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Antifungal activity of Streptomyces strains against several toxigenic fungi
Korean J. Microbiol. 2020;56(4):361-367
Published online December 31, 2020
© 2020 The Microbiological Society of Korea.

Ji-Seon Hwang and Hong-Gyu Song*

Department of Biological Sciences, Kangwon National University, Chuncheon 24341, Republic of Korea
Correspondence to: E-mail: hgsong@kangwon.ac.kr;
Tel.: +82-33-250-8545; Fax: +82-33-259-5665
Received August 21, 2020; Revised September 24, 2020; Accepted October 8, 2020.
Abstract
In this study several antifungal activities of Streptomyces sporoverrucosus JS383 and S. lavendulae JS669 and antifungal substances produced by them against 10 kinds of toxigenic fungi were investigated. They produced large growth inhibitory zones (5.7~25.3 mm dia.) against target toxigenic fungi in the disc diffusion assay. JS383 and JS669 suppressed sporulation of all target fungi up to 97.3 and 99.2%, respectively, and also inhibited spore germination of most target fungi over 72.5%. They inhibited mycelial growth of toxigenic Aspergillus spp. significantly in a broth medium, and especially JS383 and JS669 completely suppressed the growth of A. flavus KACC45068 and KACC44986, respectively. Mycotoxin productions decreased significantly in these cultures, and JS383 and JS669 reduced the AFB1 production of A. flavus KACC45068 by 97.8% and 98.8%, respectively. JS383 and JS669 produced siderophore up to 113.2 and 110.2 μM, respectively, and showed the maximum chitinase activity of 1.4 U/ml as antifugal substances. These results suggest JS383 and JS669 strains and their metabolites may be used in a biological method to protect grains and feed against toxigenic fungi, and reduce economic and public health damage.
Keywords : Streptomyces, antifungal activity, antifungal substances, toxigenic fungi
Body

진균에 의해 많은 농작물이 감염되어 세계 식량 생산의 5~10% 손실이 추정된다고 보고되었으며, 일부 진균은 다양한 독소를 생산하여 곡물, 견과류 및 이를 이용하여 만든 사료 등을 오염시킨다(Pitt and Hocking, 1997; Fazekas et al., 2002). 진균독소는 대략 400개 이상의 종류가 있다고 알려져 있고, 이 중 농산물에서 오염이 흔히 보고되는 것은 aflatoxin, ochratoxin, fumonisin, zearalenone 및 patulin 등이다(Richard, 2007; Bosco and Mollea, 2012). 이들은 낮은 농도에서도 인간을 포함한 다양한 동물에서 발암성, 변이원성, 기형 유발성, 신경 독성, 신장 독성, 면역 억제 및 유전 독성 등을 나타낼 수 있다(Lewis et al., 2005; Wangikar et al., 2005). 또한 대부분의 진균 독소는 열 안정성을 가져서 일반적인 조리나 가공 시에도 쉽게 파괴되지 않는다. 한 진균 종이 구조적으로 유사한 여러 종류의 독소를 생성하며, 동시에 여러 진균 종이 동일한 농작물에 감염할 수 있으므로 다양한 진균 독소가 생성될 수 있다. 그로 인해 독소들 간의 상승 작용 같은 문제도 존재하는데, Edrington 등(1995)은 aflatoxin B1과 ochratoxin A의 병용 투여가 닭 배아에서 발달 장애 및 사망률 증가를 보인다고 보고하였다.

진균 독소를 제어하는 효과적인 방법 중 하나는 진균 생장을 억제하여 독소 생성을 막는 것이다(Xiong et al., 2017). 다양한 세균 중 Streptomyces는 동식물에 병원성을 나타내는 종이 드물다고 알려져 있고 항생 물질, 항암 물질, 비타민 등 7,600가지의 생리 활성 물질을 생산하는 능력을 지니며(Bérdy, 2005), 식물 병원균에 대한 생물학적 조절제로서 사용되어 왔다(Law et al., 2017). 이에 본 연구에서는 진균 독소의 제거능이 보고된 두 개의 Streptomyces 균주(Hwang and Song, 2020)를 대상으로 여러 독소 생성 진균에 대한 항진균 활성과 항진균 물질 조사를 통해 진균 독소를 효과적으로 제어할 수 있는 생물학적 조절자를 찾고자 하였다.

재료 및 방법

Streptomyces 균주와 독소생성 진균

진균 독소 ochratoxin (OTA)에 대한 제거능이 있는 StreptomycesBacillus 균주의 OTA생성 진균에 대한 항진균능도 보고된 바 있어(Hwang et al., 2019), 본 연구자들이 OTA뿐만 아니라 aflatoxin B1 (AFB1)과 fumonisin B1 (FB1)에 대해 높은 제거능을 보고한 S. sporoverrucosus JS383과 S. lavendulae JS669 균주(Hwang and Song, 2020)를 대상으로 이 세 독소를 각각 생성하는 다음의 10가지 진균 균주들에 대한 항진균능을 조사하였다. AFB1을 생성하는 Aspergilllus flavus KACC44986, 45068 및 45146 균주와 FB1을 생산하는 Fusarium fugikuroi KACC46888과 48352, F. verticillioides KACC48356 및 F. proliferatum KACC48354 균주는 국립농업과학원 미생물은행(Korean Agricultural Culture Collection, KACC)으로부터 분양받았고, OTA 생성 진균인 Aspergillus alutaceus KCCM60421, A. awamori KCCM32316 및 A. fresenii KCCM60465는 한국미생물 보존센터(Korean Culrue Center of Microorganisms, KCCM)에서 분양 받아 이용하였다.

Streptomyces 균주의 항진균 활성

Agar spot assay: JS383과 JS669 균주의 독소 생성 진균에 대한 생장 억제능을 조사하기 위해 nutrient broth (NB, Difco Lab.)에 24시간 배양한 배양액 5 µl를 nutrient agar (NA; Difco Lab.) 배지의 중앙 두 점에 점적하고 48시간 배양하였다. 그 위에 멸균 후 식힌 액체 상태의 묽은 potato dextrose agar [PDA; potato dextrose broth (PDB; Difco Lab.) 27 g, agar 8 g, DW 1 L]에 진균 포자를 최종 농도 105 spores/ml로 첨가하여 잘 섞은 뒤 10 ml를 부어 배양하였다(30°C, 120시간). 자라난 균주 집락 주변에 진균 생장의 억제 여부로 항진균 활성을 평가하였다(Hassan and Bullerman, 2008).

Disc diffusion assay: 진균에 대한 생장 억제 직경 측정은 Loqman 등(2009)의 방법을 이용하였다. 각각 PDA와 NA에서 배양된 진균과 세균 균주를 직경 10 mm cork borer로 뚫어 새로운 배지(potato dextrose broth 13.5 g, yeast extract 5.3 g, NaCl 3.5 g, agar 15 g, DW 1 L) 위에 올려 대치 배양(30°C, 7일) 후 세균 집락 주변에 생긴 진균 생장 저해대를 측정하였다.

진균 생장 및 포자 생성 저해: 세균 균주의 독소생성 진균 생장과 포자생성 억제능 조사는 먼저 균주 배양액을 원심분리(4°C, 2,800 g, 40분)하여 pellet을 회수 후 0.85% (w/v) NaCl로 2회 세척하여 세포를 준비하였다. 세척한 세포는 분광 광도계(Shimadzu UV-1700, Shimadzu Co.)를 이용하여 OD600을 2.00으로 보정하였다. 세포 현탁액 1.5 ml와 식힌 액체상태의 PDA 13.5 ml을 섞어 petri dish에서 굳힌 뒤, 멸균한 paper disc (직경 5 mm)를 중앙에 올리고, 대상 진균 포자 현탁액(106 spores/ml) 10 µl를 분주하여 배양하였다(25°C, 10일). 진균 생장은 PDA에 세균 세포를 첨가하지 않은 대조구의 집락 반경과 처리구의 집락 반경을 비교하였고, 포자 생성 저해는 15 ml의 0.05% tween 80 용액으로 진균 포자를 회수하여 대조구와 처리구의 포자수를 비교하였다(Veras et al., 2016).

진균 포자 발아 저해: 진균의 포자 발아 저해에 대한 세균 균주 배양액 처리의 효과는 Veras 등(2016)의 방법을 수정하여 이용하였다. 1.5 ml microcentrifuge tube에 15% yeast extract sucrose (YES; yeast extract 20 g, sucrose 150 g, KH2PO4 1 g, MgSO4 0.5 g, DW 1 L, pH 6.2) 800 µl, 진균 포자 현탁액(106 spores/ml) 100 µl와 세균 균주 현탁액(OD600 1.00) 100 µl를 첨가하고 배양(30°C, 24~48시간) 후 광학 현미경(400×)으로 발아 정도를 관찰하였다. 발아관의 길이가 포자의 지름과 같거나 길 때 발아한 것으로 간주하였으며, 각 실험구 당 무작위로 포자 100개를 관찰하여 발아 저해율을 계산하였다.

액체 배지에서 동시 배양 시 진균 생장 및 진균 독소 농도 변화: 대상 진균 중 Aspergillus spp. 6개 균주에 대해 액체 배지에서 동시 배양 시 세균 균주의 항진균 활성을 조사하였다. 45 ml의 15% YES 배지에 Aspergillus spp.의 포자 현탁액(107 spores/ml) 500 µl와 OD600을 1.00으로 보정한 세균 균주 배양액 5 ml를 첨가하여 배양하였으며(30°C, 200 rpm, 7일), 대조구는 세균 배양액을 첨가하지 않았다. 진균의 생장은 여과지(Whatman No. 1)로 진균 균사체를 걸러내어 건조 중량을 측정하였다. 진균독소 측정을 위해 균사체를 걸러낸 배양액에 100 ml의 chloroform을 넣어 2회 수직 진탕하였다(300 stroke/분, 20분). 유기상은 flat bottom flask에 모아 회전 감압 증발기로 증발시켰으며(55°C), AFB1은 50% methanol, OTA는 70% methanol로 각각 재용해 후 시린지 필터(Hyundai micro, 0.2 µm, hydrophobic)로 여과하여 high performance liquid chromatograph (Younglin, YL9100 HPLC System)로 C18 column (150 × 4.6 mm; Waters Co.)을 이용하여 분석하였다. AFB1은 50% methanol, OTA는 water/acetonitrile/acetic acid (99:99:2, v/v)을 이동상으로 이용하였으며 유속은 1 ml/min, 시료 주입량은 20 µl 그리고 column oven 온도는 30°C로 설정하고, AFB1은 UV 검출기(360 nm), OTA는 형광검출기(Agilent Technologies, 1260 Infinity, 333 nm excitation, 460 nm emission)로 각각 15분간 분석하였다(Guan et al., 2008; Xiong et al., 2017).

분리균주의 항진균 물질

Siderophore: Siderophore 정량 분석은 24시간마다 세균 균주 배양액을 원심 분리(4°C, 2,800 × g, 40분)하여 회수한 상등액(10 ml)을 pH 2.0으로 보정 후 동량의 ethly acetate를 첨가하여 진탕하였다. 유기상을 회수하여 Hathway 용액을 동량 첨가하고 암조건에서 30분간 반응시켰다. 그 후 분광 광도계로 OD700을 측정하였고 siderophore 농도는 dihydroxy benzoic acid로 작성한 표준 곡선으로 정량하였다(Nagarajkumar et al., 2004).

Chitinase: Chitinase 활성 조사를 위해 세균 균주를 basal salt broth에서 배양하여 24시간마다 원심 분리하여(4°C, 2,800 × g, 40분) 상등액을 회수하였다. 상등액 500 µl와 1% chitin이 첨가된 50 mM sodium phosphate buffer (pH 7) 500 µl를 반응시킨(37°C, 1시간) 뒤 dinitrosalicylic acid 용액과 혼합시켰다. 시료의 흡광도는 575 nm에서 측정하였고 N-acetyl-D-glucosamine (NAG)으로 표준 곡선을 작성하여 정량하였다. 효소활성 1 U는 60분 동안 1 ml 당 1 µmol의 NAG를 생성하는 효소의 양으로 정의하였다.

통계 분석

모든 실험은 3반복으로 수행하였으며 분석에 이용한 프로그램은 SPSS v. 24.0 (IBM SASS Statistics 24)이었으며 대조구와 처리구 사이 유의한 차이는 Independent two-sample t-test를 이용하여 분석하였다. 모든 실험에서 p < 0.05일 때 통계적으로 유의한 차이가 있다고 보았다.

결과 및 토의

Streptomyces 균주의 특성

이 실험에서 이용한 S. sproverrucosus JS383과 S. lavendulae JS669 균주는 다양한 지역의 토양에서 분리한 1,000여 개의 세균 균주 중 여러 종류의 aflatoxin, FB1과 OTA에 대한 제거능이 가장 높았을 뿐만 아니라(Hwang and Song, 2020) agar spot assay에서 독소생성 진균에 대한 생장 억제 활성이 가장 우수하였다(결과 미제시). NB에서 배양 시 JS383와 JS669의 개체수는 OD600이 1.00일 때 각각 2.41 × 107과 0.93 × 107 CFU/ml이었다. JS383은 같은 종의 다른 균주인 S. sproverrucosus MTCC11715와 항진균 활성을 나타내는 공통적인 특성을 가졌으며(Jain et al., 2013), JS669 역시 동종의 다른 균주로 항진균능이 있는 S. lavendulae C-22,030 그리고 NRRL B-1230과 집락의 형태와 색이 유사하였다(Balitz et al., 1982).

Streptomyces 균주의 항진균 활성

Disc diffusion assay: Disc diffusion assay에서 JS383과 JS669 균주는 10 종류의 독소 생성 진균 모두에 대해 생장 억제를 나타냈다. JS383은 A. awamori KCCM32316을 제외한 9 종류의 진균에서 11.3 mm 이상의 억제 직경을 나타내었고, JS669의 경우 FB1 생성 Fusarium 속 2 종류를 제외하고 14.3 mm 이상으로 진균의 생장을 억제하였다(Table 1). JS383과 JS669 균주는 A. flavus 3개 균주에 대해 Bacillus 속 P51 및 B312 균주가 AFB1 생성 Aspergillus sp. A65의 생장을 전혀 억제하지 못한 것 보다 더 효과적으로 진균의 생장을 저해하였다(Veras et al., 2016). 그리고 AFB1 생성 A. flavus와 OTA 생성 A. ochraceus에 대해 Lactobacillus sp. 4 균주가 모두 억제 직경을 나타내지 않은 보고(Gourama, 1997)와 비교하여 본 연구의 분리 균주는 독소생성 Aspergillus spp.에 대한 항진균 활성이 뛰어났다. 또한 이 균주들은 AFB1, OTA 및 FB1을 생성하는 대상 진균 10 종류를 모두 억제할 수 있어 Lactobacillus sp. 4 균주(Gourama, 1997)보다 항진균능 범위가 더 넓었다.

Growth inhibitory activities of JS383 and JS669 strains against toxigenic fungi in the disc diffusion assay (144 h, 30°C)

Target fungi Inhibition zone diameter (mm)

JS383 JS669
A. flavus KACC44986 14.0 ± 1.0 15.0 ± 1.5
A. flavus KACC45068 20.7 ± 0.7 15.0 ± 0.5
A. flavus KACC45146 11.3 ± 1.9 17.0 ± 0.5
A. alutaceus KCCM60421 23.3 ± 2.2 19.3 ± 1.9
A. awamori KCCM32316 5.7 ± 0.7 15.0 ± 0.0
A. fresenii KCCM60465 25.3 ± 0.9 17.0 ± 2.0
F. fugikuroi KACC46888 17.0 ± 0.0 6.7 ± 3.3
F. fugikuroi KACC48352 18.3 ± 3.0 9.0 ± 3.6
F. verticillioides KACC48356 13.0 ± 0.6 15.3 ± 1.5
F. proliferatum KACC48354 16.5 ± 1.5 14.3 ± 3.7


진균 생장 및 포자 생성 저해: JS383은 특히 A. alutaceus KCCM60421 대조구의 생장 반경 37.9 mm을 2.7 mm로 감축시키는 등 효과적인 진균 생장 억제능을 보였고 포자생성도 63.6~97.3% 억제하였다(Table 2). JS669도 대부분의 독소생성 진균의 생장 반경을 절반 이상으로 줄였고 포자생성 또한 최대 99.2%까지 저해하였다. A. flavus의 경우, Bacillus 속 P1 균주가 AFB1 생성 A. flavus A12와 A. parasiticus 30BL의 포자형성을 각각 75.8%, 0.0% 억제한 것 보다 본 연구의 균주들의 결과가 더 우수하였다(Veras et al., 2016). OTA생성 진균에 대해서도 JS383은 대조구와 비교하여 최대 92.9%로 생장 반경을 감소시켰다. Bacillus subtilis CW14 균주는 OTA를 생성하는 A. ochraceus 3.4412와 A. carbonarius의 생장을 28.8~ 44.4% 저해시켰는데(Shi et al., 2014), JS383와 JS669의 OTA생성 진균 생장 저해율은 이보다 대부분 더 높은 결과를 나타냈다. FB1생성 진균 4 종류의 생장과 포자생성 또한 균주 처리 시 대조구에 비하여 크게 억제되었는데 이와 대조적으로 Veras 등(2016)이 보고한 Bacillus 속 P7 균주는 독소 생성 Fusarium graminearum의 생장을 전혀 억제하지 못하였다.

Effect of JS383 and JS669 on colony growth and sporulation inhibition of toxigenic fungi incubated for 10 days at 25°C

Target organisms Control JS383 JS669



CR (mm) CR (mm) SI (%) CR (mm) SI (%)
A. flavus KACC44986 30.8 14.8*** 93.7* 17.8** 93.4*
A. flavus KACC45068 38.9 12.3** 97.1* 14.3*** 96.3*
A. flavus KACC45146 36.7 11.1*** 97.3** 15.5** 93.1**
A. alutaceus KCCM60421 37.9 2.7*** 71.7* 22.3*** 69.0**
A. awamori KCCM32316 40.6 21.0* 63.6* 21.3*** 58.4**
A. fresenii KCCM60465 34.3 11.0*** 85.6* 23.3*** 99.2*
F. fugikuroi KACC46888 41.9 18.3*** 67.9*** 19.8*** 57.3***
F. fugikuroi KACC48352 41.4 16.0*** 94.7** 15.5*** 97.2**
F. verticillioides KACC48356 41.4 20.0*** 91.4** 20.8*** 81.9*
F. proliferatum KACC48354 41.8 21.3*** 73.0*** 20.8*** 66.4***

CR, colony radius; SI, sporulation inhibition.

*p < 0.05; **p < 0.01; ***p < 0.001.



진균 포자 발아 저해: JS383는 대상 진균 중 A. fresenii를 제외한 9개 균주의 포자 발아를 대조구에 비해 72.5% 이상 억제하였고 그 중 A. alutaceus KCCM60421의 포자 발아를 최대 100.0% 감소시켰다(Table 3). JS669도 높은 포자 발아 억제능을 나타냈고 그 중 F. fugikuroi KACC48352 균주에 대한 억제가 97.3%로 가장 높았다. JS383과 JS669의 포자 발아 저해능은 Gourama (1997)가 보고한 Lactobacillus sp. A2와 A3의 독소 생성 진균 5종의 포자 발아 저해율(84~85%)보다 높거나 유사하였다. 이와 대조적으로 B. megaterium CGMCC7086이 생산하는 세 가지 항진균성 peptide (D1O, D1N, 및 D2N)는 A. flavus의 포자 발아 저해에는 유의한 영향이 없는 것으로 보고되었다(Chen et al., 2019).

Inhibiting effect of strains JS383 and JS669 on spore germination of toxigenic fungi after 24 h incubation at 25°C in 15% YES broth

Target organism Spore germination inhibition (%)

JS383 JS669
A. flavus KACC44986 72.5 ± 5.6*** 95.9 ± 0.7***
A. flavus KACC45068 88.9 ± 0.6*** 95.1 ± 1.2***
A. flavus KACC45146 77.5 ± 6.0*** 91.3 ± 3.9***
A. alutaceus KCCM60421 100.0 ± 0.0*** 87.8 ± 4.6**
A. awamori KCCM32316 95.2 ± 4.8** 0.0 ± 0.0
A. fresenii KCCM60465 0.0 ± 0.0 0.0 ± 0.0
F. fugikuroi KACC46888 94.4 ± 3.0*** 94.8 ± 1.7**
F. fugikuroi KACC48352 99.0 ± 1.0*** 97.3 ± 1.5***
F. verticillioides KACC48356 95.6 ± 4.1** 92.0 ± 4.6**
F. proliferatum KACC48354 77.8 ± 6.5*** 85.2 ± 4.9***

**p < 0.01; ***p < 0.001.



액체 배지에서 동시 배양 시 진균 생장 및 독소 농도 변화: 15% YES 액체배지에서 독소생성 Aspergillus spp.와 세균 균주를 동시 배양 후 7일차에 균주 처리구에서 모든 진균의 건조 중량 및 독소 농도가 대조구에 비해 유의하게 감소하였다. 특히 JS383 처리구가 A. flavus KACC45146, 그리고 JS669 처리구가 A. flavus KACC44986의 건조중량을 0.00 g으로 완전히 억제하였는데(Fig. 1), 이는 L. plantarum K35의 상등액을 처리한 YES배지에서 A. flavus의 건조중량이 유의하게 감소한 것과 비슷한 양상이다(Sangmanee and Hongpattarakere, 2014). 또한 JS383과 JS669 접종 시 A. flavus KACC45068이 생성한 AFB1이 각각 13.0과 7.0 µg/L로 세균 미접종 진균 대조구가 15% YES 배지에서 7일 배양 시 생산했던 589.6 µg/L의 AFB1을 각각 97.8과 98.8%로 감축시켰다(Fig. 2). 이는 Lactobacillus plantarum K35의 농축한 상등액(4.40 mg/ml)이 A. flavus TISTR3041 균주가 생성하는 AFB1을 유의하게 감소시키지 못한 것보다 훨씬 높은 AFB1 감축능이었다(Sangmanee and Hongpattarakere, 2014).

Fig. 1. Inhibition of growth of aflatoxigenic A. flavus KACC44986 (A), KACC45068 (B), and KACC45146 (C) by simultaneous inoculation of strains JS383 and JS669 in 15% YES medium (30°C, 7 days, 200 rpm). *p < 0.05; **p < 0.01; ***p < 0.001.

Fig. 2. Inhibition of AFB1 production of aflatoxigenic A. flavus KACC44986 (A), KACC45068 (B), and KACC45146 (C) by simultaneous inoculation of strains JS383 and JS669 in 15% YES medium (30°C, 7 days, 200 rpm). *p < 0.05; **p < 0.01.

JS383과 JS669는 OTA 생성 진균에 대해서도 유의한 항진균 활성 및 독소 제거능을 나타냈는데, 그 중 A. fresenii KCCM60465의 균사체 생장을 각각 91.5와 98.3% 억제하였다(Fig. 3). 이는 약용식물인 네잎갈퀴 Trachyspermum ammi의 에탄올 추출물 50 ppm을 처리한 YES 배지에서 71.5%의 A. ochraceus 생장 감축보다 효과적인 생장 저해 결과이다(Murthy et al., 2009). 그리고 균주 배양액은 A. awamori KCCM32316이 생산한 저농도의 OTA (2.48 µg/L) 뿐만 아니라 A. alutaceus KCCM60421이 생산한 2,600 µg/L의 고농도의 OTA도 효과적으로 감축시켰는데(Fig. 4), 이는 T. ammi 추출물(50 ppm)의 OTA 감축능 73.9%보다 훨씬 높은 결과이었다(Murthy et al., 2009). 이와 같이 이 균주들은 독소 생성 진균과 진균 독소를 효과적으로 제어할 수 있는 생물학적 방제제가 될 수 있을 것이라 기대된다. 그러나 땅콩이나 옥수수 등 진균독소 오염이 빈번한 작물을 대상으로 한 처리 시에도 효과적인 제어능을 나타내는지에 대한 추가 조사가 필요하다.

Fig. 3. Inhibition of growth of ochratoxigenic A. alutaceus KCCM60421 (A), A. awamori KCCM32316 (B), and A. fresenii KCCM60465 (C) by simultaneous inoculation of strains JS383 and JS669 in 15% YES medium (30°C, 7 days, 200 rpm). *p < 0.05; **p < 0.01; ***p < 0.001.

Fig. 4. Inhibition of OTA production of ochratoxigenic A. alutaceus KCCM60421 (A), A. awamori KCCM32316 (B), and A. fresenii KCCM60465 (C) by simultaneous inoculation of strains JS383 and JS669 in 15% YES medium (30°C, 7 days, 200 rpm). *p < 0.05; **p < 0.01; ***p < 0.001.

항진균 물질

Siderophore:미생물이 생산하는 siderophore는 철 이온과 높은 친화성을 가져 다른 미생물이 철 이온을 사용하지 못하게 하여 항균 및 항진균 활성을 나타낸다(Nagarajkumar et al., 2004). JS383은 배양 48시간에 113.2 µM의 최대 siderophore 생산을 나타냈고, JS669는 배양 96시간에 siderophore를 110.2 µM로 가장 많이 생산한 뒤 감소하였다(Fig. 5A). Rachid와 Ahmed (2005)의 보고에서 Pseudomonas fluorescens P5-18의 siderophore 최대 생성량이 34.70 µM였는데, 이는 본 균주들 생성량의 30.7~31.5%에 지나지 않았다.

Fig. 5. Production of siderophore (A) and chitinase (B) by strains JS383 (△) and JS669 (◯).

Chitinase:고농도의 chitinase는 진균 세포벽을 분해하고 chitin과 β-1,3-glucan 같은 세포벽 다당류의 합성을 저해함으로써 진균 포자 발아를 억제할 수 있기 때문에(Liu et al., 2010) chitinase를 생산하는 미생물은 독소생성 진균의 생장도 억제할 수 있다. 24시간 주기로 chitinase 활성을 측정한 결과, JS383과 JS669는 각각 배양 48시간과 24시간 후에 1.4 U/ml의 최대 활성을 나타내었다(Fig. 5B). 이는 Penicillium aculeatum NRRL 2129의 chitinase 활성 0.29 U/ml (Binod et al., 2005)이나 Rahmawati 등(2016)이 분리한 31개 균주(0.46 U/ml)의 최대 활성보다 3배 이상 높은 결과이다.

적 요

본 연구에서는 Streptomyces sporoverrucosus JS383과 S. lavendulae JS669 균주의 독소 생성 진균 10 종류에 대한 여러 항진균 활성과 그들이 생성하는 항진균 물질에 대해 조사하였다. 이들은 disc diffusion assay에서 대상 진균에 대하여 큰 생장저해대(직경 5.7~25.3 mm)를 형성하였다. JS383과 JS669 균주는 모든 대상 진균의 포자 생성을 각각 97.3과 99.2%까지 억제하였으며, 또한 대부분의 표적 진균의 포자 발아도 72.5% 이상 저해하였다. 이들은 액체 배지에서 독소 생성 Aspergillus spp.의 균사체 생장을 유의하게 감소시켰으며, 특히 JS383과 JS669는 각각 A. flavus KACC45068과 KACC44986의 생장을 완전히 억제시켰다. 이 배양에서 진균 독소 생성이 유의하게 감소되었는데, JS383 and JS669는 A. flavus KACC45068의 AFB1 생성을 각각 97.8과 98.8%로 감소시켰다. JS383 and JS669은 항진균 물질로 각각 최대 113.2 and 110.2 µM의 siderophore를 생성하였으며, 최대 1.4 U/ml의 chitinase 활성을 나타내었다. 이 결과는 JS383과 JS669 균주와 이들의 대사산물이 곡물과 사료를 독소 생성 진균으로부터 보호하고 경제적 및 공중 보건적 피해를 감소시킬 수 있는 생물학적인 방법에 사용될 수 있을 것을 제시한다.

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December 2020, 56 (4)