• 미생물학회지
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• 제54권4호
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• pp.384-397
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• 2018

본 연구는 전통 발효식품에서 반려동물의 사료 및 보조식품 등에 사용될 수 있도록 안전성 확보와 프로바이오틱스 활성 등 기능성을 갖춘Bacillus 속 균주를 선발하고자 하였다. 전국에서 수집한 전통 장류에서 약 300종의 분리주를 확보하였고, Bacillus cereus가 생성하는 구토와 설사 독소 유전자 6종, ${\beta}$형 용혈성, 발암 관련 효소 3종 등을 보유하지 않거나 생성하지 않는 4종의 균주를 선별하였다. 4종의 분리주를 대상으로 항생물질 유전자 보유 여부, 세포 표면 소수성, 항생제 감수성과 당 이용성 등을 분석하였고, 최종적으로 항생물질 생성 유전자 3종을 모두 보유하고, 혈전 용해 및 세포 표면 소수성이 가장 우수한 SRCM 100731을 선정하였다. 최종 선별된 SRCM 100731의 16S rRNA 염기서열 분석 결과 Bacillus amyloliquefaciens로 동정 되었으며, 펫 사료 및 식품 등 산업적 적용을 위하여 균체 성장 최적화를 수행하였다. SRCM 100731의 배지 성분 선별을 위하여 Plackett-Burman design (PBD)을 사용하였으며, 최적 성장을 위한 배지 성분으로는 molasses와 sodium chloride, potassium chloride가 예측되었다. PBD를 통해 선정된 배지 성분의 농도를 최적화하기 위하여 central composite design (CCD)을 사용하였으며, 실험 결과 7.0% molasses, 1.1% sodium chloride, 0.5% potassium chloride로 예측되었다. 이때 최대 균체량은 12.6625 g/L로 예측되었으며, 최종적으로 실험 모델의 예측값과 실 측정값이 $12.6625{\pm}0.0658g/L$로 오차 범위내의 결과를 나타내어 실험 모델의 신뢰성을 검증할 수 있었다. 이는 실험 모델에 의해 예측된 최적 배지 사용 시 최적화 이전 배지에서의 균체량($1.8273{\pm}0.0214g/L$) 대비 약7배로 균체량이 증가함을 확인할 수 있었다. 향후 B. amyloliquefaciens SRCM 100731의 제품 개발 등 후속 연구의 진행이 필요하나 본 연구를 통해 산업 적용이 가능한 프로바이오틱스 소재의 발굴 및 산업화 배양 조건이 확립 되었으므로 앞으로 성장하고 있는 반려동물 산업에 유용하게 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 환경생물
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• 제38권4호
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• pp.650-657
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• 2020

본 연구는 동해유입하천(강릉 연곡천, 양양 남대천), 한강수계(섬강, 속사천), 낙동강수계(길안천)에 서식하는 참갈겨니(Zacco koreanus) 개체군을 대상으로 채집된 110개체로부터 미토콘드리아 DNA COI 유전자(mitochondrial DNA cytochrome oxidase I)를 분자마커로 이용하여 계통지리학적 분석을 수행하고, 추가적으로 강릉 연곡천 상·중·하류 개체군을 대상으로 집단유전학적 분석을 수행하였다. 계통지리학 분석 결과, 동해유입하천과 한강수계의 참갈겨니 개체군은 동일한 단일계통을 나타내었고, 낙동강수계의 개체군은 상이한 계통으로 분기됨을 나타내었으며, 다른 수계 계통과의 유전적 거리 수치 범위가 평균 4.0%(3.7~4.2%)로서 동일종 이상 수준을 보여 잠재종 가능성을 시사하였다. 참갈겨니가 서식하는 수계에 따른 형태학적 차이는 연구된 바 있으나 DNA 염기서열의 변이를 이용한 분자유전학적 연구는 부족한 실정이므로 본 연구 결과는 향후 낙동강수계 참갈겨니 개체군의 계통분류학적 연구에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 추후 집단유전체학 및 생태학적 분석을 통하여 관찰된 낙동강수계 계통이 다른 종, 잠재종 혹은 단순히 큰 수준의 종내 변이를 나타내는지에 대한 추가적인 연구가 필요하다. 강릉 연곡천 상·중·하류에 서식하는 개체군의 집단유전학 분석을 통해 중류의 개체군이 상대적으로 높은 다양성을 나타냈으며 상·중·하류 개체군 간의 유전적 차이는 나타나지 않았다. 이는 상·중·하류 개체군 간 유전자 확산이 원활하게 이루어지고 있음을 의미하며 하천의 개체군 간 연결성을 판단할 수 있는 지표로 활용될 수 있다. 하지만 생태학적 시간 스케일의 연구에 더 적합한 분자마커를 이용한 추후 연구가 필요할 것으로 사료된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제49권4호
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• pp.552-558
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• 2021

세계 각국의 민족은 자신의 국토의 삶과 기후 풍토, 지역 특산 산물과 식습관 및 식생활 등에 따라 색다른 전통식품이 만들어 진다. 한국은 오랫동안 농경을 중심으로 먹거리를 해오며 쌀과 함께 곁들일 채소류를 중심으로 조미료가 발달되었고, 염절임 기법을 통해 발효식품을 만들었다. 이러한 발효식품에서 주로 찾아볼 수 있는 종은 Lactobacillus sp.과 Pediococcus sp. 및 Bacillus sp. 등과 같은 유산균을 분리할 수 있었고 다양한 방법으로 동정 되어왔다. 본 연구에서는 시장에서 시판되고 있는 한국전통발효식품을 통해 유산균을 분리 및 동정하였고, 유해세균에 대한 항균능력이 우수한 균주를 선별하였다. 그리고 우수 후보 균주의 인공위액 및 담즙액에 대한 내성과 용혈능 등을 검토하여 최종 균주를 선별하였다. 최종 선별된 유산균은 3종의 prebiotics와 혼합한 synbiotics로서의 항균활성 능력을 평가하였다. 1차 항균 활성에서 C13은 인체 및 어류질병세균에서 가장 넓은 항균 스펙트럼을 보였고, β-haemolysis를 생산하지 않고 인공위액과 담즙액의 내성을 지닌 M1, K1 및 C13을 synbiotics의 2차 항균 활성을 수행하였다. Prebiotics 3종(FOS, GOS, Inulin)과 선별된 균주가 혼합된 synbiotics에서는 이전 보다 항균 활성이 증진 또는 저해됨을 알 수 있었다. 16 rDNA 염기서열 결과, K1과 M1은 Bacillus tequiensis 99.72%, Bacillus subtilis 99.65%, Bacillus inaquosorum 99.72%, Bacillus cabrialesii 99.72%, Bacillus stercoris 99.58%, Bacillus spizizenii 99.58%, Bacillus halotolerans 99.58%, Bacillus mojavensis 99.51%로 분석되었다. 그리고 C13은 Bacillus velezensis 99.71%, Bacillus nematocida 99.36%, Bacillus amyloliquefaciens 99.44%, Bacillus atrophaeus 99.22%, Bacillus nakamurai 99.44%로 분석되었다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제37권2호
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• pp.46-54
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• 2022

당살초(Gymnema sylvestre)는 다이어트와 당뇨에 효과가 있다고 알려지면서 미국, 일본, 인도에서 다양한 제품들이 판매, 유통되고 있다. 하지만 권장용량이 불분명하고 안전성이 입증되지 않았다. 따라서 식품에서 당살초를 확인할 수 있는 분석법 개발이 필요하다. 이 연구에서는 LC-ESI-MS/MS와 KASP 마커를 이용해 식품 속에서 당살초를 확인할 수 있는 분석법을 마련하였다. LC-ESI-MS/MS에서는 negative 이온화 모드에서 gymnemic acid 와 deacylgymnemic acid를 동시 분석법을 최적화 하였으며 고체시료와 액체시료에 대한 유효성 검증 마쳤다. 또한 염기서열 분석을 통해서 ITS2와 matK에서 당살초 특이적인 SNP를 찾아 KASP 마커를 제작하였다. 제작한 2개의 KASP 마커는 당살초와 결합해 FAM 형광 양성을 나타내며 당살초 원물에서 이러한 양상을 확인하였다. 인터넷을 통해 구매한 21개의 당살초 함유 식품 및 건강기능식품에 대해 적용성 검토를 진행하였다. LC-ESI-MS/MS에서 gymnemic acid 와 deacylgymnemic acid의 비율 차이는 있지만 21개의 제품 모두에서 지표성분이 검출되었다. KASP 분석에서는 9개의 제품에서 FAM 양성이 나타났으며 분석이 되지 않은 제품들은 추출물인 것으로 밝혀졌다. 이 연구는 LC-ESI-MS/MS와 KASP를 이중 시스템으로 당살초를 분석한 첫 번째 연구이며, 2개의 분석법이 식품에서 당살초 판별에 적용되는 것을 확인하였다.

• 식물병연구
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• 제27권4호
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• pp.172-179
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• 2021

본 연구에서는 겨울철 사료작물로써 중요성이 증가하고 있는 트리티케일에서 발생한 붉은곰팡이병 원인균의 동정 및 독소 type을 분석하고 트리티케일에 효율적으로 적용 가능한 방제 약제를 선발하고자 분리된 붉은곰팡이 균주의 농약저항성 발생 여부를 분석하였다. 조성, 신조성, 신영, 신성, 세영 등 5개 트리티케일 품종에서 평균 9.15%의 병 발생 이삭률을 보였으며, 병 발생 낱알률은 29.2%로 나타났다. 그 결과 트리티케일에서 발생한 붉은곰팡이병 발생률은 평균 3.52%로 나타났다. 붉은곰팡이병에 감염된 개체로부터 총 91개의 균주가 분리되었으며, 이 중 붉은곰팡이 균주는 총 72개를 분리하였다. 분리한 균주의 형태 및 internal transcribed spacer 1, translation elongation factor 1α 유전자의 염기서열 분석 결과, 트리티케일에서 분리한 균주들은 전부 Fusarium asiaticum으로 동정되었다. 분리 동정된 균주들의 독소 type을 PCR을 통해 분석한 결과, nivalenol (NIV) type 독소는 64.6%, 3-acetyldeoxynivalenol은 4.6%, 15-acetyldeoxynivalenol은 30.8%로 대부분이 NIV type독소를 생성하는 F. asiaticum으로 분석되었다. 최근 봄철 이상 기상현상으로 여러 식량 작물에 붉은곰팡이병 발생률이 높아지고 있다. 트리티케일의 경우 붉은곰팡이병을 방제할 수 있는 등록약제가 없다. 본 실험에서는 보리와 밀에 등록된 약제를 대상으로 트리티케일에서 분리된 붉은곰팡이병 균주들의 약제 내성을 측정한 결과 captan, hexaconazole, difenoconazole·propiconazole 합제는 균사 생장 억제 효과가 있었다. Fludioxonil의 경우 72개 균주 중 6개의 균주가 권장 농도에서 반수영향생육기준치인 42.5 cm를 넘은 47.96±3.15의 균사 생장율을 보여 fludioxonil에 대한 내성이 발생한 것으로 분석되었다. 본 연구는 국내에서 처음 보고 되는 F. asiaticum에 의한 트리티케일의 붉은곰팡이병 발생 사례이며, 또한 붉은곰팡이가 생성하는 독소 타입을 구명하고, 등록 방제 약제가 없는 트리티케일에 효율적으로 방제가 가능한 내성 미발생 약제를 제시하는 중요한 연구 결과이다.

• 환경영향평가
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• 제32권2호
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• pp.94-111
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• 2023

효과적인 외래생물 관리 전략 수립을 위해서는 도입 및 확산 여부 평가를 위한 정기 모니터링이 요구된다. 환경 DNA (eDNA, environmental DNA) 메타바코딩은 높은 검출 민감도를 가지고 다수의 종을 동시에 검출할 수 있어 외래생물의 출현 여부와 그 영향을 평가하는데 활발히 활용되고 있다. 국내에서는 어류를 중심으로 메타바코딩의 적용 가능성 평가가 이루어지고 있으며 타 분류군에 대한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 환경 DNA 메타바코딩을 활용한 국내 외래생물 탐지 가능성을 확인하고자 했다. 분류군별 검출 가능성을 확인하기 위해 어류, 포유류, 조류, 양서류를 목표로 디자인 된 4가지 범용 프라이머(MiFish, MiMammal, Mibird, Amp16S)를 활용하여 대상종 검출 여부를 평가하였다. 그 결과, 총 55개 지점 중 17개 지점(Trachemys scripta, 3개 지점; Cervus nippon, 3개 지점; Micropterus salmoides, 7개 지점; Rana catesbeiana, 4개 지점)에서 대상종의 서식이 확인되었다. 대상지 내 조밀한 지점 선정에도 생태적 특성을 반영한 검출 지점에 차이가 나타났다. 큰입배스와 붉은귀거북을 중심으로 외래생물이 출현이 생물 군집구조(종 풍부도, 풍부도, 다양도)에 미치는 영향을 비교한 결과, 외래생물이 서식하는 지점에서의 다양도가 더 높게 나타났다. 또한 외래생물 출현 지점에서 출현 종 수가 1~4종 추가 검출되었으며 풍부도 또한 1.7배 높게 나타났다. 메타바코딩을 통한 외래생물 검출 결과 및 군집구조 비교는 eDNA를 통한 다량의 모니터링 데이터 구축이 다차원적 생태계 평가에 효율적으로 활용될 수 있음을 나타냈다. 또한 환경의 인위적, 자연적 변화에 따른 생물상 변화를 관찰하고 자연생태 분야의 환경영향평가 등 현황 평가 및 예측을 위한 주요한 기초자료로 활용 가능성을 제시하였다.

• 생명과학회지
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• 제33권7호
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• pp.565-573
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• 2023

숙주 동물과 동물의 장내 미생물의 건강 또는 생산성에 대한 연구결과를 미루어 볼 때, 가축 동물의 장내 미생물에 대한 연구는 매우 중요하다. 본 연구는 국내에서 사육되는 젖소 중 홀스타인 종과 저지종 젖소의 장내 미생물을 분석하고 차세대 염기서열 분석을 통해 젖소 종에 따른 장내 미생물 군집 구조의 차이를 규명하고자 하였다. 젖소의 원유 생산과 관련있는 것으로 알려진 종 풍부도와 종 다양성 지수 분석 결과 대부분의 풍부도 및 다양성 지수가 홀스타인 종 보다 저지 종에서 유의한 수준으로 높은 것으로 나타났으나, 종 간의 계통학적 거리를 합산하여 산출되는 phylogenetic diversity 지수는 낮은 것으로 나타났다. 미생물 분포 분석 결과 홀스타인과 저지 종의 두 집단 장내 미생물 군집 구조가 다른 것으로 나타났다. 두 종의 젖소에서 과(family) 수준의 다양한 장내 미생물간의 분포에 상관관계가 있는 것으로 나타났으며, 특히 저지 종의 장내 미생물은 다양한 미생물 분포 사이에 매우 유의한 수준의 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 두 종의 젖소 장내 미생물 구조에 차이가 있는지 확인하기 위해 beta-diversity 분석을 수행하였으며, PCoA 분석과 UPGMA clustering 분석 결과 두 그룹의 cluster가 명확히 분리되는 것을 시각적으로 확인하였으며, PERMANOVA 분석 결과 두 종의 장내 미생물 군집 구조가 통계적으로 매우 유의한 수준의 차이가 있는 것으로 나타났다. 두 젖소 종의 장내 미생물 군집 구조 차이에 기여하는 미생물을 확인하기 위해 LEfSe 분석을 수행하였으며, 그 결과 Firmicutes, Bacilli, Moraxellaceae, Pseudomonadales 등의 상대적인 미생물 분포 차이가 두 그룹간 장내 미생물 군집 구조 차이에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국가금학회지
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• 제50권4호
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• pp.231-240
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• 2023

전염성 F낭병은 닭에서 F낭의 위축 및 염증이 나타나고, 이로 인해 면역억제를 특징으로 하며, 급성, 높은 점염성을 가지는 질병이다. VP2 유전자의 염기서열 분석을 통해 유전형이 분류되고, 유전형에 따라 항원성 및 병원성에 큰 차이를 나타내고 있다. 최근 중국에서 발생한 항원 변이주의 경우, 기존의 미국형 항원 변이주와는 다른 분자 특성을 보이는 것으로 나타났다. 최근 국내에서도 이러한 중국형 항원 변이주가 발생하고 있고, 따라서 본 연구에서는 국내 양계농장에서 분리된 항원 변이주의 유전체 분석을 통한 분자적 특성을 확인하였다. 국내 육계 및 토종닭으로부터 4개의 항원 변이주를 RT-PCR을 통해 확인하였고, chorioallantoic membrane 접종을 통해 분리하였다. VP2 유전자의 hypervariable region의 분석 결과, 4개의 항원 변이주 중 1개는 미국형 항원 변이주로 확인되었고, 이는 2009년 국내에서 보고된 09D243 균주와 유사한 것으로 나타났으며, 3개의 중국형 항원 변이주는 최근 국내 및 중국의 유행주와 유사한 것으로 확인되었다. 우리의 결과에서 국내 양계농장에서 중국형 및 미국형 항원 변이주가 퍼져 있음을 확인하였고, 또한 백신을 접종한 농장에서의 발생도 이뤄지고 있어 항원 변이주에 대한 상용화 백신의 보호 효능에 대한 연구도 필요합니다.

• 한국어병학회지
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• 제36권2호
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• pp.263-275
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• 2023

첨연어(Oncorhynchus keta)는 한국에서 회귀하는 연어로 종 보존을 위해 경상북도 울진군에 위치한 수산자원공단에서 해수 순치하며 종묘 생산하였다. 그러나, 사육 중이던 첨연어 치어에서 세균성 질병에 감염된 증상을 보이며 폐사하였다. 따라서, 본 연구에서는 2021년 10월경에 사육환경에 따라 구분된 첨연어로부터 원인체를 규명하고자 세균을 분리하였다. 분리된 세균은 16S rDNA, rpoD (RNA polymerase sigma factor σ⁷⁰) 및 vapA (A-layer)의 염기서열을 기반으로 유전학적으로 동정하고, 추가로 염분에 따른 성장, 생화학적 특성 분석, 항생제 감수성 및 병원성 인자를 분석하여 균주를 특성화하였다. 그 결과, 분리된 4개의 균주는 모두 Aeromonas salmonicida subsp. salmonicida 아종으로 동정하였다. 또한, 분리된 균주는 염분의 농도가 증가할수록 배지에서 성장이 감소하였다. 생화학적 특성 분석에서 분리된 4개 균주는 용혈성이 확인되지 않았고, 모두 같은 생화학적인 성상을 나타냈다. 항생제 감수성 분석에서는 oxolinic acid, flumequine 그리고 florfenicol에 대한 항생제에서 40~44 mm 억제대를 형성하였다. 병원성 인자의 발현 분석은 mRNA 수준에서 RT-PCR로 확인되었으며, 4개 균주는 모두 A. salmonicida의 병원성에 크게 기여한다고 잘 알려진 outer membrane ring of T3SS (ascV), inner membrane ring of T3SS (ascC), vapA, enterotoxin (act) 및 lipase (lip) 유전자가 발현되었다. 이 연구에서 분리된 A. salmonicida subsp. salmonicida의 특성 분석은 해수에 순치된 첨연어에서 발병하는 절창병을 예방하기 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 생명과학회지
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• 제34권4호
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• pp.254-263
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• 2024

한국의 장은 콩을 발효시켜 만든 식품으로 대표적인 종류로는 고추장, 된장, 청국장, 간장이 있다. 본 연구에서는 콩 발효식품의 미생물 군집을 분석하고, 각 장류의 유형에 따른 미생물 군집 구조 차이에 영향을 미치는 미생물(biomarker)과 분포 차이를 비교하기 위해 총 200종의 장류 시료를 next-generation sequencing을 통해 16S rRNA 마이크로바이옴 분석을 수행하였다. Alpha-diversity 분석 결과 종 풍부도를 나타내는 지수 CHAO는 고추장과 청국장에서 분석에서 된장과 간장 그룹에 비해 유의미하게 높은 경향을 보였다 (p<0.001). 네 가지 장류의 미생물 분포 분석 결과 목(order) 수준에서 Bacillales가 고추장, 된장, 청국장 그룹에서 우세한 반면, 간장의 경우 Lactobacillales가 우세한 것으로 차이가 나타났다. LEfSe (Linear dis- criminant analysis Effect Size)분석을 통해 전통 장류의 과(family)와 종(species) 수준에서 바이오마커를 분석하였다. Leuconostocaceae, Thermoactinomycetaceae, Bacillaceae, Enterococcaceae가 과 수준에서 장 유형에 따른 미생물 군집 구조 차이에 큰 기여를 하는 바이오마커로 나타났으며, Bacillus subtilis, kroppenstedtia sanguinis, Bacillus licheniformis, Tetragenococcus halophilus가 종 수준에서 네 종류의 발효식품을 미생물학적으로 분류할 수 있는 가장 중요한 특징으로 나타났다. PERMANOVA (Permutational multivariate analysis of variance) 분석 결과 네 가지 장류는 미생물 군집 구조가 통계학적으로 유의미한 차이가 나타났으며 (p=0.001), 그 중 간장 그룹의 미생물 군집 구조가 가장 차이를 보였다. 본 연구의 결과는 한국 발효식품의 미생물학적 분포 특성과 장류 유형별 미생물 군집 구조차이에 영향을 미치는 미생물을 규명하였으며, 발효과정에 참여하는 미생물에 대한 지식을 넓히고 발효 콩 식품의 품질을 향상시키는 데 도움이 될 것으로 기대한다.