또는 관수를 통해 식물에 내생적으로 정착할 수 있지만, 뿌리 정착은 관수를 통해서만 가능하다는 연구 결과가 있습니다. 수수에서 테페라(Tefera)와 비달(Vidal)은 잎 접종이 줄기에서의 보베리아 바시아나 정착률을 증가시키는 반면, 종자 접종은 뿌리와 줄기 모두에서의 정착률을 증가시킨다고 보고했습니다. 본 연구에서는 수경재배 시스템에 포자 현탁액을 직접 첨가하여 두 종류의 곰팡이를 뿌리에 접종했습니다. 이 방법은 흐르는 물이 곰팡이 포자의 옥수수 뿌리로의 이동을 촉진하여 곰팡이 확산 효율을 향상시킬 수 있습니다. 접종 방법 외에도 토양 미생물, 온도, 상대 습도, 배양액, 식물의 나이와 종류, 접종 밀도, 곰팡이 종류 등 다양한 요인이 곰팡이의 식물 조직 정착 성공률에 영향을 미칠 수 있습니다.28
또한, 진균 특이적 DNA 밴드의 PCR 증폭은 진균 내생균을 검출하는 새롭고 민감한 방법입니다. 예를 들어, 식물 조직을 선택적 진균 배지에서 배양한 후, *Beauveria bassiana*에 대한 유리 검출 수용체(FRR) 수가 적게 검출되었지만, PCR 분석 결과 100% 검출되었습니다. 식물 조직 내 내생 진균의 밀도가 낮거나 식물 조직에 생물학적 억제 요인이 작용하여 선택적 배지에서 진균이 잘 자라지 못하는 것일 수 있습니다. PCR 증폭은 내생 진균 연구에 신뢰할 수 있게 적용될 수 있습니다.
이전 연구에서는 일부 내생성 곤충 병원균이 식물 성장을 촉진하여 생물비료 역할을 할 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다. Jaber et al. [16]Russo et al.은 Beauveria bassiana를 14일 동안 접종한 밀 종자가 접종하지 않은 식물보다 줄기 높이, 뿌리 길이, 뿌리 생중량 및 줄기 무게가 더 크다고 보고했습니다.[30]보베리아 바시아나를 옥수수에 엽면 살포하면 식물 높이, 잎 수, 첫 번째 이삭 마디 수가 증가한다는 연구 결과가 보고되었습니다.
본 연구에서 선별된 두 가지 곤충병원성 곰팡이인 Beauveria bassiana와 Metarhizium anisopliae는 수경재배 시스템에서 옥수수 생장을 현저하게 촉진하고 옥수수 묘목의 다양한 조직에 체계적으로 정착하여 장기적인 생장 촉진 효과를 나타낼 것으로 기대된다.
반면, Moloignane 등은 토양 관개 후 4주가 지나도 보베리아 바시아나(Beauveria bassiana) 처리 유무에 따른 포도나무의 키, 뿌리 개수, 잎 개수, 생중량, 건중량에서 유의미한 차이가 없다는 것을 발견했습니다. 이는 특정 곰팡이 균주의 내생 능력이 숙주 식물 종, 품종, 영양 상태 및 환경적 영향과 밀접하게 관련되어 있다는 점을 고려하면 놀라운 결과는 아닙니다. Tull과 Meying은 보베리아 바시아나 종자 처리(GHA)가 옥수수 생장에 미치는 영향을 연구했습니다. 그들은 보베리아 바시아나가 영양이 충분한 조건에서만 옥수수의 생장 촉진제로 작용하며, 영양 결핍 조건에서는 자극 효과가 관찰되지 않는다는 것을 발견했습니다. 따라서 곰팡이의 내생 효과에 대한 식물 반응 메커니즘은 아직 명확히 밝혀지지 않았으며 추가적인 연구가 필요합니다.
본 연구에서는 곤충병원성 곰팡이인 *Beauveria bassiana*와 *Metarhizium anisopliae*가 옥수수 생장 촉진에 미치는 영향을 조사했습니다. 그러나 주요 작용 기전이 근권에서의 것인지 내생적인 것인지는 아직 명확히 밝혀지지 않았습니다. 본 연구에서는 수경재배 용액과 식물 조직에서 *Beauveria bassiana*와 *Metarhizium anisopliae*의 개체군 동태를 관찰하여 작용 기전을 규명하고자 했습니다. 집락형성단위(CFU)를 지표로 사용하여 수경재배 용액에서 *Beauveria bassiana*와 *Metarhizium anisopliae*의 개체수가 급격히 감소하는 것을 확인했습니다. 1주일 후, *Metarhizium anisopliae*의 잔류 농도는 10% 미만, *Beauveria bassiana*는 1% 미만으로 감소했습니다. 옥수수 수경재배 용액에서는 두 곰팡이 모두 28일째에 거의 사라졌습니다. 대조 실험 결과, 두 곰팡이의 포자는 1주일 후에도 수경재배 시스템에서 높은 생존력을 유지하는 것으로 나타났습니다. 따라서, 포자 부착, 숙주 인식 및 내생 경로의 영향을 받는 내생균류는 수경재배 시스템에서 균류 개체 수가 급격히 감소하는 주요 원인입니다. 더욱이, 균류의 생장 촉진 기능은 주로 근권 기능이 아닌 내생 기능에 기인합니다.
생물학적 기능은 일반적으로 개체 밀도와 관련이 있습니다. 식물 조직 내 내생균의 수를 정량화해야만 식물 생장 촉진과 내생균 개체 밀도 사이의 관계를 규명할 수 있습니다. 곤충병원성 균류와 식물 간의 상호작용에서 식물 생장이 촉진되는 기전은 추가적인 연구가 필요합니다. 곤충병원성 균류는 생물학적 해충 방제에 상당한 잠재력을 지니고 있을 뿐만 아니라 식물 생장 촉진에도 중요한 역할을 하여 식물, 해충, 그리고 곤충병원성 균류 간의 생태적 상호작용에 대한 새로운 관점을 제시합니다.
각 실험군에서 균일하게 자라고 건강한 옥수수 묘목 90개를 무작위로 선택했다. 뿌리 손상을 방지하기 위해 각 묘목의 뿌리 주변 배양토를 증류수로 조심스럽게 헹궈냈다. 지상부와 지하부 모두 균일하게 자란 이 옥수수 묘목들을 수경재배 시스템에 이식했다.
모든 실험 데이터는 IBM SPSS Statistics(버전 20.0)의 일원 분산 분석(ANOVA)을 사용하여 분석했으며, 처리 간 차이의 유의성은 Tukey의 HSD 검정(P ≤ 0.05)을 사용하여 결정했습니다.
본 연구에 사용된 식물 재료는 현지 인증 유통업체에서 구입했으므로 별도의 허가가 필요하지 않았습니다. 본 연구에서 사용된 식물 또는 식물 재료는 관련 국제, 국가 및/또는 기관의 지침을 준수합니다.
결론적으로, 두 곤충병원성 곰팡이인 *Beauveria bassiana*와 *Metarhizium anisopliae*는 수경재배 시스템에서 근권 접종 후 옥수수 묘목 생장 촉진에 긍정적인 역할을 했습니다. 이 두 곰팡이는 일주일 이내에 뿌리 시스템을 통해 옥수수의 모든 기관과 조직에 체계적으로 정착할 수 있었습니다. 수경재배 용액 내 곰팡이 개체군 동태와 옥수수 조직 내 곰팡이 정착 양상을 분석한 결과, 근권 기능 외에도 곰팡이의 내생적 기능이 식물 생장 촉진에 더욱 중요한 기여를 한다는 것을 알 수 있었습니다. 곰팡이의 내생적 행동은 종 특이적인 특성을 보였습니다. PCR을 이용한 곰팡이 특이적 DNA 밴드 증폭은 곰팡이 선택 배지를 이용한 콜로니 검출 방법보다 더 민감한 것으로 나타났습니다. 이 방법은 식물 조직 내 곰팡이 정착 및 공간적 분포를 더욱 정확하게 추적하는 데 활용될 수 있습니다. 식물과 식물 병해충이 균류의 내생적 효과에 반응하는 메커니즘을 규명하기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다(추가 정보).
본 연구에서 생성된 데이터 세트는 합리적인 요청이 있을 경우 해당 저자에게서 제공받을 수 있습니다.
게시 시간: 2026년 1월 20일