• 제목/요약/키워드: Biodegradation of 4CB

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Monitoring 4-Chlorobiphenyl-Degrading Bacteria in Soil Microcosms by Competitive Quantitative PCR

  • Lee, Soo-Youn;Song, Min-Sup;You, Kyung-Man;Kim, Bae-Hoon;Bang, Seong-Ho;Lee, In-Soo;Kim, Chi-Kyung;Park, Yong-Keun
    • Journal of Microbiology
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    • 제40권4호
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    • pp.274-281
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    • 2002
  • The competitive quantitative PCR method targeting pcbC gene was developed for monitoring 4-chlorobiphenyl(4CB)-degrading bacteria, Pseudomonas sp. strain DJ-12, in soil microcosms. The method involves extraction of DNA from soil contaminated with 4CB, PCR amplification of a pcbC gene fragment from the introduced strain with a set of strain-specific primers, and quantification of the elec-trophoresed PCR product by densitometry. To test the adequacy of the method, Pseudomonas sp. strain DJ-12 was introduced into both contaminated and non-contaminated soil microcosms amended with 4CB. Pseudomonas sp. strain DJ-12 was monitored and quantified by a competitive quantitative PCR in comparison with 4CB degradation and the result was compared to those obtained by using the conventional cultivation method. We successfully detected and monitored 4CB-degrading bacteria in each microcosm and found a significant linear relationship between the number of 4CB-degrading bacteria and the capacity for 4CB biodegradation. The results of DNA spiking and cell-spreading experiments suggest that this competitive quantitative PCR method targeting the pcbC gene for monitoring 4CB- degrading bacteria appears to be rapid, sensitive and more suitable than the microbiological approach in estimating the capacity of 4CB biodegradation in environmental samples.

유독성 4-Chlorobiphenyl의 생분해를 위한 탈염소화 유전자의 클로닝 (Cloning of Dechlorination Genes Specifying Biodegradation of Toxic 4-Chlorobiphenyl)

  • 김치경;채종찬;한재진
    • 미생물학회지
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    • 제32권2호
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    • pp.126-131
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    • 1994
  • 4-Chlorobiphebyl(4CB)를 분해한 Pseudomonas sp. DJ-12가 가지고 있는 pcbABCD 유전자를 Escherichia coli에 클로닝한 결과, 재조합 균주인 E. coli CU1과 CU101은 모두 Pseudomonas sp. DJ-12에서와 같이 4CB를 분해하여 2,3-dihydrozybiphenyl(2,3-DHBP)을 생성하는 탈염소화 기능을 보여주었다. 특히 pcbAB를 포함하는 재조합 플라스미드인 pCU101을 가지고 있는 E. coli CU101은 Pserudomonas sp. DJ-12에서와 같이 4CB로부터 4-chlorobenzoic acid를 생성하지 않고 2, 3-DHBP만을 생성하는 탈염소화 기능을 보여주었다. 그러므로 Pseudomonas sp. DJ-12의 염색체 DNA로부터 클로닝한 약 2.2kb의 pcbAB 유전자는 4CB로부터 2,3-DHBP만을 생성하는 탈염소화기능을 가지고 있음이 밝혀졌다.

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Pseudomonas sp. DJ-12 pcbAB 유전자의 Escherichia coli에서의 클로닝 및 발현 (Cloning and Expression of pcbAB Genes from Pseudomonas sp. DJ-12 in Escherichia coli)

  • 한재진;성태경;김치경
    • 미생물학회지
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    • 제31권2호
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    • pp.129-134
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    • 1993
  • 4-Chlorobiphenyl(4CB) 과 biphenyl 을 분해하는 Pseudomoas sp. DJ-12 의 pcbAB 는 분해초기 단계에 작용하는 4-chlorobiphenyl dioxygenase 와 dihydrodiol dehydrogenase 효소를 생산하는 유전자들이다. 이 유전자를 E. coli XL1-Blue 에 플로닝하여 CU101 형질전환체를 얻었다. CU101 의 pCU101 재조합 plasmid 에 클로닝된 pcbAB 유전자는 크기가 약 2.2 kb 이고 3 개의 Hind III 제한효소 위치가 있었으며, 독자적인 promoter 를 가지고 있었다. CU101 에 대하여 biphenyl 을 기질로 하여 생성된 대사산물을 resting cell assay 를 한 결과 2, 3-dihydroxybiphenyl 이 검출되어 pcbAB 유전자들이 E. coli 에서 잔 발현된다는 것을 의미하였다. 그러나 dechlorination 작용은 pcbAB 유전자와 관계없이 4AB 의 개환과정 후 생성된 4-chlorobenzoate 에서 일어나는 것으로 해석된다.

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4-Chlorobiphenyl 분해 세균에서 cbp 유전자군의 상이성 (Divergence of the cbp Genes in 4-Chlorobiphenyl Catabolizing Bacteria)

  • 윤덕중;한재진;김치경;김영수
    • 미생물학회지
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    • 제30권1호
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    • pp.53-59
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    • 1992
  • 자연계로부터 4-chlorobiphenyl (4CB) 을 분해하는 P08, P20, 027 그리고 P1242 균주를 불리하였다. 이들 분해 균주들의 4CB 분해 과정을 UV-spectrophotometry 방법으로 분석한 결과, 4-CB 로 부터 2-hydroxy-6-oxo-6-(4'-chlorophenyl)hexa-2, 4-dienoic acid 와 4-chlorobenzoate(4CBA) 가 생성되었다. 따라서 분해균주들은 공통적으로 meta-cleavage pathway에 의하여 4CB 를 분해하는 것으로 확인되었다. 그러나 DJ-12, P08 그리고 P27 균주는 4CBA 를 계속 분해하여 4-hydroxybenzoate 를 생성하였으나, P20 과 P1242 균주들은 4CBA 를 더이상 분해하지 못 하였다. 각 분해 균주에서 cbp 유전자군의 상동성을 분석하기 위하여 P. pseudoalcaligenes KF707 의 bphABC 유전자군을 DNA probe 로 이용하여 Southern hybridization 을 실시한 결과, DJ-12, P08 그리고 P27 균주들은 XhoI 에 의한 2.2kb 와 1.8 kb, 그리고 EcoRI 에 의한 11 kb 의 genomic DNA 의 절편에서 hybridization 이 일어났다. 따라서 본 연구에서 분리한 4CB 분해 균주들의 cbp 유전자군은 분해경로 및 bph 유전자군과의 상동성에 의거하여 부 group 으로 구분되었다.

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4-Chlorobenzoic Acid 분해유전자의 클로닝과 유전학적 특성 (Cloning and Characterization of the Genes Responsible for Degradation of 4-Chlorobenzoic Acid)

  • 이익근;김종우;김치경
    • 미생물학회지
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    • 제28권1호
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    • pp.41-46
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    • 1990
  • 자연환경으로부터 분리한 DJ-12 균주는 4CBA 및 4CB를 비롯하여 그 대사산물인 4OHBA와 PCA를 분해하여 단일 탄소원으로 이용하였다. DJ-12 균주에서 4CBA 및 4CB분해유전자는 약 65kb 크기의 plasmid인 pDJ121에 존재하였으며, 이 pDJ121은 ExoRI, HindIII, SalI 그리고 PslI의 절단부위를 각각 9, 11, 10 그리고 19개씩 가지고 있었다. EcoRI으로 처리한 pDJ121 절편을 pKT230에 ligation 시켜 재조합 vector인 pDK450을 만들었으며, 이를 Pseudomonas putida KT2440에 transformation 시켜 얻은 cloned cell 에서는 4CBA 분해유전자가 잘 발현되었다.

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Isolation and Characterization of Comprehensive Polychlorinated Biphenyl-Degrading Bacterium, Enterobacter sp. LY402

  • Jia, Ling-Yun;Zheng, Ai-Ping;Xu, Li;Huang, Xiao-Dong;Zhang, Qing;Yang, Feng-Lin
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제18권5호
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    • pp.952-957
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    • 2008
  • A Gram-negative bacterium, named LY402, was isolated from contaminated soil. 16S rDNA sequencing and measurement of the physiological and biochemical characteristics identified it as belonging to the genus Enterohacter. Degradation experiments showed that LY402 had the ability to aerobically transform 79 of the 91 major congeners of Aroclor 1242, 1254, and 1260. However, more interestingly, the strain readily degraded certain highly chlorinated and recalcitrant polychlorinated biphenyls (PCBs). Almost all the tri- and tetra-chlorobiphenyls (CBs), except for 3,4,3',4'-CB, were degraded in 3 days, whereas 73% of 3,4,3',4'-, 92% of the penta-, 76% of the hexa-, and 37% of the hepta-CBs were transformed after 6 days. In addition, among 12 octa-CBs, 2,2',3,3',5,5',6,6-CB was obviously degraded, and 2,2',3,3',4,5,6,6'- and 2,2',3,3',4,5,5',6'-CB were slightly transformed. In a metabolite analysis, mono- and dichlorobenzoic acids (CBAs) were identified, and parts of them were also transformed by strain LY402. Analysis of PCB degradation indicated that strain LY402 could effectively degrade PCB congeners with chlorine substitutions in both ortho- and para-positions. Consequently, this is the first report of an Enterobacteria that can efficiently degrade both low and highly chlorinated PCBs under aerobic conditions.

Cloning and Expression of pcbC and pcbD Genes Responsible for 2,3-Dihydroxybiphenyl Degradation from Pseudomonas sp. P20

  • Nam, Jung-Hyun;Oh, Hee-Mock;Kim, Chi-Kyung
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제5권2호
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    • pp.68-73
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    • 1995
  • Pseudomonas sp. P20 was shown to be capable of degrading biphenyl and 4-chlorobiphenyl (4CB) to produce the corresponding benzoic acids wnich were not further degraded. But the potential of the strain for biodegradation of 4CB was shown to be excellent. The pcbA, B, C and D genes responsible for the aromatic ring-cleavage of biphenyl and 4CB degradation were cloned from the chromosomal DNA of the strain. In this study, the pebC and D genes specifying degradation of 2, 3-dihydroxybiphenyl (2, 3-DHBP) produced from biphenyl by the pebAB-encoded enzymes were cloned by using pBluescript SK(+) as a vector. From the pCK102 (9.3 kb) containing pebC and D genes, pCK1022 inserted with a EcoRI-HindIII DNA fragment (4.1 kb) carrying pebC and D and a pCK1092 inserted with EcoRI-XbaI fragment (1.95 kb) carrying pebC were constructed. The expression of pcbC and D' in E. coli CK102 and pebC in E. coli CK1092 was examined by gas chromatography and UV-vis spectrophotometry. 2.3-dihydroxybiphenyl was readily degraded to produce meta-cleavage product (MCP) by E. coli CK102 after incubation for 10 min, and then only benzoic acid(BA) was detected in the 24-h old culture. The MCP was detected in E. coli CK1022 containing pebC and 0 genes (by the resting cells assay) for up to 3 h after incubation and then diminished completely in 8 h, whereas the MCP accumulated in the E. coli CK1092 culture even after 6 h of incubation. The 2, 3-DHBP dioxygenases (product of pebC gene) produced by E. coli CK1, CK102, CK1023, and CK1092 strains were measured by native PAGE analysis to be about 250 kDa in molecular weight, which were about same as those of Pseudomonas sp. DJ-12, P. pseudoa1caligenes KF707, and P. putida OU83.

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2,4,5-trichlorophenoxyacetic acid 를 분해하는 세균의 분리 (Isolation of 2,4,5-Trichlorophenoxyacetic Acid-Degrading Bacteria)

  • 박영두;음진성
    • 한국토양비료학회지
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    • 제33권1호
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    • pp.47-51
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    • 2000
  • 화합물을 분해하는 우수균주 개발의 기초연구로서, 대전 근교 지역의 논과 밭에서 채취한 토양 표품으로부터 100균주의 세균을 분리하였고, 그 중 2,4,5-T를 단일 탄소원으로 하는 고체 최소 배지에서 잘 자라는 균주 19균주를 선별하였다. 이들 균주를 등정한 결과 Pseudomonas속이 11균주 Acinetobacter속이 4균주, Alcaligenes속이 1균주이고 3균주는 미동정되었다. Pseudomonas속으로 밝혀진 MU19와 MU92는 네가지 염소계 화합물들(2,4-D, 2,4,5-T, MCPA 그리고 3CB)을 모두 분해하는 것으로 나타났다. 최소 액체배지에서 배양한 경우 Acinetobacter로 동정된 MU38균주가 접종 48시간 후에 가장 높은 분해도를 나타내었고, MUl9, MU57, MU73과 MU92는 그 다음으로 높은 분해도를 나타냈다. 실험결과 선별된 19균주 중 Acinetobacter sp. MU38 그리고 Pseudomonas sp. MU19과 MU92는 염소계 방향쪽 화합물에 대한 넓은 분해능을 갖고 있으며, 특히 2,4,5-T에 대한 높은 분해도를 나타내는 것으로 조사되었다.

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Pentachlorophenol을 분해하는 세균의 분리와 동정 (Isolation and Identification of Pentachlorophenol-degrading Bacteria)

  • 박영두;음진성
    • 한국토양비료학회지
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    • 제33권4호
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    • pp.261-265
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    • 2000
  • 공해 문제를 유발하고 있는 Pentachlorophenol(PCP)와 2,4-dichlorophenoxyacetate(2,4-D)와 같은 난분해성의 염소계 방향족 화합물들을 폭 넓고 빨리 분해할 수 있는 우수 균주를 개발하기 위한 기초 연구로서, 대전, 청주, 전주 근교 지역에서 채취한 토양 표품으로부터 100균주의 세균을 분리하였다. 그 중 PCP를 단일 탄소와 에너지원으로 하는 고체 최소 배지에서 잘 자라는 균주 19균주를 선별하였다. 이들 균주를 동정한 결과 Pseudomonas속이 15균주, Acinetobacter속이 1균주, 3균주는 미동정되어 Pseudomonas속이 대부분을 차지하였다. 분해능이 비교적 좋은 것으로 알려진 Alcaligenes의 세균은 발견되지 않았다. Pseudomonas속으로 밝혀진 MU135, MU139, MU163과 MU184 네가지 염소계 화합물들(PCP, 2,4,-D, MCPA 그리고 3CB)을 모두 분해하는 것으로 나타났다. 최소 액체배지에서 배양한 경우 Pseudomonas sp. MU139 균주가 접종 72시간 후에 가장 높은 분해도를 나타내었고, Pseudomonas sp. Mu147, MU177, MU184 그리고 MU192는 그 다음으로 높은 분해도를 나타냈다. 실험결과 선별된 19 균주 중 Pseudomonas sp. Mu139와 Pseudomonas sp. MU184는 염소계 방향족 화합물에 대한 넓은 분해능을 갖고 있으며, 특히 PCP에 대한 높은 분해도를 나타내는 것으로 조사되어 우수 균주 개발의 좋은 재료로 이용될 수 있을 것으로 보인다.

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Comparison of in vitro digestibility and chemical composition among four crop straws treated by Pleurotus ostreatus

  • Nie, Haitao;Wang, Ziyu;You, Jihao;Zhu, Gang;Wang, Hengchang;Wang, Feng
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제33권1호
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    • pp.24-34
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    • 2020
  • Objective: The effects of Pleurotus ostreatus on the feed utilization of broad bean stalks (BBS), rape straw (RS), paddy straw (PS), and corn stalk (CS) was examined. Methods: The four roughages were co-cultured with Pleurotus ostreatus. The chemical composition; enzyme activities of laccase, carboxymethylcellulase (CMCase) and xylanase; carbohydrate and protein fractions (based on The Cornell Net Carbohydrate and Protein System [CNCPS]) were assessed at different days after inoculation (7, 14, 21, 28 d) and un-inoculated roughages (control, 0 d). The digestibility of nutrient components and the gas production of roughage with various incubation times were monitored at 0, 2, 4, 6, 9, 12, 24, 36, 48, 60, and 72 h using an in vitro ruminal fermentation method. Results: A higher CMCase activity (0.1039 U/mL) and earlier time to peak (14 d) were detected in Pleurotus ostreatus cultured with CS (p<0.05). Significantly, the incubation length-dependent responses of cumulative gas production were observed from 24 to 72 hours post fermentation (p<0.05), and these incubation length-dependent effects on cumulative gas production of PS and CS appeared earlier (24 h) for PS and CS than those (48 h) for BBS and RS (p<0.05). The fast-degradable carbohydrate (CA) content for all four roughages significantly increased over time (p<0.05). Nonetheless, increased degradation efficiency for CA treated with Pleurotus ostreatus was detected at both 21 and 28 days of incubation (p<0.05). With the exception of PS (p<0.05), there were no significant difference among the roughages (p>0.05) in slowly-degradable carbohydrate (CB2) at different incubation times (p<0.05). Conclusion: Assessment of the alterations in chemical composition, CNCPS system fractions, and the fermentation kinetics after biological pretreatment may yield a valuable database for evaluating the biological pretreatment of Pleurotus ostreatus in ruminant feed.