이 연구에서는 Perenniporia fraxinea를 사용하여 배지가 카르테노이드 생성 및 균사 성장에 미치는 영향을 분석했습니다. 0.1% 미만의 펩톤을 함유한 맥아추출물은 카르테노이드의 생성을 촉진했으며 0.2% 이상의 펩톤이 그 생산을 억제하는 것으로 나타났다. 맥아추출물이 없으면 Perenniporia fraxinea는 소량의 펩톤 첨가에도 불구하고 카르테노이드를 생산하지 못했다. 아카시재목버섯의 배양을 통하여 생산된 균사체를 원심 분리로 배양액을 분리하여 상층액을 카르테노이드 용액으로 회수가 가능하였다. 균사체 내부에 축적된 카르테노이드는 에탄올을 사용하여 추출하였다. 배양액에서 분리 또는 추출한 카르테노이드 용액은 우수한 DPPH 라디칼 소거 활성을 나타냈다. 본 연구에서 생산된 항산화 카르테노이드는 천연물 유래 물질로 독성 및 부작용이 없으며 항산화 효과가 우수하여 활성산소에 의해 생성된 산화물을 효과적으로 제거할 수 있다.

The JK-1 isolate which was the best producer of indole-3-acetic acid and carotenoid among the 388 strains isolated from 28 wetlands in Jeju, was identified to be Rhodopseudomonas palustirs belongs to a typical group of non sulfur purple bacteria based on 16S sRNA sequencing. This study investigated the effect of different cultural conditions of pH, temperature, agitation, light and aeration on growth, IAA and carotenoid production of photosynthetic bacterium JK-1 for optimization of IAA and carotenoid production. It was found that growth, IAA, carotenoid, and bacteriochlorophyll production with light (3,000~3,500 Lux) and agitation (100 rpm) showed better results than those with dark/static or dark/ agitation (100 rpm) in anaerobic conditions. The optimal pH, temperature and agitation speed for cell growth were 7, 30℃, 150 rpm, for IAA production were 9, 30℃, 150rpm and for carotenoid production were 6, 25℃, 50 rpm, cultured for 72 h under anaerobic light, respectively. The growth and IAA production were high in aerobic culture compared with anaerocic culture, whereas carotenoid and bacteriochlorophyll content were decreased extremely in aerobic condition (0.5~1 vvm). Subsequently, the optimal culture conditions for JK-1 were selected with pH 7, 30℃ and 100 rpm under anaerobic light and the effect on plant growth was tested by pot assay. Inoculation of JK-1 with 3% (v/v) level caused increase in shoot and root dry weigh that varied from 20%~58% to 40%~28% in young radish in camparison to uninoculated treatment at 50 days of growth. The study suggests that the JK-1 isolate may serve as efficient biofertilizer inoculants to promote plant growth.

본 연구를 통해 논, 시설재배 밭 토양, 쓰레기장, 하천 및 호수의 퇴적 토양 등 22개소에 서 분리한 총 6종의 광합성세균 중 호기 ․암 배양이 가능한 Rhodobacter sphaeroides PS-24 를 분리하였다. 형태학적 특징으로는 그람음성의 막대모양으로, 운동성이 있었다. 분리균주 의 16S rRNA 염기서열을 분석한 결과 Rhodobacter sphaeroides ATH2.4.1과 99%의 상동성을 나타내었으며, 본 연구에서 Rhodobacter spharoides PS-24로 명명하여 연구를 수행하였다. 선별균주를 modifed Van niel's yeast 배지에서 배양 후 생성된 carotenoid를 추출한 결과 12.03±0.15 mg/L의 함량이 측정되었으며, 반응표면분석법 중 Plackett burman 분석방법과 Box-Behnken 분석방법을 통해 carotenoid 생산에 영향을 미치는 요인을 분석하고 농도를 최 적화하였다. 분석결과 각각의 독립변수 yeast extract –0.4144 (1.23 g/L), Na2CO3 0.8541 (3.71 g/L)와 MgSO4 1.00 (1.00 g/L)의 농도를 선정하였으며, 이를 바탕으로 배지 조성을 최적화 한 결과 yeast extract 1.23 g, sodium acetate 1 g, NH4Cl 1.75 g, NaCl 2.5 g, K2HPO4 2 g, MgSO4 1.0 g, mono-sodium glutamate 7.5 g, Na2CO3 3.71 g, NH4Cl 3.5 g, CaCl2 0.01 g/ liter로 선정하였다. 최적배지를 대상으로 5 L, 50 L, 500 L scale-up을 진행한 결과 최종 carotenoid 는 각각 17.98 mg/L, 18.03 mg/L, 18.11 mg/L로 조사되었다. 최적배지의 경우 modified Van niel's yeast 배지보다 약 1.5배 많은 carotenoid를 생산하였으며, 대량배양을 통한 scale-up 과 정 시 carotenoid의 생산량은 크게 변화하지 않는 것으로 조사되었다. 따라서 본 연구를 바 탕으로 산업적으로 다양하게 사용되고 있는 carotenoid를 생산하는 광합성세균 Rhodobacter spharoides PS-24를 개발하였으며, 본 연구를 바탕으로 유기농축산에 사용이 가능한 기능성 미생물제제를 개발하고자 한다.