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광양만 퇴적토에 오염된 다환방향족탄화수소의 생물분해

Thesis(doctors) --서울대학교 대학원 :지구환경과학부(해양생물학전공),2009.2.Docto

Microorganisms and Marine Environments

지구 표면적의 2/3를 차지하는 바다는 기후조절의 핵심 요소이다. 이러한 해양 기능의 많은 부분은 미생물과 관련되어있으며 또한 다양한 해양미생물을 이용하기 위한 연구들이 진행되고 있다. 해양미생물은 신규 산업소재의 개발, 적조 제어, 오염물질 정화 등의 여러 유용한 분야에 이용될 수 있으며 때로는 생물오손의 시발점으로서 해양환경에 지대한 영향을 미치기도 한다. 최근 논란이 되고 있는 갯벌 환경의 유기물 분해의 주역도 해양미생물이다. 세미나를 통해 해양환경 유지의 핵심적인 기능을 담당하는 해양미생물에 대해 살펴보고자한다.2

Effect of 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin on Biodegradation of High-Molecular Weight Polycyclic Aromatic Hydrocarbons by Novosphingobium pentaromativorans US6-1

포접력을 지닌 2-hydroxypropyl-b-cyclodextrin(b-HPCD)을 비롯한 cyclodextrin계 화합물은 소수성 유기물질의 용해도 를 증가시킴으로써 미생물에 의한 분해를 촉진시키나 그 외의 자세한 기작은 알려져 있지 않다. 본 실험에서는 b-HPCD 유무에 따라 고분자 PAHs 분해력을 지닌 Novosphingobium pentaromativorans US6-1 균주의 pyrene과 benzo [a]pyrene(B[a]P)의 분해정도, 이때의 biomass 변화 및 dioxygenase 활성을 측정함으로써 PAHs 생분해과정에서 β-HPCD 의 역할을 규명하고자 하였다. 실험구는 균주와 PAHs, b-HPCD의 존재 유무에 따라 8개 조건으로 준비하였으며 각 실 험구의 배양기간에 따른 PAHs 분해도와 생체량의 변화를 측정하였다. Pyrene의 경우 b-HPCD가 존재함에 따라 분해 도가 증진되는 것이 확인되었으며, 특히 B[a]P의 분해에는 b-HPCD가 필수요소로 작용하였다. 생체량의 변화는 PAHs 의 존재 유무에 영향을 받지 않았고 b-HPCD의 존재 유무에 따라 차이를 나타내었다. 또한 US6-1 균주는 b-HPCD가 포함된 MM2 무기영양배지에서 전배양 할 때에 ZoBell 배지에서 전배양하는 경우에 비해 catechol-1,2-dioxygenase 효 소활성이 높은 것으로 나타났으나 그 값은 빈영양상태에서 배양한 세포의 효소활성과 큰 차이를 보이지는 않았다. 이 상의 결과로 볼 때 b-HPCD는 PAHs의 이용성을 높여주는 동시에 탄소원으로 이용되어 균주의 생체량 증가에 기여함 으로써 PAHs의 분해력을 증진시키지만 dioxygenase 효소활성에는 영향을 미치지 않는 것으로 사료된다. Cyclodextrin compounds including 2-hydroxypropyl-b-cyclodextrin(b-HPCD) thought to be accelerate the biodegradation of PAHs molecule by increasing solubility of PAHs through detaining PAHs in their's cavity. However, only this mechanism is not sufficient to explain the enhancement of PAHs biodegradation by b-HPCD. To find out possible additional role of b-HPCD in the enhancement of PAHs biodegradation, biodegradation rates of pyrene and benzo[a]pyrene (B[a]P) by a PAHs degrading Novosphingobium pentaromativorans US6-1 strain were compared between with and without addition of b-HPCD. Changes of bacterial biomass were also measured simultaneously. In addition catechol 1,2-dioxygenase activity was determined depending on pre-incubation conditions. As a result, b-HPCD accelerate the degradation rate of pyrene by strain US6-1 and especially the b-HPCD amendment was obligatory for the degradation of B[a]P. Bacterial biomass was responsible for b-HPCD, however, PAHs compounds such as pyrene and B[a]P did not contribute to the bacterial biomass. Catechol 1,2-dioxygenase specific activity of US6-1 cells pre-cultured in MM2 medium containing 1% b-HPCD was higher than that of cells pre-cultured in ZoBell medium. The former case also showed similar activity compared to that of cells serially starved in MM2 medium after grown in ZoBell medium. These results imply that the presence of b-HPCD accelerate the degradation of PAHs by increasing the bacterial biomass as well as by increasing the water solubility of PAHs.33Nkciothe

Investigation about Identify of Ultramicrobacteria at East-Sea, Korea

Ultramicrobacteria(UMB) defined as cells having less than 0.1㎛3 of cell volume is highly abundant in most natural aquatic and terrestrial environment. In marine environment, only one strain has been isolated and studied, so we tried to discriminate UMB by growth potential at East-Sea of Korea. Microbial community structure between microbes remained on 0.2㎛-filter and those passing the pore(UMB) was compared for identify UMB. Clones from the sample affiliated into 4 major lineages, most of them revealed as uncultured alpha-proteobacteria. Gamma-proteobacteria showed predominant after 10weeks incubation. Microbes were cultivated by High Through-put Cultivation(HTC) method from the sample during incubation. At initial step of incubation, nearly 40 isolates detected among 192samples and they affiliated into 2 major lineage(alpha&gamma-proteobacteria). After 4weeks incubation, Pseudoalteromonas elyakovii become predominant under low nutrient condition. Under high nutrient condition cultivate belong to Actinobacteria&Bacteriodetes also detected. The acquired isolate not UMB, therefore, culture conditions well be diversified for the isolation of new UMB. [Supported by MEGRC]1

Increase of the sediment-water interface due to the complex burrows of tidal flat macrofauna

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Development of the fed-batch bioslurry reactor for the bioremediation of marine sediment contaminated by polycyclic aromatic hydrocarbons

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are a toxic environmental pollutant, accumulated usually in marine sediments. Due to the potential hazardous on ecosystem and human, removal of PAHs from sediments has been great concern. In this study, development of ex situ bioremediation technique using fed-batch bioslurry reactor has been conducted for the cleanup of marine sediments polluted by PAHs. Experimental reactor was consisted of original reactor and derivative reactors that were receiving part (1/10 (A) or 1/5 (B) of working volume) of sediment slurry of original reactor after 1 (d1), 2 (d2), and 3 (d3) days incubation. The activity of electron transport system (ETSA) of original reactor was increased from 5.1±0.1 ㎍-O2/㎖/hr after 1 day of incubation to 27.4±0.3 ㎍-O2/㎖/hr after 2-3 days of incubation. ETSA of d2 & d3 reactors was similar to that of original reactor after 2-3 days of incubation. The degradation rate of PAHs was 81.0-92.7% (A) and 85.1-95.4% (B) at d2 & d3 reactors, respectively. The degradation rate of PAHs was increased with the repetition of treatment. The result implies that fed-batch bioslurry reactor was effective for bioremediation of sediments contaminated by PAHs.2

Development of artificial sediment for PAHs bioremediation experiment

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국내 해양 원핵생물의 다양성 배양 및 군집구조

해양미생물은 10^11톤의 생물량을 지니는 생태계의 주요 구성인자이다. 원핵생물 종수는 수십만~수백만으로 추정되고 있으나 2012년 4월 현재 11,200종이 공식적으로 인정되고 있다. 대다수의 원핵미생물은 아직 비배양상태이므로 미생물의 배양, 동정을 포함한 분류 및 생태적 이해는 해양미생물 다양성을 이해하는 초석이 된다. 국내에서 신종발표는 점차 늘고 있는데 이는 1) 관심 증대, 2) 연구영역 활성화, 3) 신종 발굴 체계화 등의 원인을 들 수 있다. 국립해양생물자원관 건립을 위한 파일럿 연구를 포함한 2년 동안의 연구 결과 약 17,000여점을 확보하였으며 16S rRNA 유전자서열 분석 결과 주로 Alphaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Bacteroidetes 등이 배양된다. 본 발표에서는 이와 더불어 비배양성 군집구조 분석을 통한 우리나라 해양미생물의 다양성을 고찰하고자 한다.2