유해근권세균은 식물생장억제에 대한 연구중심으로 수행되어 왔지만 생장조절제로서의 이용가능성에 대한 연구는 전무한 상태이다. 작물을 재배함에 있어서 그 생육을 억제할 시기가 환경에 따라 필요하다. 이에 본 연구는 식물생장억제근권세균(Plant growth inhibiting rhizobacteria, PGIR)을 선발하고 식물호르몬 생산 여부를 확인하고 선발된 균주를 식물에 적용하여 현재의 식물생장조절제를 대체 할 수 있는 지에 대해 그 가능성을 알아보고자 한다.
근권 미생물을 분리하기 위하여 작물경작지의 토양을 샘플 채취하여 301종의 근권세균을 분리하였다. 그 중, 종자와 유묘 생육 실험을 통해 가장 효과있는 식물생장억제근권세균(Plant growth inhibiting rhizobacteria, PGIR) I-3와 I-4-5를 선발하였다. 두 균주의 식물호르몬생산 여부를 확인하기 위해 분석한 결과, 두 균주 모두 ABA가 검출되지 않았고 IAA는 I-3가 배양 7일 후에 729.9 μl/ml로 677.5 μl/ml을 생산한 I-4-5보다 높게 나타났다. 고농도의 옥신은 식물의 생장을 억제하므로 I-3를 PGIR로 최종 선발하였다. 선발된 균주를 16S rDNA 염기서열로 분석한 결과, I-3는 Enterobacter sp.와 97% 상동성을 보여 Enterobacter sp. I-3라 명명하였다. Enterobacter sp. I-3 접종 후 배양일에 따른 IAA 생성 함량을 GC/MS-SIM으로 분석하였고 배지에 tryptophan을 넣어 의존성 경로인지 비인존성 경로인지를 판단하였다. 가장 우수한 IAA생산량을 보인 배지는 LB+tryptophan 2g과 LB+tryptophan 3g 배지에서 약 200 μl/ml을 생산하였고, 이는 Enterobacter sp. I-3가 tryptophan 의존성경로를 경유한다고 볼 수 있다. 기내에서 Enterobacter sp. I-3의 식물생장억제효과를 알아보기 위해서 7일차 배양액 중 가장 IAA함량이 높은 LB+tryptophan 3g이 1%첨가된 MS Agar(MSA)(TR4), 가장 IAA함량이 낮은 LB 배양액이 1% 첨가된 MSA(TR2), IAA 10-4 MSA(TR6), IAA 10-6M MSA(TR5), 대조구로 MSA(무처리), 1% LB가 첨가된 MSA(TR1)에 상추를 치상하고 2주 후 생육조사를 하였다. 그 결과, 무처리에 비해 TR4와 TR6은 엽장, 엽폭를 억제시켰고 특히, 뿌리길이를 각각 59%, 34%로 현저한 억제율을 보였다. 반면에 측근수는 증가하였다. Enterobacter sp. I-3 배양액의 식물생장억제효과와 식물생장조절제 대체 가능성을 알아보기 위해서 상추의 유묘에 Enterobacter sp. I-3배양액과 trinexapac-ethyl 1000ppm을 처리 15일 후 생육과 처리 3, 6, 9, 12, 24, 48시간 후에 각각 샘플링하고 식물체내 ABA와 GAs의 함량을 조사하였다. trinexapac-ethyl 처리구는 가장 우수한 억제효과를 보였고, I-3처리구더 무처리에 비해 초장, 엽장, 엽폭. 엽수, 지상부무게가 현저히 억제되었다. 엽록소 함량은 무처리에 비해 높은 증가율을 보였다. ABA함량은 모든 시간때에서 무처리구에 비해 trinexapac-ethyl 처리구가 높게 나타났고, Total GAs 함량은 Enterobacter sp. I-3 처리구는 모든 시간때에서 무처리구에 비해 현저히 낮았다. Total GAs 함량은 무처리구에 비해 trinexapac-ethyl 처리구가 모든 시간때에서 현저히 낮게 조사되었고, Enterobacter sp. I-3 처리구는 모든 시간때에서 무처리에 비해 낮게 나타났다.
본 실험을 통해 Enterobacter sp. I-3의 처리가 상추의 생장억제효과를 확인하였으며, 생장에 관여하는 식물호르몬 GA함량을 감소시키고 ABA함량이 증가하는 등 식물호르몬의 상호 길항작용을 통하여 식물생장을 조절하는 것으로 판단된다.