상수원수의 이취발생 원인 및 이취물질과 방선균의 상관관계 규명을 목적으로 물금과 매리 취수원수를 대상으로 이취물질은 2010년과 2011년 2월부터 11월까지, 방선균수 및 조류농도를 2011년 2월부터 11월까지 조사하였다. 이취물질(geosmin $||$ 2-MIB)은 3월에 가장 높게 검출되었으며(물금: 12.5 $||$ 19.9 ng/L, 매리: 10.8 $||$ 17.0 ng/L), geosmin은 봄과 여름철(3, 8, 9월)에, 2-MIB는 겨울과 봄철(2, 3, 5월)에 주로 검출되었다. 방선균은 물금과 매리 취수원수에서 0~330 CFU/500 mL의 비교적 적은 수로 연중 분포하였으며 3월에 가장 높은 집락수를 나타내었다. 방선균이 높은 집락수를 나타낸 3월과 8월에는 이취물질 또한 증가하였으며, 3월 분리한 방선균의 배양액에서 geosmin과 2-MIB가 검출되었다. 방선균은 3월과 8월 이취발생 원인으로 확인되었으며, 이취물질과의 상관관계가 높은 것으로 나타났다. 9월 geosmin 농도 증가는 남조류인 Microcystis 발생과 관계가 높은 것으로 판단되었다.
방선균에 존재하는 단백질 타이로신 포스파타아제의 기능을 알아보기 위하여 우선 이 유전자를 대장균에 클로닝하여 대량으로 발현시킨 결과, 발현된 단백질은 soluble형태로 존재하여 자신의 효소활성을 가지고 있었으나, 효소활성부위에 대한 변이주의 경우에는 기질과 결합은 하였으나 활성이 없는 것으로 나타났었다. 방선균에서 이 효소의 세포내 기작 및 결합 단백질을 파악하기 위해 대장균에 클로닝한 유전자를 방선균 발현벡터(pIJ6021)에 클로닝을 하였다. 이렇게 만든 유전자를 in-ducer인 thiostrepton을 이용하여 발현시킨 결과, 활성형의 단백질 타이로신 포스파타아제가 대량으로 생산되었다. 그리고 이들 유전자를 방선균에서 과잉 발현시킨 결과 항생제 생산 및 형태 변화 등의 표현형은 나타나지 않았다. 이효소와 반응하는 기질 및 결합 단백질을 찾기 위해서 이들과 결합은 하지만 반응하지 않는 돌연변이 단백질 타이로신 포스파타아제 (PtpA(C9S))를 유전자 조작하여 방선균에서 과잉 발현시켰다 그 결과 표현형은 없었지만 인산 타이로신 단백질의 패턴변화를 알 수 있었고, 단백질 타이로신 포스파타아제에 의하여 인산화 조절되는 단백질 3개 찾을 수 있었다. 이들 세 단백질(p65, p90 그리고 p200)은 ptpA(C9S)가 발현된 방선균에서 보다 더 많은 인산화 패턴을 나타내었으며, 이들은 가능한 단백질 타이로신 포스파타아제의 표적이라고 생각되었다. 만약 이들의 구조가 밝혀진다면, 방선균의 타이로신 포스파타아제의 기능 및 신호전달 과정의 역할을 파악할 수 있으리라 생각된다.
산림, 밭, 초지, 논 토양의 두 깊이(0~2cm, $50{\pm}1cm$)에서 계절별로 채취한 토양 시료로부터 서로 다른 방선균주를 분리, 동정하여 계절별 토양 방선균의 속 다양성을 조사하였다. 토양 표층에 분포하는 Streptomyces속 방선균주의 계절별 변동율은 논(18%)과 산림(18%) 토양에 비해 초지(41%)와 밭(39%) 토양에서 더 높게 나타났으며 $50{\pm}1cm$깊이에서는 논(36%), 밭(28%), 초지(26%), 산림(16%) 토양 순으로 높게 나타났다. 한편 희소 방선균의 계절별 분포 변동율을 토양 표층의 경우 논 토양(26%)을 제외하고는 모두 45%이상이었으나 $50{\pm}1cm$깊이에서는 산림(79%), 논(36%), 밭(24%), 초지(10%) 토양 순으로 높게 나타났다. 따라서, 토양 중에 분포하는 방선균의 속 다양성은 계절 변화에 의지하며 또한 이는 방선균군의 종류, 토양의 유형, 그리고 토양 깊이에 의해서 영향을 받을 것으로 고려된다.
항종양 물질의 탐색 및 연구 작업이 미생물을 대상으로 행해져 온것은 이미 오래전부터 이며, 기존의 연구 발표된 것들을 볼때 미생물 스크리닝의 증요성은 점차 증대되어가고 있다. 이에 본 연구에서는 국내 토양에서 방선균 약 1000여주를 분리하여 항종양 물질을 생산하는 방선군의 분리, 동전하고, 그 생산물질의 특성을 밝히고자 하였다. 방선균의 분리는 전국 각지에선 채집한 토양시료 각 1 g 씩을 80 $^{\circ}C$에서 90분간 건조처리한후 멸균된 증류수를 이용하여 각 단계별로 희석하여 Starch nitrate casein agar와 Glycerol asparagine agar를 사용하여 방선균을 분리하였다. 분리된 방선균을 Yeast extract-malt extract 액체 배지에서 7일간(160 rpm/28 $^{\circ}C$) 배양하였다. 여기에서 얻어진 배양액을 이용하여 항종양능을 확인한기 위해서 암세포주인 L1210주와 P388 D$_1$주, 정상 세포주로는 Vero 세포주를 이용한 MTT colorimetric assay를 이용하였다. 이들 실현에 대한 결과로써 S-104, 117, 409의 세 균주의 항종양물질 생산 균주를 분리하였다. 이들 균주가 생산하는 물질들은 기존의 시판 항암제인 Adriamycin에 비해 높게 나타났으며, 이들 균주의 동정은 ISP의 기준에 의하여 행하였다.
본 연구는 black stain을 가진 유치 치태에서 추출한 방선균이 S. mutans에 대해 항생능을 가지는가를 평가하고자 시도되었다. 만 $2{\sim}6$세 유치열기 어린이 중 black stain이 모든 치아에 존재하는 4명의 어린이를 대상으로 치태를 채취한 후, 증균 배양하여 16개의 방선균 균주를 분리해 냈으며, 이들이 생산해내는 물질이 항생능을 가지는지를 paper disc method를 이용하여 확인하여, 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. No.1 균주와 No.5 균주에서 S. mutans에 항생능을 보였으며, 특히 No.5 균주는 Oxacillin과 유사한 항생능을 보였다. 2. No.1 균주와 No.5 균주는 일반적으로 항생능 평가시 사용되는 시험균인 Bacillus cereus, Bacillus subtilis에도 항생능을 보였다. 3. PCR을 통해 구강내 대표적인 상주 방선균들을 대상으로 이 균주들의 동정을 시도해본 결과 No.5 균주는 Actinomyces viscosus와 97% 일치하는 것으로 나타났다.
한국의 인삼(Panax ginseng)은 다양한 생리학적, 약리학적 활성을 지닌 것으로 입증되어 왔다. 인삼 잘록병은 Rhizoctonia solani와 Pythium sp.과 같은 식물 병원균에 의해 발생하며 인삼 종자에 치명적이다. 잘록병은 일반적으로 화학농약을 이용하여 방제하고 있다. 또한 생물학적 방제는 인삼 잘록병을 방제하는데 효과적이며 환경친화적인 방법으로 알려져 있다. 본 연구진은 인삼 잘록병 방제를 위한 생물 방제제로서 잠재성을 지닌 토양 세균을 탐색하였으며, 그 결과 항균물질 guanidylfungin과 methylguanidylfungin을 생산하는 방선균 A3265 균주를 선발하였다. 본 연구는 방선균 A3265 균주의 인삼 잘록병 방제 활성을 포장에서 조사한 것이다. 그 결과 인삼종자를 방선균 A3265 균주의 배양액에 침지한 후 파종하였을 때 잘록병의 발병률이 유의적으로 감소함을 확인하였다. 이는 방선균 A3265 균주가 잘록병 방제에 효과적으로 활용될 수 있음을 나타낸다.
토양에 서식하는 다양한 미생물 중에서 식물 근권에 서식하는 미생물들은 식물과 상호작용하며 독특한 군집을 형성한다고 알려져 있다. 본 연구에서는 비료 연용 논토양과 무비 논토양에서 재배된 벼(Oryza sativa L.)의 근권으로부터 배양적 접근을 통해 다양한 방선균을 분리하여 항균활성을 조사하였다. 방선균의 선택적 배양을 위해서 4종류의 선택 배지를 이용하였고, 전체 152균주를 분리할 수 있었다. 분리된 균주들의 분류를 위해서 16S rRNA 유전자의 염기서열을 결정하여 표준균주와의 상동성을 비교하였다. 모든 균주들이 기존에 보고된 표준균주들과 99.0~100.0%의 높은 상동성을 나타내었으며, Dactylosporangium, Micromonospora, Kitasatospora, Promicromonospora, Streptomyces, Streptosporangium 등의 6개 속(genus)로 분류되었다. 그 중 Streptomyces 속에 포함되는 균주가 143균주 (94%)로 가장 많았다. 항균활성을 조사한 결과 대다수의 분리 균주들이 식물병원균에 항균성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 특히 벼 도열병균(Magnaporthe oryzae)에 우수한 항균활성을 보였다. 이와 같은 연구 결과는, 벼의 근권이 다양한 방선균을 분리할 수 있는 우수한 분리원이며, 분리된 방선균에서 다양한 생리활성 물질을 생산할 수 있음을 제시하여 준다. 또한 추후 연구를 통해 친환경 농업을 위한 유용한 미생물 제제로 활용할 수 있을 것으로 기대한다.
제주도 연안해역 4개 지역(한림, 애월, 신촌, 함덕) 해수의 온도, 염분농도, 용존산소량(DO), 화학적 산소요구량(COD), 부유물질(SS), 암모니아성 질소($NH_3-N$), 질산성 질소($NO_3-N$) 및 아질산성 질소($NO_2-N$)와 같이 다양한 이화학적 특성을 확인하였다. 해수의 평균 온도는 $26.23{\sim}28.6^{\circ}C$, 염분농도는 31.4~32.88‰, pH는 8.15~8.35, COD는 0.48~0.91 mg $L^{-1}$, DO는 6.78~6.87 mg $L^{-1}$로 나타났다. 해수에서 분리된 해양방선균은 총 52종으로 제주시 동부지역(A, B)에서는 24균주, 서부지역(C, D)은 28균주가 분리되었다. 분리된 해양방선균은 16S rRNA 염기서열 분석을 이용하여 최종적으로 동정되었으며, 염기서열 정보를 기초로하여 유사도(similarity)를 조사하였다. 분리된 방선균의 16S rRNA 염기서열 분석을 통하여 계통 분류학적으로 어떤 division에 속하는지를 확인하여 본 결과 제주도 제주시 동부지역(Site A, B) 해양에서 분리된 방선균 24균주는 Gram positive bacteria (division)/Actinobacteria (class)/Actinomycetales (order)/Streptomy-cineae (suborder)/Streptomycataceae (family)/Streptomyces(genus)에 22 균주, Actinomycetales (order)/Streptosporangineae (suborder)/Nocardiopsaceae (family)/Nocardiopsis (genus)에 2 균주가 분리되었다. 제주시 서부지역(Site C, D) 해양에서 분리된 방선균 28균주는 Gram positive bacteria (division)/Actinobacteria (class)/Actinomycetales (order)/Streptomycineae (suborder)/Streptomycataceae (family)/Streptomyces (genus)에 27균주, Actinomycetales (order)/Streptosporangineae (suborder)/Nocardiopsaceae (family)/Nocardiopsis (genus)에 1균주가 분리되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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