Abstract
To clarify a significant difference between red-colored phenomena (RCP) and microbes isolated from rhizosphere soil of healthy ginseng (HES) and red-colored ginseng (RCS), we have examined growth and cellulase activities of the microbes according to pH variation and iron status. The soil microbes could not grow at pH 3.0 on the YEB medium. The growth of bacterium isolated from RCG at pH from 5.0 to 9.0 showed small differences and the growth of bacterium HES was lower than that of others. The growth of bacteria from RCS and surface soil (SUS) at pH 5.0 were also lower than that of pH 7.0 and pH 9.0. However, the bacteria isolated from red-colored ginseng (RCG) and RCS are able to grow on the medium contained 2 mM Fe$\^$3+/ at pH 3.0. Furthermore, the growth of bacterium from RCG increased about two times in the medium contained iron at pH 7.0 compared with minus iron. The cellulase activity of isolated bacteria increased two times in the medium contained 2 mM Fe$\^$3+/ compared with minus iron. The activity of extra-cellular cellulase was higher by one hundred times than that of intracellular level. The cellulase activity of the bacterium from RCS at pH 5.0 was higher by two times than that of pH 7.0. Especially, intracellular activity of the bacterium from RCS on the medium contained 2mM Fe$\^$3+/ increased about six to seven times compared with control (minus iron). Also, extra-cellular activity increased about eleven to twelve times compared with control. These results indicate that the soil microbes seem to be related iron redoxidation by proton extrusion and with cell wall digestion by secreted cellulase.
적변삼과 건전삼 그리고 이들의 근권토양으로부터 분리한 토양세균과 적변현상과의 관계를 구명하고자 pH 변화와 철 이온에 따른 토양세균의 생장 특성을 조사한 결과, 분리된 모든 토양세균은 pH 3.0에서는 생장하지 못하였다. 그러나 RCG와 RCS는 2 mM Fe$^{3+}$ 가 포함된 배지에서는 pH 3.0에서도 생장하였다. 특히, RCG의 경우는 철이 포함된 배지에서는 철이 없는 배지보다 생장이 2배 정도 높았다. 적변삼의 뿌리에서 분리된 토양세균(RCG)은 pH 5.0에서 pH 9.0사이에서는 생장에 큰 차이가 없었으나, 건전삼의 근권토양에서 분리된 토양세균(HES)은 다른 곳에서 분리된 세균에 비해 생장이 낮았다. 적변삼의 근권토양에서 분리한 토양세균(RCS)과 표토에서 분리한 토양세균(SUS)의 생장은 pH5.0에서 pH 7.0과 pH 9.0에 비해 다소 낮았다. 분리된 모든 토양세균의 cellulase효소활성은 철이온이 포함된 배지에서 철이온이 없는 배지보다 2배 이상 높게 나타났다. 세포 외효소 활성은 세포 내 효소 활성보다 약 10 이상 높았고, pH5.0에서 RCS의 효소활성은 pH 7.0 보다 2배 이상 높았다. 특히, 2 mM Fe$^{3+}$ 가 포함된 배지에서 RCS의 세포 내 효소활성은 철이온이 없는 배지보다 6~7배 높았고 세포 외 효소의 경우에는 11~12배가 증가되었다. 이러한 결과는 인삼의 적변현상과 관련된 토양세균은 철이온의 산화환원과cellulase분비에 의한 세포벽 분해 그리고 인삼 표피세포에 철이온과 강력한 리간드를 형성하는 것으로 판단된다.