OECD Test guideline 307에 따라 확립한 토양대사 시험법으로, 호기성 토양 조건에서 [$^{14}C$]butachlor의 토양대사 시험을 실시하였다. 시험토양은 국내 밭토양의 대표적인 토성인 양토였으며, 비멸균 및 멸균토양에 [$^{14}C$]butachlor ($6.83mgKg^{-1}$)을 처리하고 flow-through system에서 60일간 배양하였다. 시험기간 동안 mass balance는 비멸균 토양과 멸균토양에서 각 처리방사능 대비 91.1~95.5%, 93.0~97.7% 수준이었다. 비멸균 토양의 경우 처리 후 60일 경과 시 처리방사능의 8.4%로 감소하였으며, $DT_{50}$과 $DT_{90}$은 10.4일과 34.6일이었다. 토양 추출액 중 주요대사산물 2-chloro-2',6'-diethylacetanilide이 검출되었다. $^{14}CO_2$ 및 비추출성 토양잔류물은 3.5%와 43.5% 수준이었다. 시험기간 중 멸균 토양 내 [$^{14}C$]butachlor의 분해는 거의 일어나지 않았다. 따라서 butahclor는 호기성 토양에서 미생물에 의해 빠르게 분해되어 주요 대사산물 2-chloro-2',6'-diethylacetanilide와 $CO_2$를 생성하거나 토양에 강하게 흡착되어 비추출성 잔류물로 존재하는 것으로 판단된다. 이를 통해 OECD guideline TG 307에 확립한 호기성토양대사 시험법은 농약의 위해성 평가를 위한 토양 동태 예측 있어 국내 활용에 적합할 것으로 판단된다.
BIOLOG GN microplate를 이용하여 6종의 식생 토양에 따른 토양미생물 군집의 유일탄소원 이용능을 비교 분석하였다. 전체적으로 축합물, 아미노산, 카르복실산 화합물을 잘 이용하였으나, amide의 경우 낮은 이용능을 보였다. 대응분석을 통해 6종류의 식생 토양에 따른 토양미생물 군집은 크게 삼림토양, 초지-경작지토양, 비식생 토양의 3가지 그룹의 대사적 다양성의 차이를 보이는 집단으로 분류되었다. 다차원 척도법 분석을 통해 신갈나무 삼림토양의 미생물 군집은 소나무와 떡갈나무 삼림토양의 미생물 군집과는 또 다른 그룹으로 분리되었다. 이러한 식생토양형에 다른 미생물 군집의 대사 다양성의 차이로 볼 때, 식생의천이에 따라 식생에 영향을 받는 미생물 군집의 대사 다양성 또한 식생의 천이에 대응하여 변화하고 있음을 확인하였다.
본 연구에서는 기아상태에 있는 토양 미생물, Arthrobacter crystallopoietes cell의 2-hydroxypyridine대사능력의 변화 와 이 미생물의 대사능력에 대한 부식산의 영향에 대해 다루어졌다. 기질 2-HP에 대한 대수기 세포(exponential phase cell)는 적응기 세포(lag phase cell)와 비교할 때 기아상태에 있어서도 더 높은 2-HP대사능력을 보여 기아상태 3일 후 대수기 세포에서 2-HP반감기는 14시간으로 나타난 반면 적응기 세포의 경우 46.5시간으로 나타났다. 부식산은 기아상태에서 이 미생물 세포의 유도효소, 2-HP monooxygenase의 안정성을 높여주어 기아시간 2일 후 표준조건에서 기아상태에 있던 미생물의 효소활성이 처음의 1.5%로 남아 있는 반면 0.2% 부식산 용액에서 기아상태로 있던 미생물의 효소활성은 12%까지 남아 있었다. 기아시간 14일 후 까지도 부식산 용액 속에서 기아상태로 있던 이 미생물 세포의 2-HP대사능력은 표준 조건의 것에 비해 월등히 높아 2-HP반감기를 비교해 보면 표준 조건의 경우 43시간인 반면 부식산의 경우 1.25시간으로 나타났다.
대사길항물질에 의한 미생물의 생육조해는 그 시험계에 대사검질을 첨가하므로써 회복되는 것이며 최소검정배지에 대한 대사조해에 대사물질, 예로 amino산, 핵산등을 첨가해서 조해회복을 screening하므로써 그들 물질(amino산 핵산등)의 대사에 길항하는 새로운 화합물을 발견할수가 있다. 이러한 견지에서 고선균이 생산하는 새로운 amino 산대사 길항물질이 탐색을 목적으로하여 screening한 결과 토양에서 새로이 분이한 Streptomyces 1주의 탑양액중에 L-threonine에만 결항작용을 나타내는 물질의 존재를 확인하고 유사구조를 갖는 2종의 tripeptide 대사조항물질의 단이에 성공하였으며 이들을 plumbemycin A 및 B라고 명명하였다.(중략)
수도용(水稻用) 유기인계(有機燐系) 살충제중에서 조제형태(粗劑形態)로 널리 사용되는 Diazinon제와 Dursban제의 담수토양중(湛水土壤中)에서의 경시적(經時的) 분해(分解)정도를 비교(比較)하고, 아울러 살균(殺菌)과 비살균(非殺菌)토양을 비교하므로서 토양미생물(土壤微生物)에 의한 분해효과(分解效果)를 실험하였다. 아울러 두 약제의 분해대사산물을 GC/MS로 확인하였으며 중요한 결과는 아래와 같다. 1. 항온기(恒溫器$(30{\pm}1^{\circ}C)$)내에서 담수상태(湛水狀態)로 처리한 Diazinon제와 Dursban제의 경시적 변화는 비살균토양(非殺菌土壤)에서 보다 살균토양(殺菌土壤)에서 약 3배(培) 정도 지연되었으며, 따라서 미생물에 의한 분해를 확인할 수 있었다. 2. Diazinon제의 상용농도에서의 반감기는 2.2일이었으며, Dursban 제는 10.8일이었다. 상용농도의 3 배량 고농도 처리에서는 두 약제 모두 평균 1일정도 분해가 지연되었다. 3. Diazinon의 분해대사산물(分解代謝産物)로는 가수분해산물인 0, 0-diethyl phosphorothioate 와 이 화합물의 이량체(二量體)인 sulfotep, 그리고 monooxygenase 에 의한 분해대사물인 Diazoxon, 0,0-diethyl-0-[2-(1-hydroxy-1, 1-dimethyl)-6-methyl]-pyrimidinyl phosphorothioate 그리고 2-isopropyl-6-methyl-pyrimidine-4-one 이 확인되었으며, Dursban 제의 대사산물로는 0, 0-diethyl phosphorothioate 만이 확인되어 주로 esterase 에 의한 분해가 주대 대사경로라고 밝혀졌다.
BIOLOG GN microplate를 이용한 유일탄소원의 이용능 비교를 통한 대사적 유사성과 16S rDNA 의 PCR 증폭산물의 제한효소 지문 분석에 따른 유전적 유사성을 5종의 식생토양에 따른 토양미생물 군집을 대상으로 비교하였다. 16S rDNA를 증폭하여 제한효소 지문을 분석한 결과, 토양으로부터 직접 추출하여 증폭한 토양세균 군집의 16S rDNA의 유전적 유사도는 BIOLOG GN microplate를 이용한 대사적 구조와 일치하는 경향을 보았다. 그러나 배양된 종속영양세균 군집의 다양성과는 유전적 유사도가 매우 낮게 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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