본 연구에서는 제주 지역의 토양 및 해양 환경으로부터 약 70주의 미생물들을 분리하였으며, 16S ribosomal RNA 유전자 분석을 통하여 최종 21종의 미생물을 발굴하였다. 이들 미생물들은 5 강(Class) 16 속(Genus)에 속하며, 모두 국내 미기록종으로 확인되었다. 분리된 미생물의 기질 특이성 및 고분자 물질 분해능을 바탕으로 내산성과 호염성 미생물들의 생리활성 표현형은 서로 구별되는 것으로 관찰되었다. 본 연구결과는, 국내 미생물 자원활용에 기초적 정보를 제공할 것으로 기대된다.
Jung, Hye Su;Yoon, Jung-Hoon;Kim, Seung-Bum;Yi, Hana;Cho, Jang-Cheon;Joh, Kiseong;Cha, Chang-Jun;Seong, Chi-Nam;Bae, Jin-Woo;Im, Wan-Taek;Kim, Myung Kyum;Lee, Soon Dong;Jeon, Che Ok
Journal of Species Research
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제8권2호
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pp.161-175
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2019
During a comprehensive investigation of indigenous prokaryotic species in Korea, a total of 46 bacterial strains assigned to the classes Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, Deltaproteobacteria, and Epsilonproteobacteria were isolated from a diversity of habitats including freshwater, seawater, brackish water, ginseng soil, plant roots, natural caves, and tidal flats. Based on their high 16S rRNA gene sequence similarities (>98.7%) and formation of strongly-supported phylogenetic clades with the closest type species, each strain was assigned to an independent, predefined bacterial species. Since there were no published or official reports regarding the isolation of these 46 species in Korea, here we report them as new species to Korea: 34 species in 14 families in the five orders of Alphaproteobacteria, 10 species in five families in the three orders of Betaproteobacteria, one species of Deltaproteobacteria and one species of Epsilonproteobacteria. Gram reaction, colony and cell morphology, basic biochemical characteristics, isolation source, and strain IDs are described in the species description section.
제주도 한라산의 숨은물벵뒤 습지는 여러 다른 생태계에 비해 접근이 용이하지 않아 생물다양성이 높다고 여겨져 왔으나, 세균의 다양성과 새로운 종에 대한 보고는 전혀 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 제주도 한라산의 고산 습지인 숨은물벵뒤 습지에서 담수 및 토양시료를 채취하여 Bacteroidetes, Firmicutes, Actinobacteria문에 속하는 세균을 분리하였다. 분리된 세균 중 위의 3개의 문에 속하는 균주의 16S rRNA 유전자 염기서열을 구한 다음 표준균주와 비교하였으며, 16S rRNA 유전자 염기서열의 유사도가 표준균주와 98.7% 미만인 균주를 신종후보 균주로 간주하였다. 전체적으로 과 및 속 수준의 다양성은 높지 않았으며, 특정 계통에 집중되어 신종후보 균주가 발굴되었다. Bacteroidetes 문에는 Mucilaginibacter, Sphingobacterium, Pedobacter, Flavobacterium, Chryseobacterium 속에 속하는 13개의 후보신종이 확인되었다. Firmicutes 문에는 Paenibacillus, Lysinibacillus, Bacillus 속에 해당하는 13개의 후보신종이 배양되었다. Actinobacteria 문에는 Mycobacterium과 Nocardia에 속하는 후보신종 2개가 발굴되었다. 분리된 28개의 후보신종에 대하여 배양학적 특징, 생리학적 특징, 화학분류적 특징을 조사하였으며 본 논문에 기재하였다. 종합적으로 숨은물벵뒤 습지는 아직까지 배양되지 않은 많은 수의 신종 미생물을 포함하고 있는 생태계임이 확인되었다.
Polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs)를 분해하는 Burkholderia sp. D5를 유류 오염 토양으로 분리하였고, PAHs의 분해특성을 조사하였다. 분리균주는 유일 탄소원으로 phenanthrene(Phe)을 이용하여 생장이 가능하였고, pyrene (Pyr)을 유일 탄소원으로 이용하여 생장하지는 못하였으나 yeast extract(YE)를 공기질로 첨가해 준 조건에서는 Pyr를 분해할 수 있었다. 분리 균주의 PAH 분해속도는 YE, peptone 및 glucose의 첨가에 의해 향상되었으며, 특히 YE 첨가 효과가 가장 우수하였다. 무기염배지(BSM)에 215 mg-Phe/L와 1 g-YE/L를 첨가한 조건에서 Burkholderia sp. D5의 비생장속도(0.28/h)와 Phe 분해속도(29.30 ${\mu}mol$/L/h)는 YE를 첨가하지 않은 조건에서 얻은 비생장속도(0.02/h)와 Phe 분해속도(12.00 ${\mu}mol$/L/h)의 각각 10배 및 2배였다. Phe를 기질로 공급한 경우 최대 비생장속도(${\mu}$_max)와 최대 Phe분해속도(V_max)는 각각 0.34 h-1 및 89 ${\mu}mol$/L/h 이었고. Pyr을 기질로 공급한 경우 ${\mu}$_max와 V_max는 각각 0.27 h-1 및 50 ${\mu}mol$/L/h이었다. Phe 혹은 Pyr 단독 기질하에서 분해속도와 비교 하였을 때(29.30 ${\mu}mol$-Phe L/h, 9.58 ${\mu}mol$-Pyr L/h), 두 기질의 혼합조건에서 Phe와 Pyr 분해속도는 각각 2.20 및 2.18 ${\mu}mol$ L/ h로 저하되었다. Burkholderia sp. D5 균주는 토양에서 Phe와 Pyr을 분해할 수 있었는데, Phe와 Pyr 분해속도는 각각 20.03 및 1.09 ${\mu}mol$ L/h 이었다.
탄소원으로 Avicel이 첨가된 배지에서 공주에 소재한 밤 나무 농장의 토양 미생물을 증균 배양하여 mannanase를 생산하는 미생물을 분리하였다. 분리균 YB-43의 16S rDNA 서열은 Cellulosimicrobium 속 균주와 유사도가 99.6% 이상으로 가장 높게 나타났다. Locust bean gum (LBG)이나 konjac이 첨가된 배지에서 분리균의 mannanase 생산성이 크게 증가하였다. 0.7% LBG가 첨가된 LB 배지에서 Cellulosimicrobium sp. YB-43이 균체외로 생산한 mannanase를 DEAE-Sepharose와 Q-Sepharose 컬럼 크로마토그래피로 부분 정제하여 mannanase A (ManA)와 mannanase C (ManC)로 분획하였다. ManA는 $55^{\circ}C$와 pH 6.5, ManC는 $65^{\circ}C$ pH 7.5에서 최대활성을 보였으며, ManA는 $40^{\circ}C$ 이하에서 1시간 동안 실활되지 않았으나 ManC는 $20^{\circ}C$에서도 상당량 실활되었다. 또한 ManA와 ManC는 기질특이성과 mannooligosaccharides의 최종 분해산물에도 차이가 있는 것으로 나타났다. 이로 보아 Cellulosimicrobium sp. YB-43은 특성이 서로 다른 2종류 mannanases를 생산하는 것으로 판단된다.
대전일원의 유류오염 지역의 토양에서 분리된, 생물 계면활성제 생성능이 우수한 Pseudomonas sp. G314균주 [23]가 생산하는 생물 계면활성제의 특성을 조사하고 그 성분을 확인하였다. Pseudomonas sp. G314가 생산하는 생물 계면활성제는 상온에서 10일 보관 후에도 26.2 dyne/cm 정도의 표면장력을 유지해 냉장 보관한 계면활성제와 비슷하게 안정하였고, 5 l 발효조를 이용한 배양에서 회분배양의 25 dyne/cm 보다는 약간 높은 27 dyne/cm 정도의 계면활성제를 생산해 대량 배양 할 수 있음을 확인하였다. 또 이 계면활성제는 acetone과 methanol에 잘용해 되고 benzene과 toluene에 약하게 용해되어 glycolipid 계열의 생물계면활성제임이 추정되었고[23], 이를 silica gel column을 통해 용출하고, TLC로 전개하여 확인된 Rf 0.58인 spot이 bial's reagent와 rhodamine 6G에서 양성반응을 나타내 Pseudomonas sp. G314가 생산하는 생물 계면활성제는 탄수화물과 지질이 함유된 glycolipid 계열의 생물 계면활성제임을 확인하였다.
본 연구를 통해 유용 미생물을 적용하여 악취 저감 효과 및 조기 안정화에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 유기물 분해능과 악취 제어능이 뛰어난 유용 미생물 KEM을 개발하고, 이미 현장에 사용 중인 EM과 바실러스를 각각 적용하였다. 랩 스케일의 매몰지 모형 반응기를 제작하여 유용 미생물을 각각 적용한 경우와 적용하지 않은 경우(미생물을 적용하지 않고 사체만 매몰한 경우, 배지만 적용한 경우, 사체만 적용한 경우)로 나누어 실험을 진행하였다. 주기적인 수분 공급을 해줌으로써 가축 사체의 분해속도가 빨라진 것을 확인하였고, 유용 미생물을 적용한 반응기의 사체분해속도가 대조군 보다 빠른 것을 확인하였다. 가스는 총 8개의 성분(암모니아, TMA, 황화수소, 메틸머캅탄, DMS, DMDS, $CO_2$, $CH_4$)을 중점적으로 분석하였으며, 그 결과 유용 미생물을 적용하였을 경우 암모니아와 메틸머캅탄에 대하여 악취 저감 효율을 보였다. 연구에 사용되었던 토양 내에 많은 토양 미생물과 가축 사체에도 많은 미생물들이 존재하고 있어, 유용 미생물을 투입하였을 때의 뚜렷한 차이는 볼 수 없었다. 그러나 일정 부분에 한하여 악취 저감 효과와 부패 속도를 증가시키는 효과를 확인 할 수 있었다.
농축산(農畜産) 폐기물(廢棄物)의 혐기적(嫌氣的) 처리공정(處理工程)에 적용하기 위하여 아한대(亞寒帶) 지역(地域)으로 부터 분리(分離)한 clostridia의 생화학적(生化學的) 특성(特性)을 조사(調査)한 결과(結果)는 다음과 같았다. 1. Cellulose 배지로 저온(低溫)에 집적배양(培養)한 결과 $CH_4$ 생성이 왕성(旺盛) 하였던 늪지 퇴적물(堆積物)(Canada, $56.9^{\circ}N$), 호수퇴적물(堆積物) Ⅳ(Canada, $55.0^{\circ}N$) 그리고 갯벌흙 Ⅱ(Korea, $37.0^{\circ}N$)에서 산생성능(酸生成能)이 우수하고 동시에 메탄을 생성하는 Clostridia, 즉 Clostridium botulinum SRC-64, Clostridium scatologens SRC-91 및 Clostridium tyrobutyricum SRC-100 을 각각 분리(分離)하였다. 분리(分離)된 clostridia 3균주(菌株)의 최적(最適) 생육온도(生育溫度)는 $37^{\circ}C$이었고 최저(最低) 생육온도(生育溫度)는 $10^{\circ}C$ 정도 이었으며, 그리고 이들 균주(菌株)는 특이적 메탄 생성균(生成菌)의 조효소(組酵素)인 $F_{420}$을 함유 하였다. 2. 포도당의 혐기분해(嫌氣分解) 생성물(生成物)로서 SRC-64 는 $H_2$, acetic, isovaleric, caproic acid 를 생성(生成)하였으며, SRC-91 은 $H_2$, propionic, butyric, valeric, caproic acid 를, SRC-100 은 acetic 과 propionic acid 를 주로 생성(生成) 하였다. 또한 3 균주(菌株) 모두 $13^{\circ}C$, 2 일(日) 배양조건(培養條件)에서 2.6-8.68 n moles/ml 범위(範圍)의 $CH_4$ 생성능력(生成能力)을 나타냈다.
This epidemiologic study was carried out to investigate cauuse and magnitude of food-poisoning like epidemic occurred among inhabitants of a village who have eaten dead cow's meat near Kyongju in February of 1994, around lunar new year, The investigation consisted of interview survey on all inhabitants of 77 households (111 males and 119 females) and their visitors (40 males and 35 females), skin test with anthraxinum (Russian product), study on clinical characteristics for the patients hospitalized, and microbiologic examination on microbes isolated from cow's meat, patient and soils of dead cow's barn. The results obtained are as followings; 1. The proportion of the inhabitants who ingested the dead cow's meat was 36.4%. The incidence rate of the disease was 65.1% for males, 41.7% for females and the cases were distributed evenly for all age groups. The group ingested raw meat showed higher incidence than the group ingested cooked meat. There was no case among people who did not eat the meat. 2. The most clinical symptoms were significantly more frequent among cases than non-cases : sore throat (57%), nausea (51%), fever (47%), indigestion (43%), cough (41%), anorexia (41%), abdominal distention (41%), and abdominal pain (39%) were the major symptoms among cases. 3. Among 29 cases hospitalized out of total 61 cases, three patients, all old and feeble persons, deceased from the disease resulting in 4.9% fatality rate among total patient and 10.3% among hospitalized. Septicemia and meningitis were the causes of the deaths. 4. Three strains isolated from patients, and three strains from dead cow's meat and soil revealed typical microbiologic characteristics of Bacillus Anthracis, which also proved to be fatal to experimentally infected mice.
항생제 및 항진균제 개발에 있어 미생물 유래 천연 생리활성물질 분리를 통한 선도물질을 확보하는 일은 매우 중요하며, 신규 물질을 확보하기 위해 꾸준한 연구가 필요할 것으로 사료된다. 따라서 본 연구에서는 천연 항생물질의 개발을 위한 연구의 일환으로 태백산 일대의 토양에서, 인체에 다양한 감염증을 유발하는 효모와 곰팡이에 대하여 강한 항진균 활성을 나타내는 BCNU 2003 균주를 분리하여 항진균 활성 물질의 이용가능성에 대해 연구하였다. BCNU 2003은 계통적으로는 B. amyloliquefaciens와 B. vallismortis의 subcluster에 속하는 균주로 동정되어 Bacillus sp. BCNU 2003으로 명명하였다. 항균물질 분리를 위해 ethyl acetate (EA) 추출물과 펩타이드 추출물로 나누어 그람양성 세균, 그람음성 세균 및 진균에 대한 항균활성을 측정한 결과, EA 추출물이 6종의 인체병원성 진균에 대해 모든 높은 항진균 활성을 나타내었다. 특히 기회성 감염을 유발하는 A. niger, C. albicans 그리고 Sa. cerevisiae에 대해 높은 억제 활성을 나타냈으며, 균배양액에서 낮은 저해율을 보였던 Ep. floccosum에 대해서도 EA 추출물은 높은 활성을 나타내었다. 따라서 다양한 인체 병원성 진균에 대해 넓은 항균스펙트럼을 가지는 Bacillus sp. BCNU 2003 균주의 활성물질 분리를 통해 특정 항균 및 항진균 물질의 대량생산 조건 등의 추가적인 연구를 수행한다면, 인체 감염증을 포함한 광범위한 피부치료제의 응용개발이 가능하리라 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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