BAC 공정 운전초기부터 부착 박테리아들의 생체량이 정상상태(steady-state)에 도달한 이후까지 $BDOC_{total/rapid/slow}$ 제거율의 변화와 DGGE와 ATP 분석을 통하여 부착 박테리아들의 군집과 생체량을 평가하였다. 용존 유기물질 제거율 평가에 따른 BAC 공정의 정상상태 도달 여부 평가결과를 보면 DOC의 경우 운전 bed volume 27,500 부근에서 BAC 공정이 정상상태에 도달하였고, $BDOC_{rapid}$와 $BDOC_{total/slow}$의 경우는 각각 운전 bed volume 15,000 부근과 32,000 부근에서 정상상태에 도달하였다. BAC 공정의 운전기간 증가에 따른 HPC 및 ATP 농도 분석을 통한 부착 박테리아들의 생체량 평가결과 bed volume 22,500 이후로 거의 일정한 생체량을 유지하였으며, 이 때 HPC와 ATP 농도는 각각 $3.3{\times}10^8$ cells/g 및 $2.14{\mu}g/g$ 정도로 나타났다. DGGE를 이용하여 운전기간 증가에 따른 BAC 부착 박테리아들의 군집분석 결과 운전초기(bed volume 8,916)의 경우 분석가능한 DGGE band 개수가 5개였으나 운전기간 증가에 따라 분석가능한 DGGE band 개수는 최대 11개로 증가하였다. 또한, DGGE를 이용한 박테리아 군집분석 결과 BAC 운전기간의 증가에 따라 다양한 박테리아 그룹들이 존재하였고, Pseudomonas fluorescens, Acinetobacteria와 유사한 uncultured bacterium, uncultured Novosphingobium sp. 및 Flavobacterium frigidarium은 운전초기 단계부터 지속적으로 부착 박테리아 군집을 형성하였고, 전체적으로 Proteobacteria 그룹이 비교적 높은 비율로 우점하였다.
The bacterial communities in the intestinal tracts of earthworm were investigated by culture-dependent and -independent approaches. In total, 72 and 55 pure cultures were isolated from the intestinal tracts of earthworms under aerobic and anaerobic conditions, respectively. Aerobic bacteria were classified as Aeromonas (40%), Bacillus (37%), Photobacterium (10%), Pseudomonas (7%), and Shewanella (6%). Anaerobic bacteria were classified as Aeromonas (52%), Bacillus (27%), Shewanella (12%), Paenibacillus (5%), Clostridium (2%), and Cellulosimicrobium (2%). The dominant microorganisms were Aeromonas and Bacillus species under both aerobic and anaerobic conditions. In all, 39 DNA fragments were identified by polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) analysis. Aeromonas sp. was the dominant microorganism in feeds, intestinal tracts, and casts of earthworms. The DGGE band intensity of Aeromonas from feeds, intestinal tracts, and casts of earthworms was 12.8%, 14.7%, and 15.1%, respectively. The other strains identified were Bacillus, Clostridium, Enterobacter, Photobacterium, Pseudomonas, Shewanella, Streptomyces, uncultured Chloroflexi bacterium, and uncultured bacterium. These results suggest that PCR-DGGE analysis was more efficient than the culturedependent approach for the investigation of bacterial diversity and the identification of unculturable microorganisms.
남태평양에 서식하는 두 종의 해면 Hyrtios sp. 604와 Callyspongia sp. 612로부터 16S rDNA DGGE 방법을 이용하여 공생세균 군집의 다양성을 분석하였다. DGGE band로부터 염기서열 분석 결과, Hytrios sp. 604의 공생세균은 Alphaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Acidobacteria, Actinobacteria, Chloroflexi, Cyanobacteria, Firmicutes로 나타났으며, Callyspongia sp. 612의 공생세균 그룹은 Alphaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Chloroflexi, Cyanobacteria로 나타났다. 풍부한 이차대사산물의 생산자로 보고된 Hyrtios 해면 속의 Hyrtios sp. 604는 Callyspongia sp. 612에 비해 더 다양한 공생세균 군집을 나타내었으며 주요 공생세균 군집으로 Actionobacteria가 포함되었다. 동일 지역에 서식하나 화학적 특성이 다른 두 해면 종의 세균 군집은 서로 다른 것으로 나타났다. 발견된 공생세균의 염기서열은 90% 이상이 uncultured clone들과 높은 상동성을 나타내었다.
Lee Yoo Kyung;Lee Jung Hyun;Kwon Kae Kyoung;Lee Hong Kum
한국미생물학회:학술대회논문집
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한국미생물학회 2002년도 추계학술대회
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pp.94-99
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2002
The oceans cover about $71\%$ of the Earth's crust and contain nearly 300,000 described species. Free-living bacteria in the sea and symbiotic bacteria of marine invertebrates are proving to be valuable sources of useful bioactive compounds. Marine sponges, in particular, which contain diverse communities of bacteria, produce many classes of compounds that are unique to the marine environment. Uncultured microorganisms are commonly believed to represent $99.9\%$ of the whole microbial community. They have been investigated for the possibility of isolating and over-expressing genes in viable microorganisms. Strict symbiotic species that have been adapted to the host are candidate unculturable species. With the enormous potential for discovery, development, and market value of marine derived compounds, supply of the products is a major limiting factor for further development.
We studied the diversity of the halophilic archaea and bacteria in crystallizer ponds of a Korean solar saltern by analyzing 16S rRNA gene libraries. Although diverse halophilic archaeal lineages were detected, the majority (56%) were affiliated with the uncultured and cultured Halorubrum group. Halophilic archaea that have been frequently observed in solar saltern environments previously, such as Halogeometricum, Halococcus, Haloarcula, and Haloferax, were not detected in our samples. The majority of clones (53%) belonged to the Cytophaga-Flavobacterium-Bacteroides and ${\alpha}-,\;{\gamma}-,\;and\;{\delta}-Proteobacteria$ groups, with 47% of the clones being affiliated with ${\gamma}-Proteobacteria$. We also identified new ${\delta}-Proteobacteria$-related bacteria that have not been observed in hypersaline environments previously. Our data show that the diversity of the halophilic archaea and bacteria in our Korean saltern differs from that of solar salterns found in other geographic locations. We also showed by quantitative real-time PCR analysis that bacteria can form a significant component of the microbial community in solar salterns.
한국산 꽃소금의 특성을 알아보기 위하여 국내에서 생산된 꽃소금 3종과 천일염 1종의 이화학적 및 미생물 분석을 실시하였다. 수분함량은 $10.54{\pm}0.10{\sim}13.82{\pm}0.12%$, 나머지 조단백, 조지방, 조섬유는 거의 존재하지 않았다. NaCl은 신의도산 꽃소금이 $78.81{\pm}0.28%$, 비금산 꽃소금이 $81.67{\pm}0.34%$, 도초산 꽃소금 $84.61{\pm}0.21%$, 도초산 천일염이 $80.82{\pm}0.17%$로 나타났다. 불용분, 사분은 각각 0.01~0.05%, 0.01~0.03%로 낮게 검출되었다. 미네랄 분석은 도초산 꽃소금에서 K과 Mg 함량이 2,975.23 mg/kg, 9,886.72 mg/kg으로 비교적 낮게 나타났다. Ca은 도초산 소금 2종이 945.53 mg/kg, 942.43 mg/kg으로 낮은 함량을 보였다. 중금속 As, Cd, Pb, Hg은 모두 규격 이하로 검출되었다. 소금결정을 관찰한 결과로 천일염과 꽃소금 모두 핵이 중복되어 겹으로 적층된 것을 확인하였으며 크기는 비금산 꽃소금이 $0.067{\times}0.067mm$로 가장 작고 도초산 천일염이 $0.112{\times}0.124mm$로 꽃소금에 비해 크게 나타났다. 소금의 색도는 꽃소금의 L값이 천일염에 비해 높아 밝게 확인되었다. 관능검사 결과로 짠맛은 NaCl 함량과 유사하며, 쓴맛은 K과 Mg 함량이 적은 도초산 꽃소금이 낮게 나타났다. 천일염에 비해 꽃소금의 단맛과 기호도가 더 높은 것으로 확인되었다. 호염균 동정 결과 19종 모두 Firmicutes로 꽃소금에서 Marinibacillus, Paenibacillus, Bacillus 속이 12종으로 확인되며, 천일염은 Planococcus, Staphylococcus, Bacillus 속 3종으로 검출되었다. DGGE 실험 결과로 도초산 꽃소금에서 16개의 band와 도초산 천일염에서 15개의 band를 확인하였다. 동정 결과 도초산 꽃소금에서 Cupriavidus sp. ATHA3(14.43%), Cupriavidus sp. TSA5(10.41%), Maritimibacter sp. YCSD61-2(8.13%), uncultured bacteria(68%)로 확인되었고, 도초산 천일염에서는 Dunaliella salina(4.76%), Cupriavidus sp. ATHA3(15.80%), uncultured Mycoplasmataceae bacteria(51.72%), uncultured bacteria(27%)로 확인되었다.
고찰을 통해 난배양성 토양세균의 특징과 배양에 성공한 사례 및 성공하기 위해 알아야 될 지식들이 무엇인지에 대해 기술하였다. 먼저 배지는 목적한 세균이 토양에서 느리게 성장하다가 실험실의 빠른 성장조건으로 전환하도록 알맞게 선택되어야 하는데 일반적으로 기질, 질소 및 인 등의 농도를 낮게 조절해야 한다. 새로운 배지를 만들기 위해서는 분자생태학적 연구도 병행되어야 한다. 세균 세포 간 음성적 상호작용을 줄이기 위해 평판배양 시 접종량도 평판 당 세포수가 50개 이하로 조절해야 한다. pH나 염농도 같은 성장조건은 실제 환경조건과 맞춰야 하며 배양온도는 낮거나 다양하게 그리고 배양기간은 길게 잡아야 한다. 새로운 배지에서 분리될 수많은 토양 미생물 콜로니들 중에서 단지 몇 개만이 난배양성이므로 이들이 기존에 배양이 되지 않았던 미생물인지를 신속 정확히 검출하는 방법이 필요하다. 또한 많은 토양세균들이 군집 내에서 서로 협력하며 살아가기 때문에 공동배양이나 상등액을 이용해서 토양 미생물을 농화증식하고 이를 순수 분리하면 배양에 성공할 수 있을 것이다.
본 연구는 CVX 바이러스저항성 삼각주 재배가 토양 미생물에 미치는 영향과 수평적 유전자 이동성을 확인하기 위해 수행되었다. 생육시기별 토양 세균과 방선균 군집밀도는 형질전환 삼각주 재배 토양의 미생물 군집밀도와 비형질전환 삼각주 군집밀도가 유사하여 토양 미생물에 미치는 영향은 유사할 것으로 추정되었다. 토양 미생물의 우점종은 Proteobacteria, Uncultured archaeon와 Uncultured bacterium으로 나타났으며, 형질전환 삼각주 재배 토양의 우점종과 비율은 거의 일정하게 유지되었다. 근권 토양 DNA의 DGGE 분석을 통해 형질전환 삼각주와 비형질전환 삼각주 토양 미생물 군집의 profile 변화는 나타나지 않았다. 형질전환 삼각주와 비형질전환 삼각주 재배 토양의 화학성은 차이가 없었다. 형질전환 삼각주에 도입된 유전자로 토양 DNA에 대한 PCR 분석결과, 도입 유전자의 잔존성이 길지 않아 수평적 유전자 이동 가능성은 희박할 것으로 추정되었다.
분리막의 종류 및 환원전극의 특성에 따른 전기발생량 및 미생물 군집을 비교하기 위하여, 분리막 및 환원전극의 특성이 다른 4개의 단위전지로 구성되어 있는 공기환원전극 미생물연료전지(4 air-cathode microbial fuel cell)를 회분식 운전하였다: A) PEM(Proton Exchange Membrane)-30% Wet proofing Carbon Cloth(WC), B) AEM(Anion Exchange Membrane-WC, C) CEM(Cation Exchange Membrane)-WC, D) PEM-No Wet proofing Carbon Cloth(NC). 분리막의 종류에 상관없이 최대전력밀도는 PEM-WC(510.9 $mW/m^2$), PEM-WC(522.1 $mW/m^2$), PEM-WC(504.8 $mW/m^2$)로 유사하였으나, 환원전극이 달랐던 PEM-NC는 218.3 $mW/m^2$으로 낮게 나왔다. 내부저항은 분리막의 종류에 상관없이 20.8-28.2 ${\Omega}$으로 유사하게 나타났다. PCR-DGGE, PCA, 종다양성 분석 결과, 부유미생물 군집은 시간이 경과함에 따라 다르게 나타났으며 기존 MFC 연구에서 보고되었던 uncultured bacteria가 관찰되었다. 한편, 부착미생물 군집은 분리막의 종류에 따라 큰 변화를 나타내지 않았지만, 환원전극의 특성에 따라 군집의 변화가 관찰되었다. 따라서, 기존의 이온교환막을 분리막으로 사용하는 공기환원전극 MFC에서는 환원전극의 선택도 중요한 것으로 나타났다.
Sand tubules, made up of sand grains cemented by microbe-induced calcium carbonate precipitation, have been found in China's Ningxia Province. Sand tubules grow like a tree's roots about 40-60 cm below the surface. The properties of sand tubules and their bacterial community were examined. X-Ray diffraction analysis revealed that the sand tubules were associated with crystalline calcite. Scanning electron microscopy showed that the crystalline solid had a lamellar structure and lacked the presence of cells, suggesting that no bacteria acted as nucleation sites, nor that the crystalline solid was formed by the aggregation of bacteria. Denaturing gradient gel electrophoresis analysis showed 11 of the 12 detectable bands were uncultured bacteria by BLAST analysis in the GenBank database, and the rest were closely related to Paenibacillus sp. (100% identity). By cultivation techniques, the only strain isolated from the sand tubule was suggested to be related to Paenibacillus sp.; no archaea were found. Furthermore, Paenibacillus sp. was demonstrated to induce calcium carbonate precipitation in vitro.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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