20세기에 들어 산업, 군사 및 다양한 목적으로 비인화성 용매인 PCE와 TCE의 사용량이 증대하였다. 주의를 필요로 하는 물질임에도 불구하고 부주의한 사용과 보관으로 인해 토양, 퇴적토, 지하수에 심각하게 오염되었다. High-chlorinated ethenes은 호기성 박테리아의 oxygenation에 의해 분해되지 않는다. PEC및 TCE의 완전한 탈염소화는 혐기성조건에서만 관찰되어지며, 지난 10연년간의 연구에 의해서 탈염소화 혐기성 미생물의 수의 보고는 증가되었다. 혐기성 조건에서 탈염소화 미생물에 의해 PCE와 TCE는 less-chlorinated ethenes 또는 무해한 ethene으로 전환이 가능하다. 본 연구는 lactate를 electron donor로 이용해 PCE에서 ethene까지 완전히 탈염소화하는 혐기성 배양을 수행했다. PCE로 오염된 퇴적토 시료로부터 혐기성 미생물 배양을 성공했다. PCE가 ethene까지 완전히 분해되는 것이 관찰되었다. 추가적으로 혐기성 미생물 배양액에서 1,2-cis-dichloroethene (cis-DCE)와 vinyl chloride (VC)의 축적이 일어남을 관찰하였다. 혐기성 미생물 배양액에서 Dehalococcoides 16S rRNA gene sequences에 특이적으로 반응하는 primer를 이용한 DGGE를 통해 미생물 군집을 분석하였다. 결론적으로, 우리의 연구에서 PCE를 감소시키는 배양액을 배양했으며, 이 배양엑에는 Dehalococcoides sp. 존재하는 것을 확인하였다.
다기능 식물생장촉진근권세균(PGPR)인 P. fluorescens 2112 균주가 고추의 생물방제와 성장촉진에 긍정적인 영향을 주기 위해서는 생물막을 형성하여 근권에 정착하는 colonization이 필수조건이다. 따라서 근권정착능에 주요한 생물막 형성에 필요한 quorum sensing의 신호분자인 AHLs의 생산 유무를 조사한 결과, petri dish bioassay에서 AHLs를 생산하여 푸른색환을 형성하는 것을 확인할 수 있었으며 아울러 P. fluorescens 2112 균주의 생장곡선에서 대수증식기 중반에서 정체기 초반에 가장 많은 AHLs를 생산함을 확인하였다. 또한 탄소길이가 6개인 AHLs를 생산한다는 사실을 TLC bioassay를 통해 확인하였다. 그리고 고추의 뿌리 및 근권토양에서의 정착밀도를 Double layer filter paper와 Ahmad와 Baker 법으로 분석하여 확인하였다. 그 결과, 뿌리 상단과 말단에서 각각 $3{\times}10^5$ CFU/g root와 $8{\times}10^3$ CFU/g root로 확인되었으며, 근권토양에서 균주는 표면으로부터 가까운 1 cm 깊이에서는 $3.5{\times}10^6$ CFU/g soil의 높은 밀도로 존재하였으나, 먼 5 cm 깊이의 근권토양에서는 $1.1{\times}10$ CFU/g soil의 낮은 밀도로 존재하였다. 그리고 주사전자현미경을 통해 고추 뿌리의 표피 및 말단에서 처리한 균주가 생물막 형태의 군집을 형성하는 것을 확인하였다. 결과적으로 P. fluorescens 2112 균주가 AHLs를 생산하여 quorum sensing이 이루어졌으며, 이로 인해 고추의 뿌리에 생물막과 유사한 군집을 형성하여 고밀도로 colonization이 일어났을 것으로 생각된다. 따라서 P. fluorescens 2112 균주의 특징인 다양한 항진균 물질과 auxin을 생산함과 동시에 colonization을 통해 고추의 생육촉진이나 생물방제에 긍정적인 효과를 줄 수 있을 것이다.
충남 홍성군 광천 사문암 토양지역의 석면폐광석(KS1)과 인근 토양(KG, KS2)은 pH8.5-9.2를 나타내어 초염기성 토양임이 확인되었다. KSI과 KS2 토양으로부터 통상농도의 alkaline 배지(AL)와 AL 배지를 $10^{-2}$로 희석한 DAL배지를 사용하여 평판법으로 세균수를 측정한 결과 AL 배지에서보다 DAL배지에서 10-100배 이상 높은 계수치를 나타내었다. 초염기성 사문암 토양으로부터 분리된 75균주에대해 통상농도의 AL 배지에서의 중식 유무를 확인한 결과, 통상농도의 AL배지에서 증식 가능한 [AL세균군]과 AL배지에서는 증식이 저해되고 DAL 배지에서만 증식 가능한 [DAL세균군으로 크게 나누었다. DAL세균(42균주)은 $10^{-3}$ AL 배지(약 6mg C/L)에서도 증식 가능한 저영양성세균(oligotrophic bacteria)으로 사문암 토양 중 50% 이상 분포해 있음이 확인되었다. 분리된 75 균주의 16S rDNA 염기서열을 결정하여 계통해석한 결과 proteobacteria $\alpha$-subdivision (3균주), $\beta$-subdivision (7균주), $\gamma$-subdivision (2균주), high G+C gram-positive bacteria (19균주)와 low G+C gram-positive bacteria (14 strains)의 계통군을 나타내었다. 이들 세균중 AL세균군(34균주)은 high G+C gram positive bacteria 에 속하는 streptomyces과 low G+C gram positive bacteria에 속하는 Bacillus로 구성되었다. 한편, DAL세균군(42균주)은 high G+C 및 low G+C gram positive 계통군 이외에도 proteobacteria -subdivision에 속하는 Afipia와 Ralstonia, proteobacteria -subdivision에 속하는 Variovorax, proteobacteria $\beta$-subdivision에 속하는Pseudomonas로 구성되어 계통학적으로 다양한 세균임이 확인되었다.
국내 자생하는 왕대, 분죽, 조릿대, 호마죽과 같은 다양한 대나무 산림토양의 낙엽층, 부식층, 근권토양 내 방선균 밀도 측정 결과, $2.7{\times}10^6-2.7{\times}10^8$ CFU/g로 계수되었으며, 특히 조릿대 낙엽층 내에는 $2.7{\times}10^8$ CFU/g의 매우 높은 밀도로 분포하였다. 본 연구에서는 대나무림 낙엽층으로부터 100균주, 부식층으로부터 70균주 그리고 근권토양으로부터 160균주로 총 330균주의 방선균을 수집하였다. 이들 분리된 균주들의 기균사, 기중균사 및 색소형성 등을 관찰한 결과 36개 방선균 군집으로 분류되었다. 각 그룹으로부터 대표 방선균 50균주를 선발하여 16S rRNA 유전자 염기서열을 해석하고 계통학적 위치를 검토한 결과, 94%가 Streptomyces 속에 속하였으며, cluster I (2균주), II (35균주), III (6균주), 그리고 IV (7균주)에 속하는 특징을 나타내었다. 대나무 산림토양으로부터 수집된 Streptomyces 속 방선균 50균주를 Shannon-Wiener법에 의해 다양성 지수를 산출한 결과, 대나무림 낙엽층으로부터 수집된 방선균의 다양도는 3.33으로 부식층과 근권토양 보다 높게 나타났으며, 근권토양으로부터 수집된 방선균의 88%가 cluster II에 속하는 특징을 나타내었다. 본 연구에서 수집한 방선균을 Botrytis cinerea, Xanthomonas campestris 그리고 Xanthomonas axonopodis pv. vesicatoria에 대해 항균활성능을 검토한 결과, 각 74균주, 16균주, 25균주 그리고 24균주가 항균활성능을 나타내었다.
In a redox transition zone, geochemical reactions are facilitated by active bacteria that mediate reactions involving electrons, and arsenic (As) and iron (Fe) cycles are the major electron transfer reactions occurring at such a site. In this study, the effect of repetitive redox changes on soil bacterial community in As-contaminated soil was investigated. The results revealed that bacterial community changed actively in response to redox changes, and bacterial diversity gradually decreased as the cycle repeated. Proportion of strict aerobes and anaerobes decreased, while microaerophilic species such as Azospirillum oryzae group became the predominant species, accounting for 72.7% of the total counts after four weeks of incubation. Bacterial species capable of reducing Fe or As (e.g., Clostridium, Desulfitobacterium) belonging to diverse phylogenetic groups were detected. Indices representing richness (i.e., Chao 1) and phylogenetic diversity decreased from 1,868 and 1,926 to 848 and 1,121, respectively. Principle component analysis suggests that repetitive redox fluctuation, rather than oxic or anoxic status itself, is an important factor in determining the change of soil bacterial community, which in turn affects the cycling of As and Fe in redox transition zones.
본 연구에서는 구제역으로 인해 발생된 가축사체 매몰지의 조기 안정화를 위하여 유용 미생물 KEM을 사용하였고, 토질에 따른 효과를 알아보기 위하여 매몰지 모형의 반응기를 통해 연구하였다. 반응기는 랩 스케일로 제작하였고, 토질 특성에 다양성을 주기 위하여 일반 토양, 20%의 사토와 섞은 일반 토양, 20%의 점토와 섞은 일반 토양을 각각 준비하였다. 각각의 토양과 유용 미생물 KEM과 섞은 후 사체를 매몰하였다. 분석 대상 악취 성분은 총 8가지로 이산화탄소, 메탄, 암모니아, 트리메틸아민, 황화수소, 메칠메르캅탄, 황화메틸과 이황화메틸이었다. 악취 분석 결과 황화수소와 메틸메르캅탄은 사토를 적용한 반응기에서 저감 효과를 보였고(각각 배출 잔량 0.09, 0.35 mg), 암모니아와 트리메틸아민은 점토를 적용한 경우 저감 효율이 높았다(각각 배출잔량 0.31, 2.06 mg). 이에 근거하여 사토는 황 화합물 악취 저감에, 점토는 질소 화합물 악취 저감에 효과를 나타내는 것으로 보인다. 또한, 토질의 특성에 따라 우점화된 미생물의 군집과 분포도가 변화되는 것을 확인하였다.
장기간의 무기질비료 연용은 토양생태계의 비생물적 및 생물적 요소에 영향을 미쳤다. 질소 투입은 식물의 생장과 토양 유기물 함량을 증가시켰다. 하지만 이것이 토양미생물의 증가로 이어지지 않았으며, 토양 pH의 감소나 EC의 증가와 같은 환경스트레스 증가에 의한 것으로 판단된다. 한편 미생물 밀도는 처리간 차이가 있었지만, 이를 섭식하는 미소동물과의 상관관계는 없었다. 다만 동적평형에 의해 표면적으로 밀도변화가 나타나지 않았거나, 각 생물군의 군집조성이 변화했을 가능성에 대해서는 추가적인 검토가 필요하다. 유기물함량과 선충밀도의 유의적 상관관계는 시비에 의한 토양 이화학성 변화가 직접적으로 미소동물에게 영향을 미칠 수 있다는 것을 보여준다. 또한, 분해자인 미생물과 이를 섭식하는 미소동물간의 상관적 관계가 없었다는 것은 먹이연쇄에서 환경요소의 변화가 먹이양보다 더 큰 영향을 미칠 수 있다는 점을 보여준다.
유기농 오이의 안정생산을 위한 양분관리 방법으로 가축분 퇴비와 어분액비 시용이 오이 생육과 토양환경에 미치는 영향을 검토하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 시험은 가축분 퇴비 100% (LC100), 가축분 퇴비 50% + 어분액비 50% (LC50 + LF50), 가축분 퇴비 50% (LC50), 화학비료 (NPK), 그리고 무비 (NF) 등 5처리로 하여 처리구별 토양 화학성, 토양미생물 군집 변화, 그리고 오이 생육 및 수량을 조사하였다. 그 결과, 토양화학성의 경우에는LC50 + LF50 처리는 LC100 처리와는 EC 함량을 제외하고는 통계적인 유의차가 없었으며 화학비료 처리와는 pH를 제외하고 통계적인 유의차를 나타냈다. 토양 미생물 군집의 경우에는 미생물 밀도는 처리에 따른 통계적 유의차가 없었으며 Microbial biomass C 함량은 NF, NPK 처리에 비해 가축분 퇴비, 액비와 같은 유기물 시용구에서 높게 나타났다. 각 처리에 의한 오이 생육을 비교한 결과, 오이 초장과 생체중은 LC100, LC50 + LF50, 그리고 NPK 처리간에는 통계적인 유의차가 없었으나 NF와 LC50 처리와는 유의적인 차이를 나타냈다. 오이 수량은 NPK 처리가 7,397 kg/10a으로 가장 많았지만 LC50 + LF50, 그리고 LC100 처리와는 통계적인 유의차가 없었다. 이러한 결과로부터 유기농 오이 재배에서 가축분 퇴비와 어분액비 시용으로 양분관리가 가능할 것으로 판단되었다.
Soil microbial community analysis of farmland soil sprayed with lye in order to use fertilizer in Nigeria was performed. As a control, two kinds of soils not sprayed with lye, located in Eungo and Lagos with general practice in agriculture was selected. Soil sprayed with lye was pH 8.25 through alkalization reaction, while the other soil samples were pH 6.22 and 5.94. Substrate utilization and species diversity index of soil sprayed with lye were low than that of the other soils with the analysis of Biolog ecoplate. As a result of principal component analysis, the relationship between three samples was low. Microbial community analysis was performed by DGGE and most of them were soil uncultured bacterium. Especially, Uncultured Acidobacteria and Uncultured Methylocystis sp., which had been isolated from the rhizosphere of soybean grown in that site were discovered in the soil sprayed with lye.
산업에서 널리 사용되고 있는 Trichloroethylene (TCE)은 토양 및 지하수의 오염을 일으키며, 암 유발물질로 환경에서 반드시 제거해야 하는 물질이다. 본 연구에서는 미생물 고정화 담체를 이용한 TCE로 오염된 지하수 처리 시스템의 세균 군집구조를 조사하고, 우점종을 분리 및 동정하고 TCE 제거특성을 확인하였다. TCE로 오염된 지하수 처리공정의 세균군집을 16S rRNA 유전자 라이브러리의 염기서열 분석방법을 이용하여 조사한 결과, 주요 개체군은 BTEX 분해세균으로 알려진 Pseudomonas 속이었으며 Pseudomonas putida 그룹이 가장 우점하였다. Pseudomonas putida 그룹의 우점은 높은 toluene과 TCE의 농도에서 기인한 것으로 생각된다. TCE로 오염을 제거하기 위한 미생물 반응기에서 toluene과 TCE 분해 세균을 분리 배양하였으며 Pseudomonas sp. DHC8로 명명하였다. 형태학적 특징, 생리 생화학적 특징, 16S rRNA 유전자 염기서열분석 결과 DHC8 균주는 P. putida 그룹에 속하는 것으로 확인되었다. Pseudomonas sp. DHC8을 이용하여 TCE (0.83 mg/L)와 toluene (60.61 mg/L)에 대해 분해실험을 실시하였을 때 12.5시간 동안 TCE는 72.3%, toluene은 100.0% 제거되었다. 또한, TCE와 toluene의 제거속도는 각각 0.02 ${\mu}mol/g$-DCW/h와 2.89 ${\mu}mol/g$-DCW/h였다. 본 연구 결과는 TCE의 생물정화를 위한 반응기의 최대 효율을 유지하기 위한 노력에 도움이 될 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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