• 제목/요약/키워드: 환경유전자

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사람 및 가축 유래 분변 미생물 군집과 항생제 내성 유전자 간 상관 관계에 대한 연구 (Co-occurrence Analyses of Antibiotic Resistance Genes and Microbial Community in Human and Livestock Animal Feces)

  • 정지원;반다리 아프라지타;운노 타쯔야
    • 한국환경농학회지
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    • 제41권4호
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    • pp.335-343
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    • 2022
  • BACKGROUND: Antibiotics used in animal husbandry for disease prevention and treatment have resulted in the rapid progression of antibiotic resistant bacteria which can be introduced into the environment through livestock feces/manure, disseminating antibiotic resistant genes (ARGs). In this study, fecal samples were collected from the livestock farms located in Jeju Island to investigate the relationship between microbial communities and ARGs. METHODS AND RESULTS: Illumina MiSeq sequencing was applied to characterize microbial communities within each fecal sample. Using quantitative PCR (qPCR), ten ARGs encoding tetracycline resistance (tetB, tetM), sulfonamide resistance (sul1, sul2), fluoroquinolone resistance (qnrD, qnrS), fluoroquinolone and aminoglycoside resistance (aac(6')-Ib), beta-lactam resistance (blaTEM, blaCTX-M), macrolide resistance (ermC), a class 1 integronsintegrase gene (intI1), and a class 2 integrons-integrase gene (intI2) were quantified. The results showed that Firmicutes and Bacteroidetes were dominant in human, cow, horse, and pig groups, while Firmicutes and Actinobacteria were dominant in chicken group. Among ARGs, tetM was detected with the highest number of copies, followed by sul1 and sul2. Most of the genera belonging to Firmicutes showed positive correlations with ARGs and integron genes. There were 97, 34, 31, 25, and 22 genera in chicken, cow, pig, human, and horse respectively which showed positive correlations with ARGs and integron genes. In network analysis, we identified diversity of microbial communities which correlated with ARGs and integron genes. CONCLUSION(S): In this study, antibiotic resistance patterns in human and livestock fecal samples were identified. The abundance of ARGs and integron genes detected in the samples were associated with the amount of antibiotics commonly used for human and livestocks. We found diverse microbial communities associated with antibiotics resistance genes in different hosts, suggesting that antibiotics resistance can disseminate across environments through various routes. Identifying the routes of ARG dissemination in the environment would be the first step to overcome the challenge of antibiotic resistance in the future.

환경정화 미생물에 의한 갯벌의 생물학적 정화에 대한 파일럿 규모의 연구 (A Study Bioremediation of Tidal Flat by Microorganism in Pilot Scale Test)

  • 최혜진;한영선;박두현;오보영;허명제;조남규;김용희;김종국
    • 생명과학회지
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    • 제24권10호
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    • pp.1110-1117
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    • 2014
  • 갯벌은 영양염 순환과 오염물질 제거 등 환경적으로 가지는 의미가 크다. 이에 갯벌에서 아밀라아제, 셀룰라아제, 프로테아제, 리파아제를 생성하여 유기물을 분해하는 190균주를 순수분리하고 효소 활성 실험을 통해 그 중 활성이 좋은 균주를 선택하였으며 16S rRNA유전자 분석을 통해 Pseudoalteromonas sp. IC35 (KE804087)로 동정하였다. 또 무기황(S0)을 에너지원으로 하여 최소배지에서 생존 가능한 황산화 세균을 31균주를 순수 분리하고 sulfate ion을 측정하여 황산화능력이 뛰어난 세균을 16S rRNA 분석하여 Halothiobacillus neapolitanus IC_S22 (KE804088)로 동정하였다. 이렇게 분리한 균주들이 환경에서 활성을 가지는 지를 측정하기 위해 유기물 분해에 대해(대조군 M1, 접종군 M2)와 황산화능력에 대해(대조군 M3, 접종군 M4)의 microcosam 반응기를 각각 구축하였다. Pseudoalteromonas sp. IC35를 접종한 M1에서 비접종군인 M2에 비해 유기물 분해 효율이 증가되었으며 microcosm 반응기 내의 생물량도 증가됨을 확인하였다. H. neapolitanus IC_S22을 접종한 M3에서 비접종군인 M4에 비해 환원성 황($S_0$)을 산화하는 능력이 상승되었으며 real time PCR을 이용하여 pilot 내에서 세균의 생물량이 증가함에 따라 초기 sulfate ion의 양도 증가함을 확인하였다. 이번 연구를 통해 대사활성이 우수한 균주를 부가적으로 환경에 접종함으로써 기존 세균 군집에 의한 환경정화 능력을 증가 시키는 것으로 사료된다.

CHEMOPREVENTION OF COLON CANCER BY THE KOREAN FOOD STUFFS COMPONENTS

  • Kim, Dae-Joong;Shin, Dong-Hwan;Ahn, Byeong-Woo;Jang, Dong-Deuk;Hiroyuki Tsuda;Shoji Fukushima
    • 한국독성학회:학술대회논문집
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    • 한국독성학회 2002년도 국제심포지움
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    • pp.106.2-132
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    • 2002
  • 형질전환 (유전자 결핍; Knockout) Min 마우스를 이용하여 대장암 발생에서 배추, 양배추 주성분인 indole-3-carbinol (I3C)의 대장암 예방효과를 규명하고자 하였다. 실험동물로는 C57BL/6J-Apc$^{min/+}$(Min 마우스)계의 5내지 6주령의 수컷 이형접합체 형질전환 마우스 70마리와 C57BL/6J계의 동일 산자, 동일 주령의 수컷 wildtype 비형질전환 마우스 10kfl를 The Jackson Laboratory 사 (Bar harber, ME, USA)로부터 직접 구입하였다. C57BL/6J-Apc$^{min/+}$계 수컷 이형접합체 형질전환 (Min)마우스 70마리를 각 군 20내지 25마리씩 세군으로 나누었다. Group 1에는 20마리, Group 2에는 25마리, Group 3에는 25마리를 배치하고, I3C 투여 실험군 (Group 1과 2)에는 실험시작시에 AIN-76A 분말사료에 I3C가 각각 100 및 300ppm이 함유되도록 조제하여 공급하였다. 그리고 실험군(Group 3)에는 실험시작부터 종료시까지 AIN-76A 정제고형사료(Teklad사, WI, USA)를 자유로이 급이하였다. 각군간의 체중, 사료 및 음수소비량을 매 2주마다 측정하였고, 10주간 (16주령)의 실험종료시에는 최종체중과 간장, 신장, 비장 등의 장기무게를 측정하여 상대장기 무게비를 산출하였다. 대조군으로서 C57BL/6J계의 동일 산자, 동일 주령의 수컷 wildtype 비형질전환 마우스 10마리는 같은 조건의 사육실에서 AIN-76A 정제고형사료를 33주간 자유로이 급이하였다. 실험동물은 부검전에 하룻밤 동안 절식하고 이산화탄소 흡입 마취하에서 흉대동맥을 절단하여 방혈하고 각 장기(심장, 폐, 위)를 적출하여 생리심염수에 넣어 장기무게를 측정하고 포르말린에 고정하였다. 소장과 대장의 검사를 위하여 위의 식도부위와 직장을 실로 결찰하여 적출하고 생리심염수를 주입하여 팽창시켜, 십이지장, 공장, 및 회장, 그리고 대장으로 나누어 여과지에 펼친 후 포르말린에 고정하였다. 소장과 대장은 육안 및 자동 영상분석길ㄹ 이용한 분석이 끝난 후에 각 부위별로 4-6개의 절편을 작제하여 포르말린에 재고정하고, 통상적인 조직처리과정, 파리핀 포매 및 3-4$\mu$m 두께의 조직절편을 제작하여 H&E 염색을 실시하여 현미경으로 검경하였다. 약 1주일간의 포르말린 고정이 끝난 소장 및 대장을 부위별, 별 종양개수 및 분포를 자동영상분석기(Kontron Co. Ltd., Germany)로 분석하였다. 체의 변화, 장기무게, 사료소비량 및 마리당 종양의 개수에 대한 통계학적 유의성 검증을 위하여 Duncan's t-test로 통계처리 하였고, 종양 발생빈도에 대하여는 Likelihood ration Chi-square test로 유의성을 검증하였다. C57BL/6J-Apc$^{min/+}$계 수컷 이형접합체 형질전환 마우스에 AIN-76A 정제사료만을 투여한 대조군의 대장선종의 발생률은 84%(Group 3; 21/25례)로써 I3C 100ppm 및 300ppm을 투여한 경우에 있어서는 각군 모두 60%(Group 1; 12/20 례, Group 2; 15/25 례)로 감소하는 경향을 나타내었다. 대장선종의 마리당 발생개수에 있어서는 C57BL/6J-Apc$^{min/+}$계 수컷 이형접합체 형질전환 마우스에 AIN-76A 정제사료만을 투여한 대조군은 1.40$\pm$0.24(100%)에 비하여 I3C 저농도 투여 실험군(Group 1; 0.85$\pm$0.23; 61%, P<0.01), 그리고 I3C 고농도 투여 실험군(Group 2 ; 1.32$\pm$0.29 ; 94%)의 순으로 감소하였다. 선종의 크기별 종양의 발생개수의 분포에 있어서 I3C 저농도 투여 실험군에 있어서는 선종의 크기가 3mm이하의 수가 현저하게 감소하였다. C57BL/6J-Apc$^{min/+}$계 수컷 이형접합체 형질전환 마우스에 AIN-76A 정제사료만을 투여한 대조군의 부위별 소장선종의 발생수는 십이지장부위를 제외하고 각 군에서 유의한 변화는 관찰되지 않았다. 십이지장 종양의 발생개수에서만 I3C 저농도 투여 실험군(Group 1 ; 3.11$\pm$0.85)이 대조군 (Group 3: 1.48$\pm$0.35) 및 I3C 고농도 투여 실험군(Group 2: 1.56$\pm$0.47)에 비하여 유의성 있게 증가하였다. (P<0.05). 따라서 I3C은 소장에서는 암예방 효과가 뚜렷하지 않으나, 대장에 대한 암에방 효과가 있을 것으로 생각된다. 소장 및 대장을 제외한 간장, 신장, 비장, 심장, 폐 그리고 위 등의 기타 장기에서의 조직병리학적 변화는 관찰되지 않았다. 소장 및 대장의 종양은 선종(polyps)으로 관찰되었다. 지난 10여년간 형질전환 및 유전자 결핍 실험동물의 종류가 기하 급수적으로 증가하여 이용되고 있다. 가족성 대장 선종성 용종증(FAP)의 대표적인 모델로 이용되고 있는 C57BL/6J-Apc$^{min/+}$계 수컷 이형접합체 형질전환 마우스를 사용하여 배추나 양배추의 주요성분인 Indole-3-carbinol(I3C)의 대장암 예방효과가 있는지를 검색하여 본 결과 AIN-76A정제사료만을 투여한 대조군의 대장선종의 발생률 84%에 비하여 I3C 100 및 300ppm을 투여한 실험군에 있어서 각군 모두 60%로서 감소하는 경향을 나타내었으며, 대장선종의 마리당 발생개수에 있어서는 대조군의 1.40$\pm$1.041를 100%로 환산하였을 경우 I3C 저농도 및 고농도 투여 실험군에서는 각각 약 61%와 94%를 나타내여 감소하였다. 특히 대장선종의 크기별 분포에 있어서 선종의 크기가 3mm이하의 수가 현저하게 감소하였다. 따라서 저농도 I3C의 투여는 실험적 유전성 가족성 대장 선종성 용종증 모델에 있어서 어느정도 암 예방효과가 있는 것으로 생각된다. 그러나 소장 선종의 발생에는 별 영향이 없는 것으로 생각된다. 그러나 본 실험에 사용된 C57BL/6J-Apc$^{min/+}$계 수컷 이형접합체 형질전환 마우스는 실험개시 시점이 7내지 8주령이 경과하여 이미 태생기부터 소장 및 대장의 선종 발생이 진행되어 온 것을 감안하고 특히 비스테로이드계 항염증 소염제(NSAIDS)와 같은 강력한 COX-2억제제가 아님을 고려하면, 상당한 선종의 발생을 억제할 수 있는 가능성이 매우 높다고 생각한다. 또한 이제까지 배추나 양배추 성분의 복합성분들에 대한 실험적 대장암 모델에서의 촉진효과 등에 대한 보고들이 있어 온 점을 고려할 때 위암(Kim 등, 1994) 간암(Kim 등, 1994), 유방암(Grubbs, 등, 1995; Bradlow 등, 1995)에 대한 예방효과가 있을 것으로 생각된다. 앞으로 이러한 종양조직내에서의 COX-2 및 iNOS mRNA와 단백질의 발현정도를 분자병리학적으로 연구중에 있으며, 향후 십자화과식물 성분인 indole-3-carbinol이 마우스뿐 만 아니라 랫드의 화학발암물질에 의한 대장종양에 대한 억제효과 있는지 연구 필요가 있다. Min 마우스와 같은 형질 전환(유전자결핍;knockout) 실험동물을 이용한 새로운 중기 발암성 시험범의 확립을 통한 각종 환경 유해물질의 발암성 유무 및 COX-2 억제작용이 있는 식품인자의 암예방 후보물질을 체계적으로 검색하는데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 생각한다.

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비소세포폐암주에서 산소 농도에 따른 미세 배양 환경과 세포 증식능 (Microenvironments and Cellular Proliferation Affected by Oxygen Concentration in Non-Small Cell Lung Cancer Cell Line)

  • 신종욱;전은주;곽희원;송주한;이영우;정재우;최재철;김재열;박인원;최병휘
    • Tuberculosis and Respiratory Diseases
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    • 제63권3호
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    • pp.242-250
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    • 2007
  • 배경 및 목적: 암세포는 빠른 증식 속도로 인하여 상대적인 저산소증에 노출되면서 비정상적인 종양 혈관을 형성하여 치명적인 병인을 형성한다. 저산소증에서의 암세포 내의 유전자 표현을 연구하는 것은 병인의 규명과 나아가 치료에 결정적인 단초를 제공할 수 있다. 이에 본 연구에서는 체외 배양한 비소세포폐암의 증식과 저산소증 상태에 대한 연구를 시행하였다. 재료 및 방법: 비소세포폐암주인 A549를 RPMI 배지에서 계대 배양하였다. 저산소 유사 상태는 Modular Incubator Chamber(MIC-101)을 이용하였고 5% 이산화탄소와 95% 질소 혼합 가스를 5분간 공급하여 저산소 상태를 만들었으며 세포 배양액을 채취하여 혈액가스분석기(Blood Gas Analyzer ABL 725)로 세포 배양 상태를 측정하였다. 대조군으로 5% $CO_2$와 멸균한 대기 공기 95%가 혼합된 가스를 사용하였다. 세포의 증식 상태는 MTT 방법을 실시하였다. 결과: 1. MIC-101을 이용하였을 때, 무산소혼합가스를 투여 후 30분에 50%의 산소 분압저하를 확인하였으며, 대기 가스에 의해 산소농도를 회복하는 것을 볼 수 있었다. 2. 무산소 혼합가스로 정화(purging)를 하면 산소의 분압을 더 낮출 수 있었다. 3. 저산소 상태에서 세포 배양액 내에는 pH 감소, 젖산 증가, 포도당의 감소와 같은 미세환경이 변하였다. 4. 세포배양액에 따라 저산소에 의해 유도되는 포도당 저하에 차이가 있었다. 5. 비소세포폐암주는 저산소에 의해 증식능이 억제되었다. 결론: 저산소 상태는 세포 배양액 내 포도당 농도의 감소, 젖산의 증가, pH의 감소 등 세포 배양 미세 환경을 변화시키며, 비소세포폐암세포는 증식이 억제된다. 저산소는 미세 환경 변화와 함께 직접적으로 그리고 간접적으로 비소세포의 증식능에 영향을 미친다.

성장 온도가 Rhodococcus sp. Strain DK17의 Megaplasmid 안정성에 미치는 영향 (Heat Shock-Induced Physical Changes of Megaplasmids in Rhodococcus sp. Strain DK17)

  • 김경선;김덕규;박혜연;성정희;김응빈
    • 미생물학회지
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    • 제47권1호
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    • pp.92-96
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    • 2011
  • Rhodococcus sp. strain DK17은 3개의 linear catabolic megaplasmid (380 kb pDK1, 330 kb pDK2, 750 kb pDK3)를 보유하고 있다. Alkylbenzene 분해 유전자군(akbABCDEF)은 pDK2에만 위치하는 반면 phthalate 분해 유전자군의 경우에는 거의 동일한 copy가 pDK2 (ophA'B'C'R')와 pDK3 (ophABCR)에 각각 위치한다. DK17은 최적 성장온도인 $30^{\circ}C$에서 $37^{\circ}C$로 배양온도를 상승시키면 성장이 멈추지만 $30^{\circ}C$로 환원 즉시 다시 성장을 시작하였다. 이는 $37^{\circ}C$라는 온도 조건이 DK17에게 치명적이지는 않지만 스트레스로 작용함을 암시하는 것이다. 또한 $37^{\circ}C$에서 열충격을 받은 일부 세포는 o-xylene (alkylbenzene의 모델 화합물)을 분해 능력을 상실하였다. 열충격 후 200개의 집락을 무작위로 선택하여 pDK2- 또는 pDK3-specific 프라이머를 이용한 PCR과 pulsed-field gel electrophoresis를 통해 megaplasmid의 변화 양상을 비교 분석한 결과, 29개 돌연변이체에서 야생형의 것과 다른 5가지 megaplasmid 유형[pDK2 소실과 함께 새로운 약 700 kb megaplasmid 출현(10개), pDK2만 소실(9개), pDK3 소실과 함께 새로운 약 400 kb megaplasmid 출현(8개), pDK3만 소실(1개), 그리고 pDK2와 pDK3 소실과 함께 각각 약 400 kb와 700 kb 크기의 새로운 megaplasmid 출현(1개)]이 관찰되었다. 이상의 연구 결과는 성장 온도 변화가 세균 유전체의 물리적 변화를 직접 유도할 수 있음을 입증하는 것으로 온도 변화를 비롯한 서식지 환경 변화가 세균 진화에 상당한 영향력을 미칠 수 있음을 보여준다.

미원-보은지역에서 옥천변성대의 지질구조 (Geological Structure of Okcheon Metamorphic Zone in the Miwon-Boeun area, Korea)

  • 강지훈;이철구
    • 암석학회지
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    • 제11권3_4호
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    • pp.234-249
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    • 2002
  • 옥천변성대의 중북부에 위치하는 미원-보은지역은 주로 규암(미동산층), 변성 탄산염질암(대향산층 화전리층), 변성사질암(운교리층). 변성이질암(문주리층), 변성역질암(황강리층) 등으로 구성된 옥천누층군과 이를 관입하는 중생대 청주 및 보은 화강암류로 구성되어 있다. 이들 옥천누층군은 북동 방향의 대상 분포를 보이고 이들의 방향성은 남북 내지 북서 방향의 고각 단층 주변부에서 국부적으로 남북 내지 동서 방향으로 변화한다. 미원-보은지역 옥천누층군에 대한 변형단계별 암석구조를 연구한 결과, 이 지역에 분포하는 옥천누층군의 지질구조는 적어도 네 번의 변형단계를 걸쳐 형성되었음을 알게 되었다. (1) 첫 번째 변형은 상부-남동-이동의 연성 전단변형작용 하에서 발생하여 칼집습곡 내지 A형 습곡, 비대칭 등사습곡, 북서-남동 방향의 신장선구조를 형성시켰다. (2) 두 번째 변형은 북서-남동 방향의 압축작용 하에서 발생하여 그 전기 단계에는 준 수평적인 습곡축을 갖는 북동 방향의 밀착된 직저습곡을 형성시켰고, 그 후기 단계에는 상부-남동-이동의 반취성 충상단층(구룡산 충상단층)과 이에 수반된 뱀-머리 습곡을 형성시켰다 (3) 세 번째 변형은 지각두께의 팽창화와 중력적 불안정에 기인하는 중력적 내지 신장성 붕괴작용에 의해 발생하여 준 수평적인 습곡축을 갖는 횡와 개방습곡을 형성시켰다. (4) 네 번째 변형은 고각 단층운동과 관련하여 중침강, 급경사의 킹크습곡을 형성시켰으며, 고각 단층의 주변부에서 북동 방향의 광역 엽리가 국부적으로 남북 내지 동서 방향으로 변화함은 네 번째 변형과 밀접한 관련성이 있다. 지질, 변성진화과정, 광물화학 그리고 지구조적 환경은 백동-홍성 지역이 산둥반도 수루 충돌대의 연장선일 가능성이 높음을 지시한다. 하지만 백동지역의 변성염기성암으로부터 얻어진 전암-석류석 Sm-Nd 연령인 268.7~297.9 Ma는 중국의 다비-수루 충돌대에서 인지되는 초고압변성작용 시기인 208~245 Ma보다 오래되었다. 이는 Sino-Korea 판과 Yangtz 판의 충돌이 중국보다 한반도에서 먼저 일어났을 가능성을 지시한다. $\mu\textrm{m}$가 얇게 나타났는데, 이와 같은 결과는 호분층의 두께는 현미의 크기에 일부 영향을 받는 것으로 여겨진다. 두꺼운 호분층.작은립 F$_2$ 개체에 현미의 표현형은 TAL 214과 같은 작은립의 표현형을 보인 것으로 여겨진다. 4. 지질함량의 경우는 3.85 %로 각각의 교배모본 TAL 214 2.92 %, LO 1050 3.01 %에 비하여 0.93 %, 0.84 %가 증가한 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는LO 1050의 호분층에 의한 영향으로 여겨지며, 현미의 배의 크기는 LO 1050 만큼 크지는 않아도 두꺼운 호분층의 유전자 집적의 효과가 있는 것으로 판단된다. 지질함량이 상승시키는데도 이와 같은 유전자 집적의 효과가 유효할 것으로 여겨진다. 5. 지방산 조성은 있어서는 품종인 Kinmaze와 각각의 교배모본의 계통과 이 들 F$_2$ 개체에는 그 차이가 유의성을 보일 정도는 아니였다. 그러나, oleic acid의 일부 증가와 linoleic acid의 미미한 감소되는 경향을

인천지역에서 분리된 비브리오 패혈증균의 특성 (Characteristics of Vibrio vulnificus Isolated in Incheon)

  • 오보영;김정희;공용우;제갈승;김혜영;이미연;황경화;고연자;이제만;고종명;김용희
    • 미생물학회지
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    • 제43권4호
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    • pp.256-263
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    • 2007
  • 2006년도 인천지역 해양환경에서 분리된 Vibrio vulnificus에 대한 생화학적, 분자생물학적 특성 및 항생제 감수성 결과를 알아보았다. 본 실험에 사용된 균주는 총 233주로 해수, 갯벌, 어패류, 수족관수에서 분리되었다. API 20E kit 실험 결과 15개 profile로 분류되었으며, 모든 균주가 ONPG와 Amygdalin 양성이었다. 209주를 대상으로 vvhA와 viuB 유전자 부위에 대해 PCR 실험결과 vvhA는 206주(98.6%) 양성, viuB는 110주(52.6%)가 양성이었으며, 특히 viuB 유전자부위에 대한 PCR 결과는 해수, 어패류, 갯벌에서 분리한 균주의 48%, 48.5%, 61.1%가 양성인 것으로 나타났다. 시험균주 175주에 대해 항생제 감수성 실험 결과 Imipenem (100.0%), Sulfamethoxazole/trimethoprim (98.9%), Tetracycline, Ciprofloxacin (98.3%), Ampicillin/sulbactam (97.1%), Chloramphenicol (96.6%), Cefepime (94.9%), Ceftriaxone (94.8%)이 감수성을 나타내었고, 항생제 하나 또는 그 이상의 약제에 대해 내성을 나타낸 것은 56주(32%)로 해수 28주(31.5%), 갯벌 21주(34.4%), 어패류 7주(29.2%)였다. V. vulnificus 233주에 대해 PFGE를 실시하여 dendrogram으로 분석한 결과 90%이상의 상동성 기준으로 126개의 유형으로 분리되었고, 58%이상의 상동성을 기준으로 13개의 cluster로 분류되었다. Cluster I는 104주(44.6%)로 가장 많은 균주들이 분포하였고 채취시기 대부분 I에 가장 많은 균주들이 분포하였으나 10월과 6월에 채취한 검체는 J에 16주(69.6%)와 13주(36.1%)로 가장 많은 균주들이 분포하였다. 7월에 채취한 검체에서 분리된 균주는 9개의 cluster에 속하였고 8월은 8개, 6월은 7개, 9월은 6개, 10월은 5개, 5월은 3개, 3월은 1개를 나타냈다.

내염성 국화 형질전환 계통 육성 및 저항성 검정과 세포특성 변화 (Development of salt-tolerant transgenic chrysanthemum (Dendranthema grandiflorum) lines and bio-assay with a change of cell specificity)

  • 강찬호;윤성중;한범수;이공준;최규환;박종숙;신용규
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제38권1호
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    • pp.1-8
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    • 2011
  • 최근 시설재배의 증가나 새만금 간척지의 개발 등 염류 농도가 높은 토양에서의 작물 재배에 대한 수요가 점차적으로 증가하고 있는 상황에서 고염환경 하에서 세포내로 주입된 염 분자를 제한된 구역으로 격리하여 염류내성을 주도록 하는 anti-porter 유전자 TANHX, HVNHX를 우리나라 주요 화훼작물이며 수출유망 작물인 국화로 도입하는 분자육종이 백마 등 5품종에 대하여 이루어졌다. 선발 마커를 이용한 배지선발 과정을 통하여 선발된 기내 식물체 390개체를 대상으로 토양 순화를 거쳐 284계통의 국화 형질전환체가 획득되었으며, 얻어진 식물체 중 임의로 40계통을 선발하고 PCR을 거쳐 진성 여부를 확인한 결과 30계통에서 target band가 검출되어 75%의 배지 발 성공률을 나타내었다. PCR 분석 선발 계통을 포함하여 토양 순화된 284계통을 대상으로 직접적으로 NaCl 0.2 ~ 1.2% (300 mM) 범위로 내염성 생물검정을 실시한 결과 NaCl 0.8% (200 mM) 농도에서도 생존 및 생장이 가능한 15계통이 선발되었으며 이중 7계통은 NaCl 1.2%(300 mM) 내에서도 생존이 가능하였다. 내염성 특성형질 도입을 위하여 anti-porter 유전자 HVNHX가 도입되어 선발된 형질전환 계통의 스트레스 저항성 정도 및 세포 형태적 특성변화가 관찰되었다. 선발된 계통은 NaCl 1.2% (300 mM) 처리 생존가능 7계통을 포함하여 NaCl 0.8% (200 mM) 관수 처리 하에서 생존 및 생장이 가능한 15계통이었다. 세포형태 특성은 전자현미경 (SEM)을 이용하여 형질전환체 및 비 형질전환체의 공변세포를 염 처리 후 관찰함으로서 이루어졌는데 형질전환체, 비형질전환체 모두 무처리에 비해 NaCl 처리한 식물체의 공변세포의 두께가 두꺼워지고 조직 치밀도가 증가하였으며 형질전환체의 경우 비 형질전환체에 비해 두꺼워지는 정도나 조직의 치밀도 증가 정도가 높아 염에 대한 내성이 강화되었음을 알 수 있었고 염 처리 후 세포의 생존정도 비교를 통한 내염 스트레스에 대한 저항성 정도를 측정하고자 TTC 검정을 실시한 결과 강 내염성 계통의 TTC 수치가 높게 나왔으며 NaCl 처리 농도가 높아질수록 TTC 수치가 낮아지는 경향이었으나 강 내염성 7계통은 1.2% NaCl 처리에서도 0.206 ~ 0.331로 비형질전환체의 0.046 중내염성 계통의 0.114 ~ 0.193에 비해 높은 세포생존 비율을 나타내었다. 또한 식물이 스트레스에 대항하기 위하여 분비하는 아미노산인 Proline의 함량을 계통별로 측정한 결과 강 내염성 형질전환 계통이 높게 나왔으며 NaCl 처리 농도가 높아질수록 증가하는 경향을 나타내어 강 내염성 7계통은 1.2% NaCl 처리에서 2.255 ~ 2.638 mg/kg로 중 내염성 형질전환 계통의 1.496 ~ 2.125에 비해 높게 형성되었다.

백색레그혼 종에 있어 케이지 사육과 평사 사육 간의 생산능력과 스트레스 반응 정도 비교 (Comparison of Production Performance and Stress Response of White Leghorns Kept in Conventional Cages and Floor Pens)

  • 최은식;조은정;정현철;김보경;손시환
    • 한국가금학회지
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    • 제47권3호
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    • pp.189-197
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    • 2020
  • 본 연구는 케이지 사육과 평사 사육 형태에 따른 닭의 스트레스 반응 정도와 이들의 생산능력을 비교하고자 한 것이다. 시험은 단관백색레그혼 종 암컷 491수를 대상으로 하여 34주령부터 43주령까지 10주 동안 이들의 생산 특성을 조사하고, 스트레스 반응 지표들을 비교 분석하였다. 분석 결과, 생존율, 산란율 및 체중은 평사 사육군과 케이지 사육군 간의 차이가 없었고, 난중을 포함한 난각색, 난각무게 및 난백고 등 일부 난질은 케이지 사육 개체들이 평사 사육 개체들과 비교해 우수한 것으로 나타났다. 백혈구 세포들의 텔로미어 함량 분석 결과, 평사 사육 개체들이 케이지 사육 개체들보다 유의하게 높은 텔로미어 함유율을 보였지만(P<0.05), H/L ratio 값은 케이지 사육 개체들이 평사 사육 개체들에 비해 높게 나타났다(P<0.01). HSP-70, HSP-90α 및 HSP-90β 유전자 발현율에 있어, 모든 HSP 유전자 발현율이 케이지 사육개체들이 평사 사육 개체들에 비해 다소 상승한 것으로 나타났으나, HSP-90β의 발현율을 제외하고 사육 형태 간에 유의한 차이는 없었다. 또한, 세포 내 DNA 손상률 분석에서도 케이지 사육 개체들의 모든 comet 지표들이 평사 사육 개체들보다 유의하게 높게 나타났다(P<0.01). 이상의 결과로부터 케이지 사육과 평사 사육 간에 개체들의 생산능력의 차이는 없는 것으로 보이나, 모든 스트레스 반응 정도 분석에서 케이지 사육 개체들이 평사 사육 개체들에 비해 높은 스트레스 지표 값을 나타내었다. 따라서 백색레그혼 종에 있어 생산능력과는 무관하게 케이지 사육 형태가 평사 사육 형태보다 더욱 높은 스트레스적 환경인 것으로 판단된다.

AFLP 표지자에서 나타난 전라남도 부안의 북방한계지에 자생하는 호랑가시나무 군락의 유전적 단형성 (Genetic Monomorphism of the Natural Ilex cornuta Community at the Northern Range Limit in Buan, Jeollanam-do in Korea Revealed by AFLP Markers)

  • 홍경낙;박유진;이제완;김영미
    • 한국산림과학회지
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    • 제104권2호
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    • pp.187-192
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    • 2015
  • 한 지역의 특수한 환경에 오랫동안 반복적으로 노출된 집단의 개체가 지닌 지역적응성(local adaptation)은 육종이나 유전자원보존, 진화생물학적 측면에서 가치가 높으며, 북방한계지의 집단은 이러한 적응 유전형질이 발현될 가능성이 높은 곳 중 하나이다. 호랑가시나무의 북방한계지인 전라북도 변산반도의 부안 도청리 호랑가시나무 군락(천연기념물 제122호)은 성목 744본과 치수 211본(이하 군락)으로 구성되며, 인접지에 후계목 유도를 위해 85본(이하 식재림I) 및 27본(이하 식재림II)이 식재되어 있다. 총 85개체의 엽시료를 채취하여 유전변이 분석을 실시하였는데 AFLP primer 4조합에서 얻은 143개 증폭산물중 다형성 유전자좌는 52개(36%)였다. 85개체는 13개 유전자형으로 나뉘었는데, 군락의 성목과 치수 52개체는 모두 동일한 유전자형을 갖고 있으며, 식재림I과 식재림II는 각각 7개와 5개의 유전자형을 보유했다. 군락과 식재림(I과 II)간 또는 두 식재림간 공통된 유전자형은 관찰할 수 없었으며, 군락과 식재림I, 식재림II에서 해당 그룹에서만 고유하게 관찰되는 유전자좌는 각각 2개, 6개, 4개로 나타나서 이들의 유전적 기원에 상당한 차이가 있을 것으로 생각된다. 두 식재림은 수령이 다를 뿐 아니라 유전적 구성의 차이도 뚜렷해서 서로 다른 경로를 거쳐 조성된 것으로 추정된다. 도청리 군락에서 유전적으로 동일한 수그루만 관찰됐다는 사실과 삽목은 물론 취목에 의한 영양번식도 용이한 점을 고려하면, 군락은 암나무의 선별적 굴취에 따른 결과가 아니라 수나무의 근맹아 발생에 의해 이루어진 클론개체(genet)일 가능성이 크다.