• 한국미생물·생명공학회지
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• 제48권2호
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• pp.99-112
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• 2020

유류 오염 토양을 환경친화적으로 정화하는 방법으로 식물과 근권미생물 사이의 생태적 상승작용(synergism)에 기반을 둔 rhizoremediation이 큰 주목을 받고 있다. 전지구적 문제인 기후변화에 대응하기 위해서는 오염 토양을 정화하는 과정에서 온실가스 배출량을 최소화할 수 있는 기후변화 대응 정화기술이 도입될 필요가 있다. 기후변화 대응 rhizoremediation 기술에서, 오염정화효율과 non-CO₂ 온실 가스 배출량에 영향을 미치는 주요인자는 오염물질 특성 및 토양의 물리화학적 특성 뿐 아니라, 식물-미생물 상호작용, 미생물 활성, 그리고 첨가제 및 강화제 첨가 여부로 구분할 수 있다. 본 총설에서는 유류 오염토양을 정화하기 위한 rhizoremediation 기술 개발 동향을 정리하고, 기후변화 대응 rhizoremediation 기술 개발 방향에 대해 고찰하였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제33권7호
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• pp.886-894
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• 2023

During the rhizoremediation of diesel-contaminated soil, methane (CH₄), a representative greenhouse gas, is emitted as a result of anaerobic metabolism of diesel. The application of methantrophs is one of solutions for the mitigation CH₄ emissions during the rhizoremediation of diesel-contaminated soil. In this study, CH₄-oxidizing rhizobacteria, Methylocystis sp. JHTF4 and Methyloversatilis sp. JHM8, were isolated from rhizosphere soils of tall fescue and maize, respectively. The maximum CH₄ oxidation rates for the strains JHTF4 and JHM8 were 65.8 and 33.8 mmol·g-DCW^-1·h^-1, respectively. The isolates JHTF4 and JHM8 couldn't degrade diesel. The inoculation of the isolate JHTF4 or JHM8 significantly enhanced diesel removal during rhizoremediation of diesel-contaminated soil planted with maize for 63 days. Diesel removal in the tall fescue-planting soil was enhanced by inoculating the isolates until 50 days, while there was no significant difference in removal efficiency regardless of inoculation at day 63. In both the maize and tall fescue planting soils, the CH₄ oxidation potentials of the inoculated soils were significantly higher than the potentials of the non-inoculated soils. In addition, the gene copy numbers of pmoA, responsible for CH₄ oxidation, in the inoculated soils were significantly higher than those in the non-inoculated soils. The gene copy numbers ratio of pmoA to 16S rDNA (the ratio of methanotrophs to total bacteria) in soil increased during rhizoremediation. These results indicate that the inoculation of Methylocystis sp. JHTF4 and Methyloversatilis sp. JHM8, is a promising strategy to minimize CH₄ emissions during the rhizoremediation of diesel-contaminated soil using maize or tall fescue.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제31권1호
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• pp.104-114
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• 2021

Petroleum-contaminated soil is considered among the most important potential anthropogenic atmospheric methane sources. Additionally, various rhizoremediation factors can affect methane emissions by altering soil ecosystem carbon cycles. Nonetheless, greenhouse gas emissions from soil have not been given due importance as a potentially relevant parameter in rhizoremediation techniques. Therefore, in this study we sought to investigate the effects of different plant and soil amendments on both remediation efficiencies and methane emission characteristics in diesel-contaminated soil. An indoor pot experiment consisting of three plant treatments (control, maize, tall fescue) and two soil amendments (chemical nutrient, compost) was performed for 95 days. Total petroleum hydrocarbon (TPH) removal efficiency, dehydrogenase activity, and alkB (i.e., an alkane compound-degrading enzyme) gene abundance were the highest in the tall fescue and maize soil system amended with compost. Compost addition enhanced both the overall remediation efficiencies, as well as pmoA (i.e., a methane-oxidizing enzyme) gene abundance in soils. Moreover, the potential methane emission of diesel-contaminated soil was relatively low when maize was introduced to the soil system. After microbial community analysis, various TPH-degrading microorganisms (Nocardioides, Marinobacter, Immitisolibacter, Acinetobacter, Kocuria, Mycobacterium, Pseudomonas, Alcanivorax) and methane-oxidizing microorganisms (Methylocapsa, Methylosarcina) were observed in the rhizosphere soil. The effects of major rhizoremediation factors on soil remediation efficiency and greenhouse gas emissions discussed herein are expected to contribute to the development of sustainable biological remediation technologies in response to global climate change.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제38권3호
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• pp.329-334
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• 2010

본 연구에서는 유류 분해능이 있고 식물 성장 촉진능력을 가진 Gordonia sp. S2RP-17, 중금속에 내성을 가지며 식물 성장촉진 능력이 있는 Serratia sp. SY5 및 옥수수를 이용하여 유류 및 중금속 오염 토양의 정화 특성을 조사하였다. 유류 및 중금속 오염 토양에서 51일간 재배한 옥수수의 평균 뿌리 건중량은 $1.9{\pm}0.2\;g$이었으나, 근권세균을 접종한 오염 토양에서 재배한 옥수수의 뿌리 건중량은 $5.6{\pm}0.7\;g$로, 근권세균 접종에 의해 옥수수의 뿌리의 중량이 유의적으로 증가함을 알 수 있었다(p<0.01). 초기에는 토양의 TPH 농도는 $21,576{\pm}3,426\;mg-TPH{\cdot}kg-dry\;soil^{-1}$이었는데, 51일 후 옥수수만을 식재한 토양의 잔류 TPH 농도는 $220{\pm}98\;mg-TPH{\cdot}kg-dry\;soil^{-1}$이었고, 옥수수와 함께 근권세균을 접종한 토양의 잔류 TPH 농도는 $20{\pm}41\;mg-TPH{\cdot}kg-dry\;soil^{-1}$이었다. 이러한 결과로부터 옥수수 식재에 의해 대부분의 TPH를 제거할 수 있으며, 옥수수와 함께 근권세균을 접종하면 TPH 효율이 조금 더 향상됨을 알 수 있었다. 그러나, 중금속 제거효율에 미치는 근권세균 접종 효과는 거의 없었다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제35권1호
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• pp.58-65
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• 2007

중금속으로 오염된 토양을 정화하기 위한 rhizoremediation 기법에서 식물이 중금속을 흡수하고 이동시키는 효율을 증가시키기 위하여 토양 미생물 특히, 근권세균의 역할이 중요하다. 이를 위하여 본 연구에서는 정유공장 주변의 유류 및 중금속으로 장기간 오염된 토양에서 서식하는 4가지 식물의 근권토양으로부터 Methylobacterium sp. SY-NiR1 균주를 분리하였다. 분리한 Methylobacterium sp. SY-NiR1는 분홍색 콜로니 형성, 막대모양 및 $\alpha-proteobacteria$에 속하는 특성으로 보아 pink-pigmented facultative methylotroph인 것으로 사료된다. 이 균주는 식물성호르몬인 indole acetic acid(IAA) 생산능을 가지고 있으며, 카드뮴, 크롬, 구리, 납, 니켈 그리고 아연 등과 같은 다양한 중금속에 대하여 내성을 가지고 있었으며, $EC_{50}$을 기준으로 한 SY-NiR1의 중금속에 대한 내성은 Zn > Ni > Cu > Pb > Cd > Cr 순이다. 따라서 본 연구에서 분리한 Methylobacterium sp. SY-NiR1 균주는 중금속으로 오염된 토양에서 식물의 발아, 생장 및 발달을 도와 식물의 중금속 흡수를 증가시켜 rhizorememdiation 효율을 증가시킬 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제49권3호
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• pp.413-424
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• 2021

식물과 근권미생물을 이용해 토양 오염물질을 제거하는 rhizoremediation의 효율을 높이기 위해서는 오염물질을 제거함과 동시에 식물 생장을 촉진시키는 미생물 자원 개발이 필요하다. 본 연구에서는 중금속 및 유류 복합 오염 토양에서 서식하고 있는 옥수수와 톨페스큐의 근권으로부터 중금속(구리, 카드뮴 및 납) 내성을 가진 근권세균을 순수분리하였고, 식물 생장 촉진능, 중금속 내성능 및 디젤 분해능을 정성적으로 평가하였다. 그 결과 중금속 내성, 식물 생장 촉진 활성 및 디젤 분해능을 가진 6종의 균주를 분리하였다. 옥수수 근권에서 분리한 CuM5와 CdM2 균주는 Cupriavidus sp.로 동정되었다. 톨페스큐 근권에서 분리한 CuT6, CdT2, CdT5 및 PbT3는 각각 Fulvimonas soli, Cupriavidus sp., Novosphingonium sp. 및 Bacillus sp.로 동정되었다. Cupriavidus sp. CuM5와 CdM2는 중금속 내성과 디젤 분해능은 상대적으로 낮았으나, 식물 생장 촉진능이 상대적으로 우수하였다. 6종 중에서 디젤 분해능이 가장 우수한 균주는 Cupriavidus sp. CdT2와 Bacillus sp. PbT3이었다. 특히, Bacillus sp. PbT3는 3종의 중금속에 대해 상대적으로 우수한 내성을 가졌고 식물 생장 촉진능도 우수하였다. 본 연구에서 분리한 근권세균은 유류와 중금속 복합 오염 토양을 정화시키며 식물 생장을 촉진시키는 새로운 미생물 자원으로 활용 가능하다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제19권11호
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• pp.1431-1438
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• 2009

The role of plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) in the phytoremediation of heavy-metal-contaminated soils is important in overcoming its limitations for field application. A plant growth-promoting rhizobacterium, Serratia sp. SY5, was isolated from the rhizoplane of barnyard grass (Echinochloa crus-galli) grown in petroleum and heavy-metal-contaminated soil. This isolate has shown capacities for indole acetic acid production and siderophores synthesis. Compared with a non-inoculated control, the radicular root growth of Zea mays seedlings inoculated with SY5 can be increased by 27- or 15.4-fold in the presence of 15 mg-Cd/l or 15 mg-Cu/l, respectively. The results from hydroponic cultures showed that inoculation of Serratia sp. SY5 had a favorable influence on the initial shoot growth and biomass of Zea mays under noncontaminated conditions. However, under Cd-contaminated conditions, the inoculation of SY5 significantly increased the root biomass of Zea mays. These results indicate that Serratia sp. SY5 can serve as a promising microbial inoculant for increased plant growth in heavy-metal-contaminated soils to improve the phytoremediation efficiency.

• Environmental Engineering Research
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• 제24권1호
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• pp.127-136
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• 2019

Land application of treated palm oil mill effluent (TPOME) could be used as an alternative tertiary wastewater treatment process. However, phenolic compounds in TPOME might be leached to the environment. This study investigated the ability of grasses on reducing phenolic compounds in the leachate after TPOME application. Several pasture grasses in soil pots were compared after irrigating with TPOME from stabilization ponds, which contained 360-630 mg/L phenolic compounds. The number of soil bacteria in planted pots increased over time with the average of $10^8CFU/g$ for mature grasses, while only $10^4-10^6CFU/g$ were found in the unplanted control pots. The leachates from TPOME irrigated grass pots contained lower amounts of phenolic compounds and had lower phytotoxicity than that of control pots. The phenol removal efficiency of grass pots was ranged 67-93% and depended on grass cultivars, initial concentration of phenolic compounds and frequency of irrigations. When compared to water irrigation, TPOME led to an increased phenolic compounds accumulation in grass tissues and decreased biomass of Brachiaria hybrid and Brachiaria humidicola but not Panicum maximum. Consequently, the application of TPOME could be conducted on grassland and the grass species should be selected based on the utilization of grass biomass afterward.