• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제28권10호
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• pp.1706-1715
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• 2018

Several non-methylotrophic bacteria have been reported to improve the growth and activity of methanotrophs; however, their interactions remain to be elucidated. We investigated the interaction between Methylocystis sp. M6 and Microbacterium sp. NM2. A batch co-culture experiment showed that NM2 markedly increased the biomass and methane removal of M6. qPCR analysis revealed that NM2 enhanced both the growth and methane-monooxygenase gene expression of M6. A fed-batch experiment showed that co-culture was more efficient in removing methane than M6 alone (28.4 vs. $18.8{\mu}mol{\cdot}l^{-1}{\cdot}d^{-1}$), although the biomass levels were similar. A starvation experiment for 21 days showed that M6 population remained stable while NM2 population decreased by 66% in co-culture, but the results were opposite in pure cultures, indicating that M6 may cross-feed growth substrates from NM2. These results indicate that M6 apparently had no negative effect on NM2 when M6 actively proliferated with methane. Interestingly, a batch experiment involving a dialysis membrane indicates that physical proximity between NM2 and M6 is required for such biomass and methane removal enhancement. Collectively, the observed interaction is beneficial to the methanotroph but adversely affects the non-methylotroph; moreover, it requires physical proximity, suggesting a tight association between methanotrophs and non-methylotrophs in natural environments.

• 대한환경공학회지
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• 제33권9호
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• pp.662-669
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• 2011

본 연구에서는 메탄의 생물학적 메탄올 전환에 관한 연구를 수행하였다. 바이오가스 중의 메탄은 메탄산화균의 methane monooxygenase (MMO)의 생물학적 촉매반응에 의해 산화되었으며, 인산염, NaCl, $NH_4Cl$, EDTA와 같은 methanol dehydrogenase (MDH)의 활성 저해제를 이용하여 MDH의 활성도를 저해함으로써 메탄올의 전환이 이루어졌다. 메탄산화균은 $35^{\circ}C$, pH 7, 인공 바이오가스($CH_4$ 50%, $CO_2$ 50%) / Air의 부피비가 0.4인 조건에서 메탄 산화 정도가 0.56 mmol로 최대로 나타났다. 인산염 40 mM, NaCl 50 mM, $NH_4Cl$ 40 mM, EDTA $150{\mu}m$ 이하일 때 저해제의 종류에 상관없이 메탄 산화율은 80% 이상을 달성하였다. 한편, 인산염 40 mM, NaCl 100 mM, $NH_4Cl$ 40 mM, EDTA $50{\mu}m$ 주입 시 각각 1.30, 0.67, 0.74, 1.30 mmol의 메탄이 산화되는 동시에 각각 0.71, 0.60, 0.66, 0.66 mmol의 메탄올이 최대로 생성되었다. 이때의 메탄올 전환율은 각각 54.7, 89.9, 89.6 및 47.8%였으며 최대 메탄올 생성 속도는 $7.4{\mu}mol/mg{\cdot}h$였다. 이로부터 대상 저해제로 MDH 활성도를 일반적으로 35% 저해 시에 메탄올 생산량이 최대인 89.9%까지 나타남을 알 수 있었다.

• 한국수처리학회지
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• 제26권6호
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• pp.27-42
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• 2018

This study analyzed the utility of ammonium chloride ($NH_4Cl$) as a nitrogen source for methanotroph communities. When cultured in nitrate mineral salt (NMS) medium, the methanotroph community we identified four families, seven genera, and 16 type I and type II species of methanotrophs. Among species in the Methylobacter genus, Methylobacter marinus could be actively cultured in NMS medium without NaCl addition. Following the addition of 25 mM $NH_4Cl$, the numbers of the type I genera Methylomonas, Methylococcus, and Methylobacter were increased, whereas the numbers of the type II genera Methylocystis and Methylosinus were decreased after 5 days. In methanotroph communities, certain concentrations of $NH_4Cl$ affected methane consumption and growth of methanotrophs at the community level. $NH_4Cl$ caused a considerable decrease in the methane consumption rate and the expression of soluble methane monooxygenases (sMMOs) but did not inhibit the growth of Methylomonas methanica expressing sMMO. These results could be attributed to competitive antagonism of MMOs due to their direct involvement in ammonia oxidation.

• KSBB Journal
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• 제32권2호
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• pp.124-132
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• 2017

A methane-oxidizing bacterium was isolated from rice paddy field soil around Jeollanam-do province, Korea, and characterized. The isolate was gram-negative, orange pigmented and short rod ($1.1-1.2{\times}1.6-1.9{\mu}m$). It was catalase and urease-negative but oxidase-positive. The strain utilized methane and methanol as sole carbon and energy sources. It had an ability to grow with an optimum pH 7.0 and an optimum growth temperature $30^{\circ}C$. The strain was resistant to antibiotic polymyxin B but sensitive to streptomycin, kanamycin, ampicillin, chloramphenicol and rifampicin. The isolate required copper for their growth with concentration range of $2-25{\mu}M$, with an optimum of $10{\mu}M$. Under optimal culture condition, specific cell growth rate and generation time were found to be $0.046hr^{-1}$ and 15.13 hr, respectively. Phylogenetic analysis based on 16S rDNA sequences indicated that the strain formed a tight phylogenetic lineage with Methylomonas koyamae with a value of 99.4% gene sequence homology. So, we named the isolate as Methylomonas sp. SM4. 8.6 mM methanol was accumulated in the reaction mixture containing 70 mM sodium formate and 40 mM $MgCl_2$ (MDH inhibitor) under atmosphere of methane:air (40:60) mixture for 24 hr at $30^{\circ}C$.

• KSBB Journal
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• 제11권6호
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• pp.642-648
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• 1996

본 연구에서는 에탄 자화균인 Methylosinus trichosporim OB3b를 이용하여 메탄으로부터 에탄올 생성에 관한 실험을 수행하였다. 에탄으로부터 에탄올을 생성하기 위해서는 메탄 산화과정 중 두번 째 효소인 methanol dehydrogenase 효소의 활성을 부분 저해해야 하므로 이를 위해 EDTA를 사용한 결과 EDTA가 methanol dehydrogenase의 저해제 임을 확인하였고 배지에 6mM EDTA를 첨가하였을 때 전혀 첨가하지 않았을 때와 비교하여 메탄올 생 성이 약 5배 정도 증가되어 lOmmole/L의 에탄율을 얻을 수 있었다. 또한 Cu의 존재유무가 에단올 생성 에 미치는 영향을 실험한 결과 ImM Cu 존재시 $5\mu\textrm{M}$ Cu 존재하에 비해 메탄올 생성이 약 2.5배 증가되어 약 11mmole/L의 메탄올을 얻을 수 있었는데 이는 Cu 존재가 입자상(particulate) MMO의 생성을 촉 진시키며 생성된 이 세포 단위중량당 MMO 활성이 높은 pMMO가 에탄으로부터 에탄올의 생성을 촉진 시키는 것으로 생각된다. 그리고 온도가 에탄올 생 성에 미치는 영향을 실험한 결과 온도가 3TC에서 $30^{\circ}C , 25^{\circ}C$ 로 낮아점에 따라 생성 메단올 농도가 증 가하여 15.5mmole/L에 이르렀고 메탄 소비속도도 증가됨을 알 수 있였다. 또한 메단과 산소의 구생성 분비가 에탄올 생성에 미치는 영향을 실험한 결과 산소대비 에탄 농도가 증가할수록 생성 에탄올의 농 도 및 세포농도가 증가됨을 알 수 였다. 그리하여 50% 메탄, 50% 산소 존재하에 비해 70% 에탄, 30% 산소 경우에는 약 50% 증가된 15.3 mmole/L 농도의 머l단올을 얻을 수가 있였으며 세포농도도 많이 증가됨을 알 수 있다.

• 미생물학회지
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• 제52권2호
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• pp.157-165
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• 2016

침수된 논토양에서는 메탄생성균이 벼 줄기를 타고 올라오는 메탄을 생성하는 것으로 알려져 있고, 그래서 논토양은 대기 메탄의 인위적인 발생원 중 하나로 알려져 있다. 또한 (분뇨)거름을 사용하면 벼로부터 메탄 배출이 증가하는 것으로 연구 결과 알려져 있다. 어떠한 기작으로 (분뇨)거름이 메탄 배출을 증가시키는지 알아보기 위하여, 무기비료를 사용한 논토양(NPK)과 돈분뇨를 처리한 논토양(PIG)에서의 미생물의 메타게놈에 대해 비교분석을 수행하였다. 미생물군집 분류 분석 결과, 메탄생성균과 메탄영양균, 메틸영양균, 초산생성균(acetogen)이 NPK에서 보다 PIG에서 더 풍부하였다. 더욱이 BLAST 비교 분석 결과 탄수화물 대사 기능유전자가 PIG에 더 풍부하였다. 메탄 대사와 관련된 유전자 중에서 메틸-조효소-M-환원효소(mcrB/mcrD/mcrG)와 트리메틸아민-코리노이드 단백질 Co-메틸전달효소(mttB)가 PIG 시료에 더 풍부하였다. 그와는 상대적으로, 트리메틸아민 모노산소첨가효소(tmm)와 포스포세린/호모세린 인산전달효소(thrH) 같은 메탄 배출을 하향 조절하는 유전자는 NPK 시료에서 더 관찰되었다. 메탄영양과 관련된 유전자(pmoB/amoB/mxaJ)들 또한 PIG에서 더 풍부하게 발견되었다. 메탄 배출과 메탄 산화와 관련된 핵심 유전자들을 환경에서 확인함으로써, (분뇨)거름 사용에 의해 벼로부터 메탄 배출이 증가하는 기작에 대해 기초적인 정보를 얻을 수 있을 것이다. 본 연구에 제시된 내용을 통해 돈분료거름을 처리한 논토양 내 미생물의 분자적 변이를 알 수 있었다.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제8권5호
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• pp.309-312
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• 2003

The transformation capacity (T$\_$c/) of Methylosinus trichosporium OB3b in the degradation of ethylene chlorides was determined by measuring the decrease of soluble methane monooxygenase (sMMO) activity of resting cells in batch experiments. All measurements of sMMO activity were taken in the presence of 20 mM formate to avoid the deficiency of reducing power, and within 2 hrs to avoid the effect of natural inactivation from instability of the resting cells. The constant T$\_$c/ values of 0.58 ${\pm}$ 0.132 and 0.80 ${\pm}$ 0.17 ${\mu}$mol/mg cell were obtained for trichloroethylene (TCE) and 1,2-dichloroethylene (cis and trans-1,2-DCE), respectively, regardless of their concentrations. The transformation capacity measured by this method can be used to predict the amount of cells that should be stimulated in in-situ bioremediation.

• KSBB Journal
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• 제8권4호
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• pp.341-350
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• 1993

본 연구에서는 sMMO를 갖는 메탄 자화균인 M. triclwsporium OB3b를 이용하여 메탄올 생산을 위한 기초실험을 수행하였다. 중요한 결과를 요약하면 다음과 같다(Table 2). 1. 세포 내 NADH의 재생을 위해 개미산을 첨가 할 때 whole-cell의 sMMO 활성은 pH 7.0 및 $30^{\circ}C$ 에서 최대값을 보이며 propylene을 기질로 할 경우 약 130nmol/mg cell min 정도이다. 2. 인산은 MMO와 MDH 활성을 모두 저해하나 M MDH에 대한 저해 정도가 훨씬 크므로 메탄올 합성 에 사용이 가능하다. Noncompetitive mode를 가정 할 때 저해상수는 각각 185mM(MMO) 및 42mM ( (MDH)이었다. 3. 메탄올은 MMO 활성을 저해하며 noncompeti­t tive mode를 가정할 때 propylene기질의 경우 2 21mM 이었다. 4. 균체 내 sMMO 활성은 성장이 멈춰진 상태에 셔 비교적 때}른 속도로 감소하며 고농도 인산용액에 서 그 속도가 더 빨라진다. 5. 인산농도 91mM에서 메탄은 메탄올로 산화되 어 축적되며 4.5시간 동안 에탄올의 생성속도는 평 균 79nmol/mg min이었다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권11호
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• pp.1198-1204
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• 2005

본 연구는 메탄산화균을 분리 배양하여 생물학적 질소 및 인 제거에 응용하는데 있다. 수도권 매립지의 상부 토양으로부터 NMS (nitrate mineral salt solution)배지로 분리 배양된 메탄산화균을 이용하여 영양염 제거 및 성장특성을 분석하였다. 분리 배양된 메탄산화균은 탈질의 탄소원으로서 이용될 수 있는 메탄올, 포름알데히드, 포름산으로 구성된 상당한 양의 유기물(COD 증가)을 생산하였다. 이때 메탄올의 생성속도는 $8\;mg/L{\cdot}hr$로 나타났다. 메탄산화균의 슬러지에 함유되어 있는 질소와 인의 함량을 볼 때 메탄산화균은 탈질에 필요한 탄소원 생성 뿐만 아니라 자체적으로 질소와 인을 성장기질로서 사용하는 것으로 나타났다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2006년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.54-56
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• 2006

Single-well-gas-sparging tests were developed and evaluated for assessing the feasibility of in-situ aerobic cometabolism of trichloroethylene (TCE), using propane as a growth substrate. To evaluate transport characteristics of dissolved solutes [sulfur hexafluoride (SF6) or bromide (non-reactive tracers), propane (a growth substrate), ethylene, propylene (nontoxic surrogates to probe for CAH transformation activity), and DO], push-pull transport tests were performed. Mass balance showed about 90% of the injected bromide and about 80% of the injected SF6 were recovered, and the recoveries of other solutes were comparable with bromide and slightly higher than SF6. A series of Gas-Sparging Biostimulation tests were performed by sparging propane/oxygen/argon/SF6 gas mixtures, and temporal ground water samples were obtained from the injection well under natural gradient 'drift' conditions. The decreased time for propane depletion and the longer time to deplete SF6 as a conservative tracer indicate the progress of biostimulation. Gas-Sparging Activity tests were performed. .Propane utilization, DO consumption, and ethylene and propylene cometabolism were well demonstrated. The stimulated propane-utilizers cometabolized ethylene and propylene to produce ethylene oxide and propylene oxide, as cometabolic by-products, respectively. Gas-Sparging Acetylene Blocking tests were performed by sparging gas mixtures including acetylene to demonstrate the involvement of monooxygenase enzymes. Gas substrate degradation was essentially completely Inhibited in the presence of acetylene, and no production of the corresponding oxides was also observed. The Gas-Sparging tests supports the evidences that the successive stimulation of propane-oxidizing microorganisms, cometabolic transformation of ethylene and propylene by the enzyme responsible for methane and propane degradation.