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보고서 초록
요약문
SUMMARY
CONTENTS
목차
제1장 연구개발과제의 개요 14
제1절 연구개발의 필요성 14
제2장 국내외 기술개발 현황 18
제1절 국내외 기술개발 현황 18
제2절 본 연구팀의 선행 연구결과 22
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 27
제1절 천속단으로부터 항균물질의 분리·정제 및 항균활성 27
제2절 백하수오로부터 항균물질의 분리·정제 및 항균활성 52
제3절 Magnolia ovovata로부터 분리한 항균물질의 구조 결정, 항균활성 및 천연물 살균제 개발 86
제4절 소리쟁이 추출물을 이용한 천연물 살균제 개발 108
제5절 울금으로부터 분리한 curcuminoids를 이용한 천연물 살균제 개발 116
제6절 육두구와 봄베이육두구화를 이용한 천연물살균제 개발 128
제7절 연교(連翹)로부터 분리한 항균물질의 동정 및 항균활성 135
제8절 가래나무(Juglans mandshurica)로부터 항균물질의 분리 및 동정 139
제9절 황금(Scutellaria baicalensis)로부터 항균물질의 분리 및 동정 142
제10절 계피(Cinnamomum cassia)로부터 항균물질의 분리 및 동정 144
제11절 때죽나무(Styrax japonica)로부터 항균물질의 분리 및 동정 146
제12절 동백나무(Camellia japonica)로부터 항균물질의 분리 및 동정 149
제13절 황련(Coptidis Rhizoma)로부터 항균물질의 분리 및 동정 155
제14절 백굴채(Chelidonii Herba)로부터 항균물질의 분리 및 동정 157
제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 163
제1절 목표달성도 163
제2절 관련분야에의 기여도 166
제5장 연구개발결과의 활용계획 167
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 168
제7장 참고문헌 172
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I. 제목
자생식물을 이용한 환경친화형 생화학살균제 개발
II. 연구개발의 목적 및 필요성
전 세계적으로 합성농약이 안정적인 식량 확보를 통하여 인류를 기아에서 해방시키는데 중요한 역할을 하는 것은 사실이나, 농작물 및 보건위생해충의 방제에 많은 오/남용으로 인축에 대한 독성 및 환경오염 등 여러 가지 문제를 야기하고 있다. 이에 따라 현재 국제적으로 합성농약의 사용량을 줄여 나가고 있으며, OECD 회원국의 경우 원제생산량을 2013년 까지 2004년 기준으로 40% 축소할 것을 권고하고 있다. 합성농약의 문제점을 해결할 수 있는 기술적 방안으로 친환경 생물농약(Biopesticide)이 유력한 대안으로 제시되고 있다. 생물농약(Biopesticide)은 생물방제제(Biocontrol agent) 또는 청정농약(Green Pesticide)이라고도 일컬어지고 있으며, 자연계에 존재하는 생물체 및 그로부터 유래한 소재를 이용하여 농작물 생산 및 보존에 피해를 미치는 병원균, 해충 및 잡초 등을 방제하는 작물보호제이다. 생물농약에는 미생물농약, 생화학농약 등이 있다.
본 과제에서는 국내외 다양한 식물로부터 확보한 추출물과 물질을 이용하여 벼 도열병, 잿빛곰팡이병, 역병, 탄저병 및 흰가루병을 효과적으로 방제하는 생화학살균제를 개발하고자 한다. 또한 식물로부터 다양한 생리활성물질을 탐색하여 농의약의 개발에 선도물질로 제공하고자 한다.
III. 연구개발의 내용 및 범위
- 선발한 식물체 추출물들의 제제 및 활성평가를 통한 우수 시료 선발
- 선발한 식물체 시료로부터 살균물질의 분리
- 분리한 물질의 구조 결정
- 분리한 살균물질의 in vitro 및 in vivo 살균활성 조사
- 선발한 추출물의 최적 용매 조건 결정
- 선발한 추출물의 최적 제제 또는 합제
- 약해 및 약효 조사
- 포장시험
- 약효안정성 시험
- 유효성분 분석 방법 확립
- 기술이전
IV. 연구개발결과
1,2단계에서 개발한 소리쟁이 살균제와 울금 살균제의 상업화 가능성을 타진하기 위하여 두 살균제에 대한 제제를 실시하고, 다양한 식물병에 대한 약효 및 약해를 조사하였다. 그 결과, 소리쟁이 살균제의 경우 오이 흰가루병, 딸기 흰가루병 및 참외 흰가루병 등에 50% 내지 80%의 방제효과를 보였다. 특히 참외 흰가루병과 오이 흰가루병에 대하여 높은 방제효과를 보여 개발 가능성이 매우 높다고 판단되었다. 울금 살균제의 경우 고추 탄저병과 벼 도열병에 대하여 대조약제와 거의 유사한 정도(약 80%)의 높은 방제효과를 보여, 역시 개발가능성이 매우 높다고 판단되었다. 이렇게 개발한 두 천연물살균제 기술을 2007년에 각각 (주)대유와 (주)유니테크에 기술이전하였다. 소리쟁이 살균제의 경우 현재 "가루자바골드"로 판매되고 있으며, 또한 "크리에틴"이라는 제품명으로 친환경유기농자재로 등록을 추진하고 있다. 울금 살균제의 경우 최적 제제를 결정하여 올해 중소기업청에 과제를 수주하여 친환경유기농자재로 등록을 추진하고 있다.
선행연구를 통하여 선발한 육두구(또는 봄베이육두구화)와 목련 추출물에 이용하여 신규한 살균제 후보물을 도출하고자 하였다. 유효성분 추출을 위한 최적 추출용매를 선정하였고, 또한 기초 제제를 실시하였다. 기초 제제를 이용하여 포장실험을 수행한 결과, 육두구 제제는 고추 탄저병과 벼 잎도열병에 대하여 비교적 낮은 활성을 보였다. 봄베이 육두구화 추출물은 육두구 추출물에 비하여 온실에서 매우 높은 항균활성을 보여 육두구 대신에 봄베이 육두구화를 이용할 경우 포장에서 더 높은 방제효과를 보이는 살균제 후보물을 개발할 수 있을 것으로 추정되었다. 목련 제제는 포장에서 감자 역병과 들깨 녹병에 대하여 우수한 방제효과를 보여 우수한 약제를 개발할 수 있을 것을 생각되었다. 한편, 소리쟁이, 울금 및 목련 등으로부터 살균활성 성분 분석을 위한 방법을 확립하였고, 이 분석 방법과 in vivo 살균활성 검정을 통하여 제제의 안정성시험을 실시하였다. 그 결과, 울금 분산성 액제와 목련 분말수화제 제제는 2년 이상 보관하여도 살균활성에는 거의 영향이 없는 것으로 나타났다.
또한 본 연구를 통하여 연교(4개), 대계근(1개), 육두구(2개), 목련(당후박, 4개), 천속단(5개), 가래나무(3개), 황금(1개), 계피(1개), 때죽나무(4개), 백하수오(6개), 동백나무(10개), 황련(1개) 및 백굴체(6개) 등으로부터 총 48개의 항균물질을 분리하였다. 이중 46개의 물질의 구조는 결정하였고, 2개의 물질의 구조는 지금 동정중에 있다. 이 중에서 6개의 물질이 신물질로 밝혀졌다. 특히 신물질을 포함하고 있는 천속단과 백하수오의 경우 각각 잿빛곰팡이병과 흰가루병에 대하여 효과가 우수한 것으로 나타나 지속적인 연구를 수행할 경우 새로운 살균제 후보물을 도출할 수 있을 것으로 예상된다.
V. 연구개발결과의 활용계획
- 기술이전한 소리쟁이 살균제와 울금 살균제는 후속과제를 통하여 독성시험, 이화학적성분분석시험, 포장등록시험 등을 통하여 친환경유기농자재로 등록을 추진하여 상품화할 예정이다.
- 본 과제를 통하여 신규 천연물 살균제 후보물로 도출한 목련과 백하수오 추출물은 다양한 포장에서의 약효 및 약해시험, 독성시험 등을 거쳐 기업체에 기술 이전한 후 상품화할 예정이다.
- 후속 연구를 통하여 천속단과 백하수오 추출물을 이용한 잿빛곰팡이병과 흰가루병 방제를 위한 천연물 살균제 후보물을 도출할 예정이다.
- 본 연구과제를 통하여 분리 동정한 48개의 항균물질은 천연방부제와 천연물의 약 개발에 활용할 예정이고, 또한 신규화합물 유도체 합성을 위한 선도물질로서 활용할 예정이다.
- 여러 가지 식물 추출성분의 살균활성 자료는 신물질 탐색의 기반정보로 활용하고자 한다.
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