점액세균의 16S rDNA에 특이적으로 부착하는 프라이머를 사용한 중합효소연쇄반응(PCR)을 통해 아산시와 우포늪에서 채취한 다섯 토양시료 내 점액세균의 다양성을 조사하였다. 점액세균의 16S rDNA을 갖는 76개 PCR 조각의 서열분석 결과, 표준균주와 95% 미만의 상동성을 보이는 5개의 신속 추정 점액세균이 관찰되어 국내 토양에 아직까지 분리되지 않은 많은 새로운 점액세균들이 존재함을 보여주었다.
점액세균은 포식활동, 자기방어, 세포 간 신호전달 및 아직까지 알려지지 않은 다른 기능을 위해 다양한 이차대사산물을 생산한다. 점액세균에서 분리된 많은 이차대사산물들은 독특한 작용기작을 가지며 항암, 항세균, 항진균 등과 같은 약학적으로 유용한 생리활성을 보인다. 따라서 전 세계적으로 많은 점액세균 균주들이 분리되었고 이들로부터 다양한 생리활성물질들이 탐색되었다. 하지만 16S rRNA 데이터베이스 분석에 의하면 야생에는 지금까지 분리된 종류 이외에도 다양한 점액세균 종류들이 존재할 것으로 추정되며, 유전체 서열 분석에 의하면 각 점액세균들은 기존에 알려진 물질보다 더 많은 물질을 생산할 수 있는 능력이 있는 것으로 나타났다. 본 총설에서는 점액세균 유래 이차대사산물들과 이들의 유전자, 점액세균에서의 기능, 생합성 유전자의 발현을 조절하는 전사조절인자 등에 대한 최근까지의 연구 현황을 살펴보았다.
점액세균은 토양에서 식물 병원균의 활성을 억제하는 2차 대사산물들을 분비하는데, 이들은 기존의 길항균들의 항생물질과는 전혀 다른 생리활성물질이므로 생물방제에 활용이 기대되는 미생물이다. 고추 역병 생물학적 방제를 위해 토양 미생물인 점액세균의 길항능력을 기내에서 검정한 후, 자실체 및 액체배양 여액을 엽권과 근권에 처리하여 온실에서 생물 검정하였다. 점액세균 생리활성 물질이 남아있는 PDCY 배지에 역병균을 접종한 결과 점액 세균 Myxococcus spp. 세 균주 중 KYC 1126과 KYC 1136은 균사생장을 완벽히 저해하였다. 토양 내 점액세균 생리활성물질 분비를 극대화하기 위해 기내에서 다량의 자실체 형성을 위해 먹이인 E. coli를 먼저 배양 후 점액세균 KYC 1126을 치상하는 방법을 확립하였다. 이 방법으로 토양에 자실체를 먼저 투입하고 역병을 관주접종한 결과 방제 효과가 없었다. 한편 시험관에서 역병균 유주포자 현탁액과 점액세균 CYE 액체배양여액을 혼합한 후 고추 뿌리에 침지 접종한 결과 역병 발병을 지연시켜 배양여액의 길항능력을 확인하였다. 점액세균 배양여액을 엽권에 살포하거나 근권에 침지한 방제가는 각각 88%와 40%로서 dimethomorph+propineb의 100%와 propamocarb의 44%에 버금가는 결과였다. 배양여액을 기존 처리의 약 2배인 24시간 이상 뿌리에 침지하면 약해가 발생하였는데, 그 증상은 고추 묘에서 줄기가 잘록해지고 잎이 말려 들어가며 점액성의 물질이 뿌리를 덮어 썩는 것이었다. 선발된 점액세균 KYC 1126의 대량 생산 방안이 확보되면, 배양여액을 엽권에 예방적으로 정기 살포함으로써 고추 역병의 생물학적 방제를 달성할 수 있을 것으로 기대된다.
고추탄저병을 생물학적으로 방제할 수 있는 미생물을 얻기 위하여 고추탄저균 C. acutatum ACYSJ001의 성장을 억제하는 점액세균을 탐색하였다. Myxococcus속에 속하는 59균주와 Corallococcus 속에 속하는 34균주 등 총 93균주의 용균성 점액세균에 대해 고추탄저균인 C. acutatum ACYSJ001에 대한 성장 억제 활성을 조사한 결과, Corollococcus속에 속하는 대부분의 점액세균들이 C. acutatum ACYSJ001의 성장을 저해하지 않는 반면, Myxococcus속으로 동정된 10균주들은 C. acutatum ACYSJ001의 성장을 강하게 저해하는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 Myxococcus속에 속하는 여러 점액세균들이 고추탄저병을 억제하는 미생물로서 활용될 수 있는 가능성이 높으며, 또한 새로운 항진균물질 탐색을 위한 좋은 생물연구소재임을 보여주었다.
세포들간의 응집 및 배양용기 표면에의 부착은 야생 점액 세균의 액체배양에 큰 장애물로 작용한다. 이러한 장애를 해결하기 위한 한 방안으로 야생 점액세균으로부터 자연적 분산 돌연변이 균주를 얻는 방법을 시도해 보았다. 실험 대상으로 사용한 균주 M. stipitatus KYC1001은 충남 계룡산의 토양에서 분리된 점액세균으로, 다른 점액세균들과 마찬가지로 액체배지 내에서 대부분의 세포들이 응집체를 형성하거나, 배양용기의 표면에 달라붙는다. 본 연구에서는 야생형 균주들이 세포응집체를 형성하거나 배양용기의 표면에 달라붙게 되는 반면 분산 돌연변이 세포들은 배지 내에 자유로이 떠돌아다니게 될 것이라는 특성을 이용하여, 배양액의 상등액만을 30일에 걸쳐 10회 계대 배양함으로서 분산되어 상등액에 존재할 자연적 분산 돌연변이 세포들을 농화 배양하였다. 그 결과, 액체배지에서 완전히 분산되어 성장하는 한 균주, KYC2001과 부분적으로 분산하여 성장하는 세 균주, KYC2002, 2003, 2004를 얻을 수 있었다.
본(本) 연구(硏究)에서 얻은 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다 1. 황촉규모(黃蜀葵根) 점액(粘液)을 Bacillus subtilis ATCC 6633 Escherichia coli 1410등(等) 세균(細菌)의 증식배지(增殖培地)로서 매우 적합(適合)하고, $30^{\circ}C$, 24시간(時間)에 세균증식극기(細菌增殖極期)에 이른다. 2. 상대점도(相對粘度) ${\eta}_{\gamma}=10$으로 조제(調製)된 황촉규근(黃蜀葵根) 점약(點藥)의 점도(粘度)는 초기(初期)에 급격(急激)하게 저하(低下)되고 24시간(時間)이 경과(經過)된 다음에는 거의 일정(一定)하다. 항생물질(抗生物質)의 첨가(添加)나 고압가열조작(加熱操作)을 행(行)하여 점도저하(粘度低下)의 경향(傾向)을 어느정도(程度) 작게 할 수는 있으나 저하(低下)를 완전(完全)히 억제(抑制)할 수는 없다. 3. 황촉규근점액내(黃蜀葵根粘液內)의 당함량(糖含量)은 대분로 보아 세균(細菌)의 증식(增殖)에 따라 감소(減少)한다. 점액내(粘液內) 세균증식(細菌增殖)에 따른 세균수(細菌數)와 점도(粘度)의 저하(低下)는 서로 역상관관계(逆相關關係)가 이루어지나 당함량(糖含量)과의 관계(關係)는 모든 경우 반드시 역산관관계(逆相關關係)가 이루어지는 것은 아니다. 4. 황촉규근(黃蜀葵根) 점액내(粘液內)의 세균증식(細菌增殖)에 따른 수소(水素)이온 농도(濃度)는 초기(初期)에는 약간(若干) 저하(低下)하는 경향(傾向)을 보이나 12시간(時間)이 경과(經科)된 다음에는 세균(細菌)의 증식(增殖)에 적합(適合)한 액성(液性)을 나타낸다. 5. 황촉규근(黃蜀葵根) 점도(粘度)의 생물학적(生物學的) 요인(要因)에 의한 점도(粘度) 저하(低下)를 점액(粘液)의 fluidity ${\phi}$와 점액(粘液)의 점도저하속도(粘度低下速度) k와 관련(關聯)시켜 동역학적(動力學的)으로 고찰(考察)하여서 $l_n{\phi}_2l{\phi}\;=\;k_2-k_1$으로 나타낼 수 있는 근사(近似)한 관계식(關係式)이 유도(誘導)되며 이 식(式)으로 실험(實驗)의 결과(結果)가 잘 설명(說明)된다.
제주도 서귀포의 해변에서 채집한 해양퇴적물로부터 Myxococcus속의 점액세균 JW154를 분리하여 그 대사산물로부터 강한 항균활성을 나타내는 두 개의 bithiazole계 화합물을 분리하고 각종 기기분석을 통하여 구조를 확인한 바, 이들은 각각 KR025와 melithiazole F로 보고된 화합물임을 밝혔다. 유묘 검정법으로 조사된 이 화합물의 주요 식물병원균에 대한 in vivo 항균활성은 토마토 역병과 밀 녹병 및 보리 흰가루병에 대해 높게 나타났는데, 20$\mu\textrm{g}$/m1 수준으로 처리하였을 때 80% 이상의 높은 방제가를 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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