생물학적 인 제거공정에서 인 제거 효율에 따른 인제거관련 미생물을 포함하는 슬러지 미생물상의 변화를 분석하기 위하여 2개의 반응조(SBR)에 각기 다른 탄소원(초산나트륨, 포도당)을 주입하여 작동시켰다. 초산나트륨을 주입한 SBR1에서는 반응 100일 후, 유출수에서 $PO_4-P$가 3.92 mg/L 검출되었고(제거효율 60.8%) 이때의 미생물상은 ${\beta}$-subclass proteobacteria(39.67%)와 인제거미생물인 PAO(45.10%)가 우점하는 양상을 보인 반면, 포도당을 주입한 SBR 2에서는 $PO_4-P$가 8.3 mg/L 검출되었으며(제거효율 17%), ${\gamma}$-subclass proteobacteria(23.89%)가 우점하였고 PAO는 21.42%를 차지할 뿐이었다. DGGE결과에서도 ${\beta}$-subclass proteobacteria가 SBR1에서 우점하였다. 그러나 수온이 증가할수록 ${\beta}$-subclass proteobacteria and PAOs의 비율이 감소하였고 GAOs는 증가하였다. 그러므로 생물학적인 인제거공정에서 수온과 영양원의 상태 등 환경인자들이 인제거 미생물과 인제거를 저해하는 미생물의 우점도에 영향을 미친다고 할 수 있다.
개량된 manual법과 ISOIL kit를 이용하여 산림토양의 부식층 토양시료로부터 추출한 DNA를 대상으로 16S rDNA PCR 증폭산물을 cloning하고 구축된 clone에 대해 ARDRA cluster분식을 수행한 결과, 개량된 manual법에 의해 구축된 136 clones은 45개 ARDRA cluster로, ISOIL kit를 이용한 경우 충 76 clones은 44개 ARDRA cluster로 분류되었다. 각clone cluster로부터 대표 clone을 선발하여 16S rDNA염기서열을 결정한 결과, ISOIL kit의 경우 44개 대표clone은 ${\alpha}-,\;{\beta}-,\;{\gamma}-,\;{\delta}-Proteobacteria$, Acidobacteria 및 Actinobacteria의 3개 phylum계통군이 확인되었으며, 개량된 manual법에 의한 45개 대표 clone은 ${\alpha}-,\;{\beta}-,\;{\gamma}-,\;{\delta}-Proteobacteria$, Acidobacteria, Bacteroides, Verrucomicrobia, Planctomycetes, 그리고 Gemmatomonadetes의 충 6개 phylum의 다양한 계통군이 검출되었다. 이상의 결과로부터 개량된 manual법에 의래 추출된 DNA를 대상으로 계통학적 군집해석을 수행한 결과가 보다 더 다양한 계통군을 검출할 수 있음이 밝혀졌다. 한편, ISOIL kit를 이용하여 구축된 총clone중 약40%가${\alpha}-proteobacteria$ 계통군에 속하였으며, 약 30%가 ${\gamma}-Proteobacteria$ 계통군에 속하여 우점 계통군으로 확인된 반면, manual법에 의해 구축된 clone의 41%가 Acidobacteria 계통군에 속하였고 ${\alpha}-proteobacteria$(28%)가 우점 계통군으로 분포하는 계통학적 특징을 나타내어 DNA추출법에 따라 토양 세균군집 구조의 계통학적 특성 이 상이하게 나타나고 있음을 알 수 있었다.
빈영양호에서 부영양호로 전이과정에 있는 주암호에서 물질순환과 에너지흐름에 지대한 역할을 담당하는 세균 군집구조를 분석하기 위해 수계에 주로 존재하는 ${\alpha}\;{\cdot}\;{\beta}\;{\cdot}\;{\gamma}$-subclass proteobacteria와 Cytophaga-Flavobacterium (CF) group 세균군, 그리고 질소순환에 관여하는 질화세균을 FISH법으로 2005년 4일부터 2006년 1월까지 4회에 걸쳐 검출하였다. 총세균수는 엽록소-a농도가 높을 때 많이 검출되었고 엽록소-a농도가 낮을 때는 감소하는 경향을 보였다. 수계에 존재하는 물질순환에 관여하는 세균들의 동태를 파악하는데 속(genus)수준의 세균군이 아닌 그룹별세균, 즉 ${\alpha}\;{\cdot}\;{\beta}\;{\cdot}\;{\gamma}$-subclass proteobacteria와 Cytophaga-Flavobacterium (CF) group 세균군을 동정하여 정량화하면 특정 세균군들에 관한 세부적인 정보는 얻을 수 없지만 해당수계의 거시적인 자정작용 정도를 파악할 수 있는 정보를 얻을 수 있다. 그 변화양상을 보면 빈영양 상태의 호수에서 주종을 이루는 ${\alpha}\;{\cdot}\;{\beta}$-subclass proteobacteria이 4월에 가장 많이 검출되었고 남세균 등조류의 번식이 왕성했던 6${\sim}$9월에 감소하는 양상을 나타냈는데 이는 이 시기에 우점하던 남세균, M. aeruginosa이 생성하는 독성물질이 이들 세균의 물질대사를 저해하기 때문으로 생각된다. 또한 분해가 용이한 저분자 유기물을 이용해 빨리 성장하며 배지로 분리배양이 가능한 대부분의 종속영양세균(heterotrohs)을 포함하는 ${\gamma}$-subclass proteobacteria도 조류의 번식이 왕성하던 6${\sim}$9월보다는 4월과 1월에 높은 비율로 검출되었는데 이는 이시기에 주암호에 존재하는 유기물의 분해 및 자정작용에기인하는 것으로 사료된다. 반면 CF group세균군은 1월을 제외하고는 거의 유사한 비율로 관찰되었다. 아울러 질화순환에 관여하는 질화세균도 동절기에 증가하는 양상을 보였으며 이때 수계의 높은 DO가 그들의 활성에 주요인으로 작용하는 것으로 사료된다.
생태계에서 중요한 역할을 담당하는 단백세균(Proteobacteria)의 보존적유전자(conserved gene)를 파악하고 서로간의 유연 관계를 밝히고자 clusters of orthologous groups of proteins(COG) 알고리즘을 이용한 접근법을 시도하였다. 42종의 원핵생물과 33종의 진정세균, 16종의 단백세균으로 가면서 보존적유전자가 증가하는 것을 확인하였다. 분석대상 원핵생물 모두에서 75종의 COG 즉 보존적 유전자가 관찰되었다. COG0195, COG0358 그리고 COG0528은 원핵생물에서만 관찰되어 새로운 분류의 parameter로 이용될 가능성이 있는 것으로 추측되었다. 64종류의 보존적 유전자가 33종의 진정세균(eubacteria)에서 관찰되었다. 이는 각 분류단계를 특징짓는 새로운 COG의 추가에 의한 결과로 사료되었다. 각 단백세균 그룹은 독자적인 COG 레퍼토리를 소유하였으며 물질대사에 관련된 보존적 유전자는 beta 그룹이 다른 그룹에 비해 다양한 것을 확인하였다. 본 연구는 단백세균의 기원과 진화적 유연관계를 파악하는데 도움을 줄뿐만 아니라 향후 세균분류학과 생명공학에 필수적인 유용유전자 탐색 등에서도 충분한 연구가치가 있는 것으로 사료되었다.
Biofilm and aeration tank of pilot and full RABC (rotating activated Bacillus contactor) plant were analyzed to characterize and determine bacterial community structure in food wastewater treatment system at winter. Concentration of heterotrophic bacteria and Bacillus group was $10^7$ and $10^5$ CFU/ml, respectively, at biofilm of pilot-plant while others represented $10^6$ and $10^4$ CFU/ml, respectively. Five and eight phyla were detected at biofilm of pilot- and full-plant, respectively, by 16S rDNA sequencing. Biofilm of pilot-plant was dominated by ${\beta}$-Proteobacteria (38.8%), ${\gamma}$-Proteobacteria (22.4%), and Bacteroidetes (12.2%), and the most dominant genus was Zoogloeae genus (22.4%). Candidate division TM7 (12.5%) was only detected at biofilm of full-plant and it was dominated by Bacteroidetes (33.3%), ${\gamma}$-Proteobacteria (29.2%), and ${\beta}$-Proteobacteria (20.8%). Clostridium genus specific primer set enabled to detect the sequences of Clostridium genus. These suggested that anaerobic and aerobic bacteria were coexisted even from the initial period of biofilm formation and ${\beta}$-Proteobacteria, ${\gamma}$-Proteobacteria and Bacteroidetes were major phyla in biofilm of food wastewater treatment system at winter.
인도네시아 지열지대의 미생물 다양성을 16S rRNA 염기서열 분석을 통해 조사하였다. 전체적으로 어떠한 phylum 계통군에도 포함되지 않는 unclassified bacteria가 20.0-26.5% 존재하였으며 sampling 지역에 상관없이 Proteobacteria가 우점 phylum 계통군으로 나타났다. Cisolok 주변의 지열 지역을 조사한 결과 ${\beta}$-Proteobacteria (27.1%)와 Cyanobacteria (11.0%)가 높은 비율을 차지한 반면 Kamojang의 화산 주변 지역의 경우에는 ${\gamma}$-Proteobacteria (51.5%) 그리고 Aquificales (12.9%)가 우점 계통군으로 나타났다. 또한 Likupang 열수구의 경우에는 ${\gamma}$-Proteobacteria (33.3%)와 Bacteroidetes (27.6%)가 높은 비율로 나타났다. 본 연구를 통해 인도네시아 각 지열지대에 분포하는 미생물 군집은 각 지역의 환경적인 특징 (극한 지열 및 해양 서식지)과 밀접한 연관성이 있음을 알 수 있었다.
불가사리를 이용하여 다양한 생리활성에 대한 연구가 많이 진행되었지만, 다른 천연물 연구에 비해 불가사리로 부터 분리한 미생물에 대한 연구는 부족하다. 이에 본 연구에서는 제주도에서 채집한 극피동물인 빨강불가사리(Certonardoa semiregularis)의 내장으로부터 Marine Agar와 R2A를 이용하여 총 103개의 균주를 분리하여 세균군집에 대해 조사하였다. 분리된 균주들은 16S rRNA유전자를 이용하여 염기서열을 분석 및 동정하였다. 그 결과 주요 계통군은 Proteobacteria (Alpha-proteobacteria 24%, Beta-proteobacteria 4%, Gamma-proteobacteria 65%) 93%, Bacteroidetes 4%, Actinobacteria 2%, Firmicutes 1%로 4개의 문이 확인되었고, 7개의 강(Actinobacteria, Flavobacteria, Bacilli, Sphingobacteria, Alpha-proteobacteria, Beta-proteobacteria, Gamma-proteobacteria), 15개의 목, 19개의 과, 24속이 관찰되었다. 또한 계통 분석 결과 2개의 균주(Lysobacter sp., Pedobacter sp.)가 각각 97.55%, 97.58%로 상동성이 98% 이하로 나타나 새로운 속 또는 종으로 분류될 가능성이 있다고 여겨지며, 표준 균주와 함께 신종 후보 균주에 대한 생화학적, 형태학적 등의 추가적인 신종실험을 향후 진행해야 할 것으로 사료 된다.
낙동강, 회동 및 기장에서 채집한 sediment의 미생물 군집을 FISH 분석을 통하여 조사한 결과, ${\alpha}$ 그룹, Acidobacter 그룹 및 Cyanobacter 그룹의 분포비율이 가장 높았으며 전체적으로 서로 유사한 분포 특성을 나타내었다. 각각의 sediment를 접종한 MFC 농화배양 이후의 coulombic yield는 낙동강, 회동 및 기장의 경우 각각 0.64 C, 0.50 C, 0.61 C로 나타났으며, 농화배양 완료 후의 미생물 군집분포는 ${\beta}$-Proteobacteria, ${\gamma}$-Proteobacteria, Acidobacter 그룹 및 Firmicutes 그룹이 농화배양 전보다 각각 45~90%, 50~90%, 40~80% 및 45~125% 정도 생체량이 증가한 것으로 나타났다. 농화배양이 끝난 후 16S rDNA를 이용한 미생물 동정결과에서, 낙동강 sediment를 주입한 MFC의 경우는 ${\alpha}$-Proteobacteria의 속하는 Roseomonas sp., Azospillum sp.와 ${\gamma}$-Proteobacteria의 Frateuria sp., Dyella sp., Enterobacter sp.와 Deinococci 그룹의 Deinococcus sp.가 동정되었고, 기장 sediment는 ${\alpha}$-Proteobacteria의 Azospillum sp.와 ${\beta}$-Proteobacteria의 Delftia sp., Ralstonia sp.와 ${\gamma}$-Proteobacteria의 Klebsiella sp. 와 Deinococci 그룹의 Deinococcus sp.가 동정되었으며, 회동 sediment는 ${\gamma}$-Proteobacteria의 Pseudomonas sp., Klebsiella sp.와 Deinococci 그룹의 Deinococci sp.와 Actinobacteria 그룹의 Leifsonia sp.와 Bacilli 그룹의 Bacillus sp.가 동정되었다.
Clusters of orthologous groups of proteins (COG) 알고리즘을 이용하여 42 종의 원핵생물, 33종의 진정세균, 16종의 단백세균 수준에서의 보존적 유전자 (conserved gene)를 파악하였다. 분석대상 원핵생물 모두 75종의 COG 즉 보존적 유전자가 관찰되었다. COG0195, COG0358 그리고 COG0528은 원핵생물에서만 관찰되었고 64종류의 보존적 유전자가 33종의 Bacteria에서 관찰되었다. 각 분류단계를 특징짓는 새로운 COG의 추가를 확인하였고 각 단백세균 그룹은 독자적인 COG 레퍼토리를 소유하였으며 물질대사에 관련된 보존적 유전자는 beta 그룹이 다른 그룹에 비해 다양한 것을 확인하였다. 본 연구는 Proteobacteria의 기원과 진화적 유연관계를 파악하는데 도움을 줄 뿐만 아니라 향후 세균분류학과 생명공학에 필수적인 유용유전자 탐색 등에서도 충분한 연구가치가 있는 것으로 사료되었다.
Depending on season, mixed wastewater can show great deviations in terms of the influent ratios of tannery and seafood-wastewater. Increases in the ratio of tannery wastewater in influent water also result in increases in the concentration of chromium, which decreases the ratio of BOD/T-N so that the removal efficiency of organic and nitrogen pollutants in biological wastewater treatment deteriorates. No substantial differences occur in the ratios of Eubacteria/total bacteria as the ratio between tannery wastewater and seafood wastewater changes in the influent water. In contrast, the cell numbers and activities of Eubacteria and total bacteria significantly decline with increasing ratios of tannery wastewater in the influent water. Stable removal of organic and nitrogen pollutants by biological wastewater treatments leads to dominance of Proteobacteria groups in all biological treatment basins. In aeration and oxic basins, ${\gamma}$-Proteobacteria account for approximately 21% of the Eubacteria groups, at $1.9{\times}10^9{\sim}2.0{\times}10^9$ cells/mL, while in an anoxic basin, ${\beta}$-Proteobacteria account for approximately 19% of the Eubacteria groups, at $1.3{\times}10^9$ cells/mL. However, a substantial decline in dominance of approximately 11% occurs for ${\gamma}$-Proteobacteria in aeration and oxic basins and about 1% for ${\beta}$-Proteobacteria in an anoxic basin. Mixed wastewater that undergoes extensive property changes of the influent water shows an efficiency of biological treatment that is greatly influenced by the ratio of dominant Proteobacteria groups.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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