DGGE를 이용한 대청호 수화 발생시기의 세균군집 분석

Analysis of Microbial Communities During Cyanobacterial Bloom in Daechung Reservoir by DGGE

  • 고소라 (한국생명공학연구원 환경생명공학연구실) ;
  • 박성주 (대전대학교 미생물학과) ;
  • 안치용 (한국생명공학연구원 환경생명공학연구실) ;
  • 최애란 (한국생명공학연구원 환경생명공학연구실) ;
  • 이정숙 (한국생명공학연구원 계통보존실) ;
  • 김희식 (한국생명공학연구원 환경생명공학연구실) ;
  • 윤병대 (한국생명공학연구원 환경생명공학연구실) ;
  • 오희목 (한국생명공학연구원 환경생명공학연구실)
  • 발행 : 2004.09.01

초록

대청호에서 수화 발생시기인 2003년 7월에서 10월까지 분자생태학적 방법의 하나인 DGGE (denaturing gradient gel electrophoresis)를 이용하여 시간에 따른 세균군집구조의 변화를 연구하였다. 조사기간 동안 출현한 식물플랑크톤을 형태학적으로 분류한 결과 cyanobacteria, 규조류 및 녹조류가 발견되었고, 이 중 Microcystis, Chroococcus, Oscillatoria, Phormidium 속이 크게 우점하였다. 16S rDNA의 DGGE pronto 분석에 의하여 Microcystis flos-aquae와 Oscillatoria spp.가 우점하는 것으로 확인되었으며, Aphanizomenon flos-aquae는 8월 중순에 우점하는 것으로 확인되었다. DGGE profile을 토대로 cluster analysis를 적용하여 다양한 미생물 군집의 유사성을 비교한 결과, 9월 2일의 미생물 군집이 다른 시기의 시료와 확연히 다른 그룹으로 구분되었다. 결과적으로 분자 생물학적 방법은 형태적 분석방법과 유사한 결과를 보였으며, 일부 세균의 분포 및 변화, 미생물 군집의 유사성 등에 대한 추가적 정보를 제공하였다.

The change of bacterial communities during cyanobacterial bloom was analyzed by DGGE in Daechung Reservoir from July to October in 2003. The traditional morphological analysis showed that the genera of Microcystis, Chroococcus, Oscillatoria, and Phormidium were dominated. The most frequent band in the DGGE profile by 16S rDNA sequence analysis was identified as Microcystis flos-aquae and the cyanobacterial bloom was peaked on September 2. Oscillatoria spp. were also identified and Aphanizomenon flos-aquae dominated in the middle of August. Judging from the analysis of the digitalized DGGE profiles using the cluster analysis technique, the microbial community on September 2 was considerably different from others. Consequently, it seems that the gene fingerprinting method can give not only the similar results to the traditional morphological method but also additional information on the bacterial species and similarity among the examined microbial communities.

키워드

참고문헌

  1. 김명, 전은형 , 안태영 . 2003 . 삽교호의 세균다양성과 계통분류학적 분석. 한국미생물학회지 39, 272-276.
  2. 김범철, 김호섭, 박호동, 최광순, 박종근. 1999. 국내 호수에서 발생한 cyanobateria의 microcytin 함량과 독성 평가, 한국 육수학회지 32, 288-294
  3. 박정아, 허건영, 이정숙, 오윤정, 김보연, 민택익, 김치경, 안종석, 2003. 김치의 저온 발효 중 미생물 변화 양상. 한국미생물학회지 39, 45-50
  4. 빙혜선, 이상욱, 황순진, 오인혜, 2002. 대청호에서 계절에 따른 세균군집 및 환경요인의 변화. 한국육수학회지 35, 71-78
  5. 이동훈, 김상종. 1997. 수계 생태계에서 세균군집 구조의 분자 생물학적 분석. 한국미생물학회지 33, 55-65
  6. 이현경, 김준호, 유순애, 안태석, 김치경, 이동훈. 2003. 독소생성 Microcystis 검츌을 위한 PCR primer의 평가. 한국미생물학회지 39, 166-174
  7. 전만식, Y. Watanabe, 김범철. 1998. 하천수중에서 식물 플랑크톤의 증식에 대한 희석율과 온도의 영향. 한국수육학회지 31, 328-336
  8. 정영호. 1968. 한국동식물도감. 제9권 식물편(담수조류). 문교부. 573
  9. 정준. 1993. 한국담수조류도감. 도서출판 아카데미서적. 469
  10. 조영관, 정진, 이진종, 1998, 동복호에서 장해성 조류의 계절별 동태 및 환경요인간의상관성. 한국육수학회지 31, 345-352
  11. 홍선희, 전선옥, 안태석, 안태영. 2002. 봄철 cyanobacteria가 우점한 천호지에서 세균군집구조의 변화. 한국미생물학회지 38, 287-292
  12. Ahn, C.-Y., A.-S. Chung, and H.-M. Oh. 2002. Rainfall, phycocyanin, and N:P rations related to cyanobacteria bloom in a Korea large reservoir. Hydrobiologia 474, 117-124
  13. Ahn, C.-Y., M.-H. Park, S.-H. Joung, H.-S. Kim, K.-Y. Jang, and H.-M. Oh. 2003. Growth inhibition of cyanobacteria by ultrasonic radiation: laboratory and enclosure studies. Environ. Sci. Technol. 37, 3031-3037
  14. Diez, B., C. Pedros-Alio, T.L. Marsh, and R. Massana. 2001.Application of Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) to study the diversity of marine picoeukaryotic assemblages and comparison of DGGE with other molecular techniques. Appl. Environ. Microbiol. 67, 2942-2951
  15. Gast, R.J., M.R. Dennett, and D.A. Caron. 2004. Characterization of protistan assemblages in the ross sea, antartica, by DGGE. Appl. Environ. Microbiol. 70, 2028-2037
  16. Gonzalez, J.M., A. Ortiz-Martinez, M.A. Gonzalez-delValle, L. Laiz, and C. Saiz-Jimenez. 2003. An efficient strategy for screening large cloned libraries of amplified 16S rDNA sequences from complex environmental communities. J. Microbiol. Meth. 55, 459-463
  17. Ishii, K. and M. Fukui. 2001. Optimization of annealing temperature to reduce bias caused by a primer mismatch in multitemplate PCR. Appl. Environ. Microbiol. 67, 3753-3755
  18. Janse, I., M. Meima, W.E.A. Kardinaal, and G. Zwart. 2003. Highresolution differentiation of cyanobacteria by using rRNA-Internal Transcribed Spacer Denaturing Gradient Gel Electrophoresis. Appl. Environ. Microbiol. 69, 6634-6643
  19. Jaspers, E., K. Nauhaus, H. Cypionka, and J. Overmann. 2001. Multitude and temporal variability of ecological niches as indicated by the diversity of cultivated bacterioplankton. FEMS Microbiol Ecol. 36, 153-164
  20. Koizumi, Y., Y. Kozima, and M. Fukui. 2003. Characterization of depth-related microbial community structure in lake sediment by Denaturing Gradient Gel Electrophoresis of amplified 16S rDNA and reversely transcribed 16S rRNA fragments. FEMS Microbiol Ecol. 46, 147-157
  21. Muyzer, G. 1999. DGGE/TGGE a method for identifying genes from natural ecosystems. Curr. Opin. Microbiol. 2, 317-322
  22. Muyzer, G., E.C. de Waal, and A.G. Uitterlinden. 1993. Profiling of complex microbial populations by denaturing gradient gel eletrophoresis analysis of polymerase chain reaction-amplified genes coding for 16S rRNA fragments. Appl. Environ. Microbiol. 59, 695-700
  23. Muyzer, G. and K. Smalla. 1998. Application of DGGE and TGGE in microbial ecology. Antonie van Leeuwenhoek 73, 127-141
  24. Tong, Z. and H.P.F. Herbert. 2000. Digitization of DGGE profile and cluster analysis of microbial communities. Biotechnol. Lett. 22, 399-405
  25. Wood, L.W. 1985 Chloroform-methanol extraction of chlorophylla. Can. J. Fish. Aquat. Sci. 42, 38-43