제지슬럿지의 효율적 퇴비화를 위하여 공장규모로 이동식 퇴비단 뒤짚기 형식의 장치를 설치하고 이 장치 내에서 퇴비화 과정 중 변화되는 미생물의 활성과 이화학적 환경변화를 조사하였다. 또한, 이러한 환경변수를 이용하여 퇴비숙성도를 판정할 수 있는 수식을 도출하고자 하였다. 미생물 활성은 제지슬럿지의 퇴비화 초기 10일 후에 이산화탄소 생성량이 1,850ppm으로 가장 높았고 그 이후로는 점차 감소하였다. 미생물 밀도변화는 정체식 퇴비더미에서 나타나는 전형적인 변화양상은 아니었으나 슬럿지 투입 23일 후 까지도 고온성 세균의 중온성 세균에 대한 밀도비가 증가하였다. 온도는 퇴비화 과정 투입 1일 후 부터 급격히 증가하여 7일 후에는 $62^{\circ}C$가 되었고 18일 이후부터는 서서히 감소하기 시작하였다. 산도는 전형적인 퇴비화 과정의 변화양상을 나타내는 것으로 처음 1일간 pH 6.8이었으나 이후 증가하기 시작하여 7일 후에는 8.0, 23일 후에는 7.4로 감소하였다. 산화환원전위는 퇴비화 시작전 -320mV로 환원상태 이었으나 퇴비화 기간이 늘어남에 따라 점차 증가하여 23일 후에는 -15mV이었다. 그러나, 측정 전 퇴비를 살균하여 조사 하였을때는 퇴비화 기간에 상관없이 평균 50mV 정도를 유지하였다. 함수율은 초기에 67% 정도였으나 점차 감소하여 23일후에는 약 50%가 되었다. 제지슬럿지 퇴비숙성의 생물학적 검정방법 중의 하나로 퇴비의 무 생장에 미치는 영향을 조사한 결과, 13일 이상 공정중에서 처리한 퇴비를 토양에 섞어 주었을 때 생장이 양호하였으며 그 이하 처리기간의 퇴비 사용 시에는 생장이 약간 억제되는 경향이었다. 이상의 변수를 이용하여 숙성도 판정을 위한 수식을 도출하였으며, 이 수식의 실제 응용을 위해서는 여러 종류의 유기물을 이용한 여러번 실험에 의한 수식의 보정이 필요할 것이다.
여러 작물 재배지 토양에서 각종 근권미생물을 분리하여 이들 분리미생물 중 수박 만할병균인 Fusarium oxysporum f. sp. niveum(KCCM34741)에 길항하는 미생물인 YJ-19, YJ-45, YJ-3 등 12 균주를 분리하였다. 길항미생물들은 MS agar 배지 실험 및 미생물제제 첨가 상토 실험에서 모두 참박의 발아율을 향상시켰으며, 이들 중 분리주 YJ-3 균주는 참박의 발아율과 초기생육에 가장 큰 영향을 주는 미생물로 선별되었다. YJ-3 균주를 제제화하여 참박 재배 기간별로 식물체 생육실험을 행한 결과 대조구인 일반 상토 및 시판 미생물혼합 상토 보다 각각 46%와 13%정도 생육을 촉진하는 것으로 나타났다. 분리주 YJ-3 균주는 간균의 gram 양성균으로서 Bacillus sp.로 동정되었다. Bacillus sp. YJ-3은 수박 만할병균인 F. oxysporum f. sp. niveum에 대해 강한 억제효과를 나타내었고, 그외 수박 병원균인 Alternaria cucumerina, Botrytis cinerea, Colletotrichum orbiculare, Didymella bryoniae, Rhazoctonia solani 등에서도 우수한 길항력을 나타내어 본 Bacillus sp. YJ-3 균주는 수박 만할병균에 길항하는 동시에 참박의 생육을 촉진하는 미생물로 확인되었다.
습지토양을 두 가지 방법으로 멸균한 후, 미생물 효소활성도의 변화를 알아보았다. 단기 멸균의 효과는 톨루엔을 가하여 알아 보았고, 장기적인 효과는 감마선 조사를 이용하였다. 처리된 시료에서 ${\beta}$-glucosidase, ${\beta}$-xylosidase, cellobiohydrolase, phosphatase, arylsulfatase, N -acetylglucosaminidase 활성도를 methylumbelliferyl 계열의 인공기질을 사용하여 측정한 후 공시료와 비교하였다. 톨루엔을 가한 경우 효소에 따라 다른 반응을 보였다. 예를 들어, 처리에 의하여phosphatase의 활성은 증가하였으나 반대로 ${\beta}$-glucosidase와 arylsulfatasem의 활성도는 감소하였다. 감마선 조사는 모든 효소의 활성을 40-80%정도 감소시켰다. 본 연구의 전반적인 결과에 의하면, 적어도 단기적으로는 다량의 효소가 미생물 체외에서 안정적으로 존재하나, 장기적으로는de-novo 합성이 중요함을 알 수 있었다.
Nanoscale zero-valent iron (nZVI) has recently received much attention for remediation of soil and groundwater contaminated with trichloroethylene (TCE). But there have been many debates on the toxic or inhibitory effects of nZVI on the environment. The objective of this study was to investigate the effects of nZVI on the activity of Geobacter lovleyi and to determine the potent effect of combination of abiotic and biotic treatment of TCE dechlorination. TCE degradation efficiencies of Geobacter lovleyi along with nZVI were more increased than those when nZVI was solely used. The amount of total microbial protein was increased in the presence of nZVI and hydrogen evolved from nZVI was consumed as electron donor by Geobacter lovleyi. In addition, dechlorination of TCE to cis-DCE by Geobacter lovleyi along with nZVI in respiking of exogenous of TCE shows that the reactivity of Geobacter lovleyi was also maintained. These results suggest that the application of Geobacter lovleyi along with nZVI for the dehalorination is beneficial for the enhancement of TCE degradation rate and reactivity of Geobacter lovleyi.
스테비아(Stevia rebaudiana Bertoni)는 남미가 원산지인 국화과의 감미식물이다. 스테비아추출물 발효액으로부터 세균 23균주와 효모 10균주를 분리하여 일반적인 분류학적 방법과 분자유전학적 방법으로 동정하였다. 스테비아추출물 발효액에서 분리된 균주들은 5속 10종의 세균과 1종의 효모균에 속하는 것으로 나타났다.16S와 18S rDNA 염기서열 분석에 근거하여 계통수를 작성하였다. 분리균들의 항미생물 활성을 여러 세균과 식물병원성 진균들에 대해 조사하였다. 분리균들 중에서는 Lactobacillus paracasei SB13이 광범위한 세균들에 대해서 강한 항균활성을 나타내었다. 이들 결과는 토양개량을 위한 친환경적 미생물 제제를 개발하는데 도움을 줄 것이다.
BACKGROUND: Chemical fungicides not only may pollute the ecosystem but also can be environmentally hazardous, as the chemicals accumulate in soil. Biological control is a frequently-used environment-friendly alternative to chemical pesticides in phytopathogen management. However, the use of microbial products as fungicides has limitations. This study isolated and characterized a three-antifungal-enzyme (chitinase, cellulase, and ${\beta}$-1,3-glucanase)-producing bacterium, and examined the conditions required to optimize the production of the antifungal enzymes. METHOD AND RESULTS: The antifungal enzymes chitinase, cellulase, and ${\beta}$-1,3-glucanase were produced by bacteria isolated from an sawmill in Korea. Based on the 16S ribosomal DNA sequence analysis, the bacterial strain AM50 was identical to Streptomyces sp. And their antifungal activity was optimized when Streptomyces sp. AM50 was grown aerobically in a medium composed of 0.4% chitin, 0.4% starch, 0.2% ammonium sulfate, 0.11% $Na_2HPO_4$, 0.07% $KH_2PO_4$, 0.0001% $MgSO_4$, and 0.0001% $MnSO_4$ at $30^{\circ}C$. A culture broth of Streptomyces sp. AM50 showed antifungal activity towards the hyphae of plant pathogenic fungi, including hyphae swelling and lysis in P. capsici, factors that may contribute to its suppression of plant pathogenic fungi. CONCLUSION(S): This study demonstrated the multiantifungal enzyme production by Streptomyces sp. AM50 for the biological control of major plant pathogens. Further studies will investigate the synergistic effect, to the growth regulations by biogenic amines and antifungal enzyme gene promoter.
1) 효모세포벽(酵母細胞壁) 용해활성(溶解活性)이 큰 미생물을 얻기 위하여 baker's yeast-peptone-bouillon agar 평판(平板)배지에서 투명하게 용해된 부위를 형성하는 균주(菌株)를 서울 및 경기지방의 토양 및 하수(下水)시료에서 156개 분리하였고 이들중 활성(活性)이 가장 큰 균주(菌株)로 K-42를 선발하여 Bacillus circulans로 동정(同定)하였다. 2) 균주(菌株) K-42에 의한 효모세포벽 용해효소의 생산을 보면 당류 첨가의 경우 배양 2일째에는 maltose>glucan>xylose>control의 순으로, 3일째에는 lactose>galactose>glucan>control의 순으로 나타났다. 무기 질소원의 경우는 배양2일째 ammonium acetat>sodium nitrate>control의 순으로, 3일째는 ammonium chloride>ammonium oxalate>control의 순으로 나타났으며 milk casein을 제외한 거의 모든 유기질소원은 배양 2일째 활성(活性)의 증가를 보였으나 3일째는 모두 감소하였다. 당류와 질소원의 배합첨가는 상승효과가 없었다. 3) 효소생산에 미치는 당류와 질소원의 첨가 효과는 배양기간 중 pH의 변화와 깊은 관계가 있었는 바 배양중 $pH\;7{\sim}8$을 계속 유지시켜 주면서 당류 또는 질소원을 첨가하면 높은 활성(活性)을 상당기간 계속 유지할 수 있었다. 4) K-42균주(菌株)가 분비(分泌)하는 세포벽(細胞壁) 용해효소의 작용최적(作用最適) 조건은 $pH\;7{\sim}8$, $60^{\circ}C$이었고 열처리(熱處理) 효모세포벽의 용해율은 65%이었다.
폐단백질을 활용하는 방도의 하나로 폐단백질 자원으로 부터 불용성 단백질의 분리 효율성을 높이고 기능성을 개선하기 위하여 protease를 생산하는 Aspergillus sp. MS-18 균주를 토양으로 부터 분리하고 이 균주가 생산하는 효소를 정제하여 특성을 살펴보았다. 효소 생산을 위한 최적 배양조건은 3% arabinose, 0.5% polypepton, 0.1% ammonium sulfate, 0.1% magnesium chloride 첨가로 3 일 배양이었다. 효소는 ion exchange chromatography, gel filtration 등으로 16.9 배 정제할 수 있었으며 비활성역가는 340.4 unit/mg이었다. 정제효소는 polyacryl amide gel 전기영동상 단일 밴드로 나타났으며, 분자량은 30,000 정도로 추정되었고 결정구조는 모서리가 둥그스럼한 막대 모양이었다. 정제 효소의 최적작용 pH와 온도는 9.0, $60^{\circ}C$였으며, pH 7.0-12.0까지 $50^{\circ}C$에서 안정하였다. 금속이온중 $Na^+$, $Mg^{2+}$, $Mn^{2+}$등에 의해 활성이 증대 되었으나, $Hg^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Zn^{2+}$, $Pb^{2+}$에 의해 효소 활성이 저해되었고 저해제중 ethylenediaminetetra acetic acid와 phenyl methanesulfonyl fluoride에 의한 활성 저해가 관찰되어 금속 이온이 효소 활성에 관여하는 serine protease로 추정되었으며 정제효소의 Km, Vmax는 $29.33\;{\mu}mole/L$, $5.13\;{\mu}g/min$이었다.
식물 근권 토양으로부터 색소생성 균주 106균주를 수집하여 색소 생성능이 우수한 균주로부터 노란색(33개), 주황색(12개), 분홍색, 빨간색, 갈색 그리고 보라색 총 49개의 세균색소를 추출하였다. 식물병원균에 대한 항균활성능이 우수한 색소를 선발하기 위하여 고추점무늬병원균(Xanthomonas axonopodis), 흑마병원균(Xanthomonas campestris)과 딸기잿빛곰팡이병원균(Botrytis cinerea), 고추탄저병원균(Colletotrichum acutatum), 그리고 시들음병원균(Fusarium oxysporum)을 대상으로 항균활성 검정을 수행하였다. 색소생성 Chryseobacterium sp. RBR9 균주가 생산하는 노란색 색소와 Methylobacterium sp. RI13 균주가 생산하는 빨간색 색소는 X. axonopodis와 X. campestris에 항세균 활성을 나타내었다. 차나무 토양으로부터 분리된 Collimonas sp. DEC-B5가 생산하는 보라색 색소는 항세균 활성과 더불어 B. cinerea와 Colletotrichum acutatum에 항진균활성을 나타내었다. 특히, 보라색 색소는 최소저해 농도 $20{\mu}M$에서 B. cinerea를 65% 이상 생육 저해하였다. 항진균활성 보라색 색소를 HPLC 분석한 결과, violacein (91.6%)와 deoxyviolacein(8.4%)으로 동정되었다. 보라색 색소 violacein의 생산량은 SCB 배지에서 $43.2{\mu}M$이었고 D-mannitol 1.5%, yeast extract 0.2%를 첨가한 경우 $431.6{\mu}M$로 약 10배 높은 색소 생성량을 나타내었다. 본 연구에서 분리된 Collimonas sp. DEC-B5가 생산하는 violacein 색소는 딸기잿빛곰팡이병원균 방제제로 활용 가능성이 확인되었다.
습지내의 용존유기탄소의 함량과 구성은 이차생산, 다양한 생지화학적 반응, 그리고 수생태계의 기능에 중요한 영향을 미친다. 본 연구에서는 북구이탄습지 (bog, fen, swamp)의 공극수내의 용존유기탄소와 페놀계열 물질의 농도를 1997년도에 1년에 걸쳐 조사하였다. 일반적인 미생물의 활성 (토양 호흡도)와 페놀산화효소의 활성도 측정하여, 용존유기탄소와 페놀계열 물질의 변화에 대한 기작을 밝히고자 했다 용존유기탄소 농도는 25.5-45.4 (bog), 29.2-71.4 (fen), 13.5-87.6 (swamp) mg/L를 보였고, 페놀계열 물질의 경우에는 13.3-45.4 (bog),7.6-29.5 (fen),4.9-30.8 (swamp) mg/L의 변화정도를 보였다. Swamp에서의 계절적인 변화양상을 살펴보면, 낙엽생산이 용존유기탄소의 변화에 많은 영향을 미침을 알 수 있었다 Bog에서의 미생물활성도와 페놀산화효소의 활성이 가장 낮게 나타났는데 이것이 bog내의 높은 페놀계열물질의 농도를 야기시킨 것으로 사료된다. 본 연구의결과는 습지내 용존유기탄소의 양 뿐만 아니라 그 화학적인 구성이 습지 생지화학에서 중요함을 보여주었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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