Growth Inhibition of Toxic Cyanobacterium Microcystis aeruginosa, Using Rice Hull Methanolextracts

왕겨 메탄을 추출물을 이용한 독성 남조 Microcystis aeruginosa의 성장 억제

We examined the effects of crude and eight pure material (${\beta}$-sitosterol, ${\beta}$-sitosterol-${\beta}$-D-glucoside, 1-tetratriacontanol, hentriacontane, orizaterpenoid, stigmas-5-en-$3{\alpha}$ 26-diacetate, stearic acid, myristic acid), extracted from rice hull, on growth inhibition of toxic cyanobacterium, Microcystis aeruginosa NIER 10010. Strains of M. aeruginosa and Daphnia magna, obtained from the NIER (Korea) and BBE (Germany), were cultured in the CB medium with hard water. For all four treatment concentrations 0, 10, 100 and $1,000{\mu}g\;L^{-1}$) of the crude extract, the cell number of M. aeruginosa was reduced by $59{\sim}73%$ during the 7-day test period. Among eight kinds of pure extracts, ${\beta}$-sitosterol-${\beta}$-D-glucoside, hentriacontane and orizaterpenoid $(1,000{\mu}g\;L^{-1})$ exhibited relatively higher growth inhibition compared with other pure extracts. The mixture of three pure extracts (${\beta}$-sitosterol-${\beta}$-D-glucoside, hentriacontane and orizaterpenoid) showed the highest growth inhibition at $1,000{\mu}g\;L^{-1}$. Therefore, the synergistic effect was significantly highlighted by a mixture of the three pure extracts (p<0.05). Under the condition of $1,000{\mu}g\;L^{-1}$ in the crude extracts, D. magna exhibited survival rate by >85% for 96 hours. In conclusion, the growth inhibition of M. aeruginosa was probably attributed to the synergistic effect of various compounds extracted from the rice hull.

본 연구는 왕겨의 메탄을 추출물이 유해 남조 Microcystis aeruginosa 생장에 미치는 영향 및 현장적용 가능성을 조사하였다. 실험에 사용한 왕겨 추출물은 미정제 추출물과 이를 다시 분획하여 분리, 정제한 후 얻은 ${\beta}$-sitosterol, ${\beta}$-sitosterol-${\beta}$-D-glucoside, 1-tetratriacontanol, hentriacontane, orizaterpenoid, stigmas-5-en-$3{\alpha}$ 26-diacetate, stearic acid, myristic acid 등 8가지의 순수화합물로서, 이들 추출물을 남조 세포에 처리하여 생장 변화를 조사하였다. 연구에 사용된 조류는 국립환경과학원에서 분양 받은 M. aeruginosa (NIER 10010)이고, 물벼룩은 독일 BBE사에서 분양 받은 Daphnia magna로서, 이들은 각각 CB배지와 경수를 이용하여 배양 유지되었다. 왕겨 메탄을 추출물을 1, 10, 100, $1,000{\mu}g\;L^{-1}$의 농도로 처리하여 조류 배양조건과 동일한 조건에서 일정시간 배양하였다. 실험결과, 왕겨 메탄을 추출물은 모든 처리구에서 7일 후 $59{\sim}73%$의 높은 생장 억제 효과를 나타내며 M. aeruginosa의 생장을 억제하였다. 한편, 8가지 물질을 M. aeruginosa에 $1,000{\mu}g\;L^{-1}$ 농도로 처리한 실험에서는 3가지 물질 (${\beta}$-sitosterol-${\beta}$-D-glucoside, hentriacontane, orizaterpenoid)에서 생장 억제 효과를 보였다. 또한 M. aeruginosa에 이들 3가지 물질을 조합하여 실험한 결과, 이들 3가지를 혼합한 처리구에서 생장 억제에 대한 유의한 상승효과를 나타냈다(p<0.05). 왕겨 메탄올 추출물의 현장적용 가능성을 파악하고자 $1,000{\mu}g\;L^{-1}$의 추출물 농도에 물벼룩을 처리하여 실험한 결과, 96시간 후에 85%의 높은 생존율을 보였다. 결론적으로, 왕겨 추출물은 M. aeruginosa의 생장 억제에 효과적인 천연물질로서 조류 제어에 상승작용이 나타났으며, 현장 적용시 수중생물에 대한 독성은 높지 않을 것으로 판단되었다.