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ISSN : 1229-3571(Print)
ISSN : 2287-819X(Online)
Korean Journal of Organic Agricultue Vol.24 No.3 pp.465-484
DOI : https://doi.org/10.11625/KJOA.2016.24.3.465

Screening of Antifungal Activity on the Coastal Plants 5 Species

Nan-Hee Kwon**, Tae-Keun Kim**, Sung-Jun Park***, Hyoun-Chol Kim*****, Chang-Khil Song******
***Corresponding author, 제주특별자치도 세계유산․한라산 연구원(khc4078@korea.kr)
****Corresponding author, 제주대학교 식물자원환경전공(sck5622@jejunu.ac.kr)
April 14, 2016 July 15, 2016 July 26, 2016

Abstract

This study evaluated the antifungal activity of varying concentrations of water- soluble extracts from native plants (Vitex rotundifolia, Tetragonia tetragonoides, Artemisia capillaris, Hibiscus hamabo and Ficus carica) against Stemphylium vesicarium, Penicillium italicum, Sclerotinia sclerotiorum, Pythium ultimum, Botrytis cinerea, Rhizoctonia solani and Colletotrichum gloeosporioides. Mycelium growth of pathogenic bacteria generally decreased in a concentration-dependent manner following treatment with the water extracts from donor plants. Closer analyses indicate varying inhibitory capacities depending on the type of donor plant and pathogenic bacteria. Specifically, mycelium growth of S. vesicarium varied depending on the concentration of the water extracts from T. tetragonoides (r=-0.857, p<0.01) and A. capillarys (r=-0.868, p<0.01). Also, P. italicum and V. rotundifolia (r=-0.833, p<0.01), S. sclerotiorum and V. rotundifolia (r=-0.862, p<0.01), A. capillaris (r=-0.902, p<0.01), B. cinerea and T. tetragonoides (r=-0.896, p<0.01) showed an inverse relationship. The rate of mycelial growth inhibition of pathogenic bacteria analysed are as follows: P. ultimum 94%, B. cinerea 50%, C. gloeosporioides 80% in 100% treatment of T. teragonoides. A. capillaris inhibited S. vesicarium by 43%, P. ultimum by 90%; H. hamabo inhibited P. italicum by 50%, S. sclerotiorum by 26%, and F. carica inhibited R. solani by 74%. Total phenol content with antifungal activities are as follows: A. capillaris 16.15 mg/g, F. carica 7.81 mg/g, V. rotundifolia 6.18 mg/g, H. hamabo 5.25 mg/g, T. tetragonoides 4.41 mg/g, and total flavonoid content is as follows: A. capillaris 27.57 mg/g, V. rotundifolia 12.49 mg/g, F. carica 11.45 mg/g, H. hamabo 5.77 mg/g, T. tetragonoides 5.08 mg/g.


해안식물 5종에 대한 항균활성 탐색

권난희**, 김태근**, 박성준***, 김현철*****, 송창길******
**제주대학교 농학과
***제주특별자치도의회
****제주특별자치도 세계유산․한라산 연구원(khc4078@korea.kr)
*****제주대학교 식물자원환경전공(sck5622@jejunu.ac.kr)

초록


    Jeju National University

    Ⅰ. 서 론

    인류 역사상 농업생산량 증대는 품종개발, 화학비료 및 농약의 개발과 이용에 의하여 크게 영향을 받아왔다. 그중 식량증산을 위해 농약의 사용은 필수적이며 농약을 사용하지 않을 경우 작물에 따라 30~100% 수확이 감소되는 것은 이미 증명된 사실이다. 하지만 농약 사용에 따른 80년대 중반부터 환경오염 문제가 심각한 사회문제로 등장하면서 생명, 건강, 안정성에 대한 소비자들의 관심이 높아지고 농약과 각종 유해 첨가물로 오염된 식품의 비안전성 문제가 지적되기 시작했다(Cho, 1997).

    1940년대 합성농약이 출현하기 전까지는 농약의 대다수가 식물체 추출물이었으나 이후에는 합성농약의 출현으로 인하여 연구가 축소되었다가 최근 다시 회복되는 추세인데 이는 농업 생산성을 높이기 위하여 살충제, 살균제 및 제초제 등 농약 사용량을 꾸준히 증가시켜왔고, 이로 인하여 잔류독성, 천적곤충이나 유용한 토양미생물의 사멸 등 토양의 황폐화, 농업환경의 파괴를 초래하고 있어서 지속적인 농업 생산을 유지하기가 어려운 실정에 직면했기 때문이다. 따라서 오늘날의 농업은 자연환경을 해치지 않고 인체에 대한 안정성을 확보함과 동시에 생산량을 증대시켜야하는 복잡한 문제를 가지고 있는데, 이와 같은 문제를 해결할 수 있는 방법은 자연계 특히 식물에 있는 방어계(protective system)를 이용하는 것이라고 할 수 있을 것이다(Kim, 2005).

    식물이 살아 있다는 것은 대사의 흐름이 이루어지고 있는 것으로 식물의 대사에는 1차와 2차 대사가 있고 이에 따라서 1차 대사물질과 2차 대사물질로 나눌 수 있다.

    1차 대사산물이란 식물의 생명을 이어가는데 필수적인 물질로 당, 지질, 아미노산, 단백질 등이라고 한다면, 2차 대사물질은 식물특유의 특성이나 기능을 가지게 하는 물질로서 식물의 생리 대사를 촉진시키거나 외부의 침입으로부터 자신을 보호라고 자신의 생활 영역을 확보하기 위하여 생합성 된다. 즉, 파이토알렉신(phytoalexin)은 병원균으로부터 공격을 받거나 불량한 환경에 놓였을 때 자신을 방어하기 위하여, 카로테노이드와 플라보노이드 등의 색소성분은 자외선으로부터 자신을 보호할 뿐만 아니라, 매개충을 유인하여 후대를 퍼뜨리기 위해서이다(Hammerschmidt, 1999; Osbourn, 1999; Bassman, 2004; Tan et al., 2002). 또한 식물체의 타감물질(allelochemicals)은 생태계에서 식물 자신의 영역을 확보하기 위하여 만들어지는데 이는 타식물의 발아, 광합성, 광호흡, 생장 등에 영향을 주기 때문이다(Kawabata et al., 1989). 이러한 식물 고유의 방어능력을 대사공학연구를 통하여 증진시키거나 또는 직접 그 물질을 이용한 방제기술을 이용하여 응용한다면 친환경 농업, 지속농업이 가능하게 될 것으로 생각된다.

    전 세계 식물의 종수는 약 25만종에서 많게는 50만종으로 추정되고 있는데, 지금까지 화학적으로 분석․조사된 것은 약 10%에 지나지 않고 현재 계속 연구가 진행 중이다(Benner, 1993). 한편 제주지역은 지리․지사적 특성, 지형적 다양성, 지리적 격리 등으로 약 1,990여 종에 달하는 유관속 식물이 분포하고 있는 것으로 알려져 있고(kim, 2006), 전국 4,100여 종의 약 48%가 분포하고 있어 국내에서는 식물 종 다양성이 가장 풍부한 곳으로 알려져 있다. 그러나 제주지역에 분포하는 식물종에 비해 생물학적 친환경농자재 개발 연구는 매우 미진한 실정으로 판단된다.

    따라서 본 연구는 제주 해안지역에 분포하는 수종의 식물을 대상으로 제주지역 농작물 재배 시 발생하는 병원균에 대해 in vitro상에서 항균활성 측정하여 친환경 살균제 개발 시 기초자료로 제공하고자 실시하였다.

    Ⅱ. 재료 및 방법

    1. 시료채취 및 처리

    검정식물(Test plants)인 순비기나무(Vitex rotundifolia), 무화과(Ficus carica), 사철쑥(Artemisia capillaris)은 제주특별자치도 제주시 이호해수욕장 해변근처에 채집하였고, 번행초(Tetragonia tetragonoides)는 제주시 한경면 고산리 수월봉 해안근처에서 채집하였다. 한편 황근(Hibiscus hamabo)은 환경부지정 멸종위기 야생식물 2급으로 제주지역 해안가와 전라남도 도서지역에 일부에 분포하는데 본 실험에서 사용된 시료는 제주대학교 내에 조경수로 식재된 황근을 대상으로 채집하여 사용하였다. 채집된 시료는 전초를 3 cm 정도로 잘라 음건하여 사용하였다.

    2. 수용성 추출액 준비

    공여체식물의 수용성 추출액은 음지에서 건조시킨 전초를 분쇄하여 건중량 100 g당 1,000 ㎖의 증류수를 넣어 고온가압추출(Autoclave extraction) 하였다. 이 여과된 추출액을 100%로 임의로 정하여 증류수로 75%, 50%, 25%로 희석하였고 배지 제조 시 물 대신 수용성 추출액을 첨가하였으며 대조구는 24시간 전에 받아둔 증류수를 사용하였다.

    3. 수용성 추출액에서의 항균실험

    실험에 사용된 균은 Botrytis cinerea, Colletotrichum gloeosporioides, Penicillium italicum, Pythium ultimum, Rhizoctonia solani, Sclerotinia sclerotiorum, Stemphylium vesicarium으로 한국농업미생물자원센터(KACC)에서 분양 받아 사용하였고 대조구의 배지는 증류수 900 ml에 Potato dextrose agar 39 g과 Agar 5 g을 혼합하여 조성하였으며 실험구 배지는 증류수 대신 각각의 추출물을 넣어 사용하였다. 균주는 1주에서 2주 동안 배양한 후 동일한 사이즈를 얻기 위해 Cork borer (직경 8 mm)를 이용하였으며 배지가 굳은 후 배양된 균주를 배지의 가운데에 접합 한 후 5~7일 동안 Colony diameter를 측정하였고 대조구에 대한 상대성장률(Relative growth ratio)을 산출하였다.G201610281639098091098.jpg

    4. 수용성 추출액에서의 총 페놀 및 플라보노이드 함량 분석

    수용성 추출액의 총 페놀함량은 Prussian blue법(Graham, 1992)으로 3회 반복 측정하였고, 각각 시료의 수용성 추출액 100 ㎕에 증류수 3 ㎖, 0.01 M FeCl3/0.1 N HCl 1 ㎖, 0.016 M K3Fe(CN)6 1 ㎖을 혼합하여 진탕한 후 실온에서 15분간 방치 후 stabilizer (H2O : 1% gum arabic : 85% phosphoric acid = 3:1:1, v/v/v) 5 ㎖를 첨가한 후 700 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 페놀함량은 gallic acid를 이용하여 검량곡선을 작성하고 gallic acid에 대한 당량으로 환산하였다.

    수용성 추출액의 플라보노이드 함량은 Kim (2001)의 방법에 따라 3회 반복 측정하였고 각각 시료의 수용성추출액 100 ㎕를 시험관에 취하고 3 ㎖의 diethylene glycol을 가하여 잘 혼합하였다. 다시 여기에 1 N NaOH 300 ㎕를 잘 혼합시켜 37℃의 water bath에서 1시간 동안 반응시킨 후 420 nm에서 흡광도를 측정하였다. 공시험은 시료 용액 대신 증류수로 동일하게 처리하였으며, 표준곡선은 naringin (Sigma Co., St. Louis, MO, USA)을 이용하여 표준 검량곡선을 작성하고 이로부터 플라보노이드 함량을 구하였다.

    Ⅲ. 결과 및 고찰

    1. 수용성 추출액에 대한 항균활성

    1) Stemphylium vesicarium

    제주도내에서 마늘재배는 감귤, 감자 다음으로 재배면적이 많아 농가의 주요 소득 작물로 자리 잡고 있다. 특히 서귀포시 대정읍 지역의 재배면적이 2,545 ha로 제주도 마늘 재배면적의 80% 이상을 점유하고 있다. 이와 같이 마늘은 경제 작물로서 중용한 역할을 하고 있으나 많은 병해로 인한 피해가 가장 큰 비율을 차지하고 있다.

    마늘은 잎마름병, 잎집썩음병, 세균성점무늬병 등 16종류의 병해가 발생된다(List of Plant Diseases in Korea, 2009a). 그중 잎마름병은 제주지역에서 4월 중순 이후에 잦은 비 날씨로 적정살포 횟수보다 잦은 살포를 하고 마늘 잎마름병 이외에 마늘 성숙기에 발생하는 잎집썩음병 등 여러 병해가 발생하여 여러 화학적 살균을 혼합하여 이루어지고 있으나 생물학적 약제에 대한 마늘 잎마름병 방제에 대한 연구 보고는 미비한 실정이다. 따라서 in vitro상에서 해안식물의 수용성 추출액 농도에 따른 생육을 비교한 결과 번행초와 사철쑥은 농도 증가에 따라 각각 r=-0.857 (p<0.01), r=-0.868 (p<0.01)로 순차적 역의 상관을 보이고 100% 처리구에서는 대조구에 비해 약 43%가 생장이 지연된 것으로 분석되었다.

    잎마름병(S. vesicarium)의 억제 효과를 보면 순비기나무를 제외한 실험구에서 대조구에 비해 억제되는 것으로 나타났다(Fig. 1).

    2) Penicillium italicum

    Penicillium spp.들에 의한 감귤 부패병은 감귤 수확 후 유통 및 저장 중에 가장 문제가 되는 병으로 특히 저장 중에 심하게 발생되어 막대한 피해를 주고 있다. 감귤을 부패시키는 Penicillium균들에는 감귤에 녹색곰팡이병을 일으키는 P. digitatum, 청색곰팡이병을 일으키는 P. italicum 등이 보고되고 있다(Brown and Eckert, 2000; Holmes et al., 1994).

    이들에 대한 방제로는 약제방제를 비롯한 무기성분들을 이용한 방제, 효모인 Candida oleophila와 Pseudomonas syrigae를 이용한 미생물 방제가 시도되고 있다. 그러나 우리나라에서는 감귤 저장병을 방제하기 위한 연구가 미진할 뿐만 아니라 농약 저항균의 출현으로 인하여 그 효과가 많이 떨어지는 실정이다(Hyun et al., 1998). 따라서 푸른곰팡이병 방제에 대한 기초자료를 제공하고자 해안식물의 수용성 추출액을 이용한 푸른곰팡이의 생육을 조사하였는데 순비기나무의 추출액은 농도가 증가함에 따라 순차적인 생육저해(r=-0.833, p<0.01)가 일어나고 사철쑥, 황근인 경우는 수용성 추출액 농도 50~75%까지 순차적인 감소를 보이다가 생육이 증가하는 것으로 나타났다.

    수용성 추출액 25%농도 기준으로 상대생장율을 비교하여 보면 대조구에 비해서 12~46%의 균사생장 억제가 일어나는데 사철쑥(12%), 순비기나무(21%), 번행초(23%), 무화과(41%), 황근(46%) 순으로 억제가 증가하였다. 각각의 시료 추출액 농도에 따른 가장 억제율이 높은 것은 황근이 50% 추출액에서 51%가 억제되는 것으로 분석되었다(Fig. 2).

    3) Sclerotinia sclerotiorum

    상추 균핵병(Sclerotinia rot)은 S. sclerotiorum와 S. minor에 의해 발생하는데, S. sclerotiorum에 의한 상추균핵병은 미국에서는 1890년에 보고되었고(Subbarao, 1998), 우리나라에서는 1976년에 처음 보고되었다(Kim, 1976). 미국과 유럽에서는 S. sclerotiorum가 자낭포자를 통해 주로 감염된다(Abawi and Grogan, 1975; Whipps et al., 2002).

    미국, 유럽 등 상추를 생산하는 주요 국가에서는 상추 균핵병이 수량손실을 야기하는 중요한 병으로 알려져 있으며, 미국에서는 매년 1.75%의 작물손실을 일으키는 병으로 알려져 있다(Purdy, 1979). 국내에서 연중 생산되는 상추는 주로 시설 내에서 재배되며, 연작과 늦가을부터 초봄에 이르는 겨울철의 저온다습한 시설내의 환경은 균핵병의 발생을 조장하여 농가에 경제적 피해를 주고 있다(Chang and Kim, 2003; Kim and Cho, 2002).

    국내외적으로 균핵병의 방제를 위해 다양한 농약을 이용한 방제 연구가 많이 이루어져 왔으나, 잔류농약 문제와 친환경농산물에 대한 수요가 급증함에 따라 화학적 방제를 대신할 다양한 방법들이 연구되고 있다. 이와 관련하여 생물학적 방제에 대한 관심과 연구가 증가하고 있는 추세이다(Bardin and Huang, 2001). 국내에서도 상추 균핵병의 방제를 위한 길항세균의 선발과 방제효과에 대한 보고가 있다(Kim et al., 2004; Hwang et al., 2006). 따라서 균핵병 방제를 위한 기초자료로 제공하고자 해안식물의 수용성 추출액을 이용한 균핵병의 생육을 조사하였는데 순비기나무, 사철쑥은 농도 증가에 따라 각각 r=-0.862 (p<0.01), r=-0.902 (p<0.01)로 순차적 역의 상관을 보이나 최대 17%의 생육속도 억제율을 보여 다른 병원균에 비해 억제율이 다소 낮은 것으로 분석되었다. 무화과 수용성 추출액인 경우 대조구에 비해 90~100% 생장되어 균핵병에 효과가 없는 것으로 나타났고 황근이 10~26%로 검정식물에서 균핵병에 대해 가장 높은 항균력을 보였다(Fig. 3).

    4) Pythium ultimum

    모잘록병은 육묘상에서 종자가 발아하는 동안 또는 출아 전후에 감염되어 큰 피해를 주는 대표적인 토양병해로서 Pythium spp. 및 Rhizoctonia spp. 등의 병원균이 복합적으로 감염되어 발생하여 피해가 크다(Rural Development Administration, 2000). 특히 수분이 많은 토양에 Pythium이 심하게 오염되었을 때, 토양 속의 종자로부터 나온 어린 식물체들은 거의 대부분 이 병원균에 의해 침입을 받는다(Agrios, 1988).

    토양전염성병원균에 의한 모잘록병의 방제는 토양의 물리화학적 성질의 개선, 저항성 품종의 재배 등과 같은 경종적 방법 및 화학적 방법들에 의해 이루어지고 있으나 대부분의 화학적 방제에 의존하고 있다. 따라서 모잘록병 생물학적 방제를 위한 기초자료로 제공하고자 해안식물의 수용성 추출액을 이용한 모잘록병의 생육을 조사하였는데 대부분 검정식물 수용성 추출액이 모잘록병에 높은 생육속도 억제율을 보이는 것으로 나타났다.

    특히 번행초와 무화과의 추출액 농도 75% 처리구에서는 94%가 억제되어 전혀 발생하지 않아 가장 높은 억제율을 보였고 번행초와 사철쑥에서도 100% 처리구에서 90~94%로 높은 억제율을 보였다. 반면 검정식물인 황근 수용성추출액은 15~52% 가장 낮은 활성을 보였다(Fig. 4).

    5) Botrytis cinerea

    잿빛 곰팡이병은 오이, 토마토, 딸기 등의 여러 작물에서 발생하고 있으며 습도가 높은 온실에서 많이 발생하고 있다. 이 병은 잎, 줄기, 과실 등 식물체의 여러 부위에 발병하며(Guillem et al., 2007), 이 병원균은 완전사물기생으로 마른 꽃잎이나 식물 잔재물에서 먼저 발생하여 점차 식물체의 다른 부위로 병징이 진전된다.

    이 병해의 방제는 주로 화학농약에 의존해 왔으나 benzimidazole계와 dicarboximide계 살균제에 대한 저항성 균이 나타나 방제 효력이 저하되었다(Delp, 1988). 국내에서는 Kim et al.(1995)의 보고에 따르면 benzimidazole계 및 N-phenylcarbamate계 살균제에 다중 저항성인 잿빛 곰팡이 병이 출현하였다고 하였다. 그 외에도 Cho et al. (2005)에 의한 길항미생물을 이용한 생물학적 방제 요소의 연구 개발이 이루어졌다. 한편 안전농산물의 수요가 증가하면서 친환경 유기농업의 관심이 높아졌다. 따라서 시설 재배가 증가하고 약제 저항성균의 출현과 함께 친환경 방제에 대한 대책이 필요한 실정이다. 따라서 잿빛곰팡이 생물학적 방제를 위한 기초자료로 제공하고자 해안식물의 수용성 추출액을 이용한 잿빛곰팡이의 생육을 조사하였는데 번행초 수용성 추출액인 경우 농도가 증가함에 따라 r=-0.896 (p<0.01)로 순차적 역의 상관을 보였고 100% 처리구에서는 50%의 균사억제 효과를 나타냈다.

    Kwak et al. (2012)은 잿빛곰팡이병 병원균의 생장억제 효과를 알아보기 위해 식물추출물로 제조된 쿨, 도열이, 슈퍼스타는 20% 이하의 범위에서 균사생장 억제효과를 나타내었다고 하나 사철쑥(10%)과 순비기나무(15%)를 제외한 번행초(50%), 무화과(38%), 황근(44%)에서 20% 이상의 균사생장 억제효과를 나타났다(Fig. 5).

    6) Rhizoctonia solani

    우리나라 공원이나, 스포츠필드 및 골프장에 식재되어 있는 잔디에 발생되는 병은 약 14종이며 병에 관여하는 병원균은 약 17종으로 알려져 있다(List of Plant Diseases in Korea, 2009b). 이들 중 잔디에 주로 문제가 되는 병해로 난지형 잔디에는 Rhizoctonia균에 의한 갈색퍼짐병(Large patch), 춘고병(Springdead spot) 등이 있고, 한지형 잔디에는 동전마름병(Dollar spot), 갈색잎마름병(Brown patch), 피티움마름병(Pythium blight), 탄저병(Anthracnose) 등이 있다(Kim, 1998; Kim et al., 1992; Kim et al., 1993; Shim et al., 1994, 2000; Shim and Kim, 1995).

    잔디에 발생하는 각종 병을 예방 및 방제하기 위해서는 정기적으로 농약을 살포하게 되는데 이러한 경우 심각한 독성문제와 환경오염을 유발시킨다(Lee, 1997). 이러한 문제점들을 경감시키고 생태계 보전 및 환경 친화적인 기술개발을 위해 식물추출물, 길항미생물 등을 이용한 생물학적 방제 요소의 연구 개발이 이루어지고 있다. 특히 식물이 생산하는 다양한 타감물질(allelochemicals)을 이용하기 위해 식물의 추출물을 사용한 해충 및 잡초 방제에 대한 연구들이 이미 오래전부터 여러 분야에서 연구되고 있으며, 작물에 발생하는 병의 병원균에 대한 효과도 보고되어 왔다(Chon et al., 2003; Kim and Lee, 2007; Lee et al., 2001, 2004). 따라서 제주지역 해안에 분포하는 수종의 자생식물을 이용하여 갈색무늬병이 생물학적 방제를 위한 기초자료를 제공하고자 수용성 추출액에 대한 갈색무늬병의 생육을 조사하였는데 검정식물 대부분이 농도가 증가할수록 균사생장 억제효과가 증가하는 경향을 보였다.

    저농도인 25% 처리구에서의 균사생장 억제효과를 보면 순비기나무 28%, 황근 29%, 사철쑥 39%, 번행초 40%, 무화과 50% 순으로 증가하였고 고농도인 100% 처리구에서는 황근 43%, 순비기나무 51%, 사철쑥 61%, 번행초 68%, 무화과 74% 순으로 증가하였다. Kang et al. (2013)은 소나무 줄기와 측백나무 잎을 메탄 추출하여 감압 농축 후 추출물을 소량의 메탄올 또는 DMSO (dimethyl sulfoxide)에 녹인 후 적정 농도로 희석하여 항균활성 평가한 결과 소나무 추출물과 측백나무 추출물 1,000배액 처리시 각각 74%, 68%의 항균활성을 보였다. 따라서 본 실험과 추출방식은 다르지만 무화과와 소나무 추출물의 항균활성과 번행초와 측백나무 추출물의 항균활성이 비슷한 경향으로 분석되었다(Fig. 6).

    7) Colletotrichum gloeosporioides

    고추탄저병으로 인하여 매년 10% 이상이 수확시기에 감염되어 농가에 큰 피해를 일으키며 국내에서는 자낭균류인 Colletotrichum속에 속하는 5종이 분리 동정된 바 있다. 이중에 C. gloeosporioides가 고추탄저병을 유발하는 강력한 병원균으로 보고되고 있다.

    현재까지 국내에서 진행된 고추탄저병에 대한 연구는 주로 살균제 및 병원성에 대한 고추의 저항성에 관한 것이 대부분 이였으며 병원균의 생태학적 특성에 관한 연구가 일부 보고되고 있고 천연물질을 이용한 항진균제의 개발과 연구가 진행되고 있다(Park et al., 2006).

    수용성 추출물의 농도별 탄저병원균의 균사생장 억제효과를 보면 농도가 증가함에 따라 감소되는 경향을 보인다. 그중 번행초인 경우 50% 처리구부터 54%의 균사 억제율을 보이고 75% 처리구와 100% 처리구에서 80% 이상의 높은 균사 억제율을 보였다. 다른 검정식물에서는 27~39%의 억제율을 보이는 것으로 분석되었다(Fig. 7).

    2. 총 페놀과 플라보노이드 함량

    Clark et al. (1981)과 Ko and Yang (2011)이 식물체에 함유된 페놀성 물질과 플라보노이드는 항균활성을 나타내고 페놀성 물질과 플라보노이드를 상대적으로 높게 함유할수록 항균활성이 높아진다고 한다. 따라서 각 시료별 수용성 추출액에서 총 페놀 함량을 분석한 결과 사철쑥 16.15 mg/g, 무화과 7.81 mg/g, 순비기나무 6.18 mg/g, 황근 5.25 mg/g, 번행초 4.41 mg/g 순으로 조사되었다.

    총 폴리페놀 함량과 플라보노이드 함량은 서로 밀접한 상관관계가 보고되었으며(Jeong et al., 2007), 플라보노이드는 페놀성 화합물의 일종이므로 각 시료의 플라보노이드 함량은 총 페놀 함량과 동일한 경향을 보였다. 플라보노이드는 사철쑥 27.57 mg/g, 순비기나무 12.49 mg/g, 무화과 11.45 mg/g, 황근 5.77 mg/g, 번행초 5.08 mg/g 순으로 조사되었으며 총 페놀 함량에 따른 플라보노이드 함량은 정의 상관으로 r=0.977 (p<0.01)로 조사되었다.

    번행초인 경우는 총 페놀과 플라보노이드 함량은 제일 낮은 것으로 산출이 되었고 모잘록병, 탄저병 등에 항균활성이 높은 것으로 나타나 본 실험에서는 총 페놀 함량과 플라보노이드 함량에 따른 항균활성은 상관을 보이지 않았다.

    Seo and Yun (2011)은 시료별 항미생물활성에서 사철쑥 부위별 추출물이 더위지기 부위별 추출물에 비해 낮은 활성을 나타내었으나 총 페놀함량은 높게 나타났으며, Choi et al. (2008)은 사철쑥 시기별 추출물에 대하여 같은 균이라도 항균활성이 다르며, 체내 물질 생성이 시기적으로 다르게 생성되어 항균성은 다양한 물질에 의해 나타난다고 보고하였다. Lee and Seo (2003)도 인진호 추출물의 분획용매에 따른 식중독 세균들에 대해 항균성 검정 결과 거의 모든 분획물에서 항균활성이 나타나 단일 물질보다는 여러 성분일 것으로 추정하였다. 따라서 본 실험에서도 총 페놀과 플라보노이드 함량이 적은 시료에서 높은 항균 활성을 보이는 이유는 각각의 병원균 종류에 따라 공여체식물에 함유되어 있는 여러 물질이 발현한 것으로 판단된다.

    Ⅳ. 적 요

    본 연구는 자생식물인 순비기나무, 번행초, 사철쑥 등을 이용하여 친환경 농자재로 개발하기 위한 기초자료를 제공하고자 수용성 추출액 농도에 따른 Stemphylium vesicarium, Penicillium italicum, Sclerotinia sclerotiorum, Pythium ultimum, Botrytis cinerea, Rhizoctonia solani, Colletotrichum gloeosporioides 7종의 작물 병원균에 대해 생장을 조사하였다.

    공여체식물별에 따른 수용성 추출액 농도가 증가됨에 따라 작물 병원균 균사의 생장이 감소하는 경항을 보이나 공여체식물과 병원균의 종류에 따라 억제의 정도차이를 보였다. Stemphylium vesicarium 경우 번행초와 사철쑥에서 농도 증가에 따라 각각 r=-0.857 (p< 0.01), r=-0.868 (p<0.01)로 역의 상관을 보였고 Penicillium italicum은 순비기나무 r=-0.833 (p<0.01), Sclerotinia sclerotiorum은 순비기나무 r=-0.862 (p<0.01)와 사철쑥 r=-0.902 (p< 0.01), Botrytis cinerea은 번행초 r=-0.896 (p<0.01)에서 역의 상관을 보였으며 Rhizoctonia solani과 Colletotrichum gloeosporioides은 모든 공여체식물에서 역의 상관을 보였다. 100% 처리구에서 균사의 생장억제 활성은 번행초인 경우 Pythium ultimum, Botrytis cinerea, Colletotrichum gloeosporioides에 대해 각각 94%, 50%, 80%의 억제율을 보였다. 사철쑥인 경우 Stemphylium vesicarium, Pythium ultimum에 대해 각각 43%, 90%의 억제율을 보였다. 황근은 Penicillium italicum, Sclerotinia sclerotiorum에서 각각 50%, 26%가 억제되었으며 무화과는 Rhizoctonia solani에 대해 74%가 균사 생장이 억제되었다.

    항균활성을 보이는 수용체식물의 총 페놀 및 플라보노이드 함량은 사철쑥 16.15 mg/g, 무화과 7.81 mg/g, 순비기나무 6.18 mg/g, 황근 5.25 mg/g, 번행초 4.41 mg/g 순으로 조사되었고 플라보노이드는 사철쑥 27.57 mg/g, 순비기나무 12.49 mg/g, 무화과 11.45 mg/g, 황근 5.77 mg/g, 번행초 5.08 mg/g 순으로 분석되었다.

    Figure

    738_F1.jpg

    Antimicrobial activity on the Stemphylium vesicarium.

    1) The different letters in species indicate significantly difference at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.

    2) A, Vitex rotundifolia ; B, Tetragonia tetragonoides ; C, Ficus carica ; D, Hibiscus hamabo ; E, Artemisia capillaris

    738_F2.jpg

    Antimicrobial activity on the Penicillium italicum.

    1) The different letters in species indicate significantly difference at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.

    2) A, Vitex rotundifolia ; B, Tetragonia tetragonoides ; C, Ficus carica ; D, Hibiscus hamabo ; E, Artemisia capillaris

    738_F3.jpg

    Antimicrobial activity on the Sclerotinia sclerotiorum.

    1) The different letters in species indicate significantly difference at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.

    2) A, Vitex rotundifolia ; B, Tetragonia tetragonoides ; C, Ficus carica ; D, Hibiscus hamabo ; E, Artemisia capillaris

    738_F4.jpg

    Antimicrobial activity on the Pythium ultimum.

    1) The different letters in species indicate significantly difference at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.

    2) A, Vitex rotundifolia ; B, Tetragonia tetragonoides ; C, Ficus carica ; D, Hibiscus hamabo ; E, Artemisia capillaris

    738_F5.jpg

    Antimicrobial activity on the Botrytis cinerea.

    1) The different letters in species indicate significantly difference at p<0.05 by Duncan's multiple range test.

    2) A, Vitex rotundifolia ; B, Tetragonia tetragonoides ; C, Ficus carica ; D, Hibiscus hamabo ; E, Artemisia capillaris

    738_F6.jpg

    Antimicrobial activity on the Rhizoctonia solani.

    1) The different letters in species indicate significantly difference at p<0.05 by Duncan's multiple range test.

    2) A, Vitex rotundifolia ; B, Tetragonia tetragonoides ; C, Ficus carica ; D, Hibiscus hamabo ; E, Artemisia capillaris

    738_F7.jpg

    Antimicrobial activity on the Colletotrichum gloeosporioides.

    1) The different letters in species indicate significantly difference at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.

    2) A, Vitex rotundifolia ; B, Tetragonia tetragonoides ; C, Ficus carica ; D, Hibiscus hamabo ; E, Artemisia capillaris

    Table

    Total phenolic compounds, Flavonoid in test plants aqueous extracts

    1) A, Vitex rotundifolia ; B, Tetragonia tetragonoides ; C, Ficus carica ; D, Hibiscus hamabo ; E, Artemisia capillaris

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