습지란 물이 환경 및 관련 동식물의 생활에 영향을 미치는 주요 원인이 되는 지역으로 담수, 기수 또는 염수가 영구적이거나 일시적으로 표면을 덮고 있는 지역으로 정의된다. 습지는 사회적, 경제적, 생태학적으로 중요성을 지니고 있는데, 육상 생태계와 수 생태계의 중간지점으로 생태계 내의 연결고리 역할을 한다. 람사르 협약에 따르면 습지와 습지 내 생물다양성은 기후와 강수에 영향을 주어 물의 정화작용(자연재해, 홍수방지유속완화)과 같이 다양한 기능을 가지는 중요한 지역이며 ...
습지란 물이 환경 및 관련 동식물의 생활에 영향을 미치는 주요 원인이 되는 지역으로 담수, 기수 또는 염수가 영구적이거나 일시적으로 표면을 덮고 있는 지역으로 정의된다. 습지는 사회적, 경제적, 생태학적으로 중요성을 지니고 있는데, 육상 생태계와 수 생태계의 중간지점으로 생태계 내의 연결고리 역할을 한다. 람사르 협약에 따르면 습지와 습지 내 생물다양성은 기후와 강수에 영향을 주어 물의 정화작용(자연재해, 홍수방지유속완화)과 같이 다양한 기능을 가지는 중요한 지역이며 부유물질, 금속과 같은 오염물질의 생물정화 기능과 더불어 탄소, 질소 등의 물질순환 및 육상이나 수중과는 다른 환경에서 진화한 독특한 생물이 생육한다. 하지만 심각한 환경오염 및 지구온난화로 인해 세계습지의 50%가 사라져감에 따라 습지에 대한 중요성이 꾸준히 제기되어오고 있다. 이러한 습지의 환경복원을 위한 기능에는 습지의 식물 또는 미생물 군집이 관여한다. 습지 식물인 부들, 갈대, 큰고랭이 등은 오염된 토양 또는 물에서 중금속을 포함한 오염물질을 제거하는 식물환경복원(phytoremediation) 기능을 한다고 알려져 있다. 또한 미생물 군집과의 상호작용으로 인하여 중금속에 의해 오염된 곳의 근권복원(rhizoremediation)의 기능을 한다. 달성습지는 대구광역시 달성군(35°48'53. 2"N, 128°28'57. 1"E)에 위치하며 동식물보호구역으로 지정되어 있고 가치가 있는 우수한 지역으로 평가되어있다. 그러나 대구 달성군에 위치한 달성습지는 공장지대와 인접한 하천습지로서 폐수로 인한 생태계 파괴의 위험성이 높다. 따라서 본 연구에서는 중금속 함량에 따른 달성습지 토양 미생물(고세균류, 세균류) 군집을 분석하기 위하여 공장지대와 가까운 곳(DS-P)과 거리상 차이가 나는 습지중간지대(DS-N)의 토양 2곳을 선정하여 샘플을 채취한 후 pyrosequencing 방법을 이용한 metagenome분석을 수행하였다. 토양 분석 결과, pH는 두 지점 모두 중성으로 나타났으며 양이온 치환능과 염류농도의 차이는 미미하였다. 그러나 유기물의 함량은 DS-P에서 약 2배정도 높았으며 유효인산의 함량 또한 약 4배 정도 높게 나온 것으로 확인되었다. 토양 중금속 구리, 납, 아연의 함량분석 결과, 두 사이트 모두 국내토양오염기준치에는 미달되는 것으로 나타났으나 구리와 아연은 각각 2배, 3배 높은 수치로서 공장과 인접한 지점인 DS-P에서 비교적 오염기준치에 근접한 것으로 나타났다. 토양 고세균의 군집구조는 DS-C에 비해 DS-N에서 높은 operational taxonomic units (OTUs)를 나타냈으며 다양성 또한 높게 나타났다. Taxonomic 분석 결과, DS-N에서는 Thaumarchaeota 문이 약 50%의 비율로 우점하고 있었고, 뒤를 이어 Euryarchaeota 문이 약 27%를 차지하였다. DS-C에서는 Euryarchaeota 문이 약 44%의 비율로 우점하고 있었으며, Thaumarchaeota 문이 약 27%의 비율을 차지하였다. 강 수준에서는 DS-N에서 Thaumarchaeota 문에 속하는 Group1b_c 강이 약 45%의 높은 비율을 차지하였고, 다음으로 Crenarchaeota 문에 속하는 MCG_c 강이 약20%의 우점률을 나타내었다. DS-C에서는 DS-C와는 다르게 Thermoplasmata 강이 약21%로 우점하였고, MCG_c 강이 약20%의 비율로 존재하였다. 과 수준에서는 DS-N에서 Nitrososphaera_f 과가 약29%의 높은 비율을 나타냈고, DS-C에서는 Thaumarchaeota 문에 속하는 FJ790592_f 과가 약 15%의 비율로 우점하고 있었다. 특히, 총 127개의 과 중에서, 47개의 균주가 DS-C에서만 존재하고 19개의 균주가 DS-N에서만 존재하는 것으로 나타났으며, 그 중 Crenarchaeota 문에 속하는 13개의 과는 DS-N에서는 존재하지 않았다. 세균류의 군집구조의 Taxonomic 분석결과 DS-N과 DS-C가 비슷한 세균 분포를 나타내는 것으로 확인되었다. 두 샘플링 지점 모두 Proteobacteria 문이 약 36~37%의 비율로 비슷하게 우점하고 있으나, 뒤이어 DS-C에서는 Acidobacteria 문이 약18%의 비율을 나타냈고 DS-N에서는 Chloroflexi 문이 약 22%의 비율을 나타내었다. 과 수준에서는 Anaerolinaceae 과가 DS-N, DS-C 각각 약 7%, 약 10%로 우점하였으며, DS-N에서는 약 6% 비율을 나타내며 Acidobacteriaceae 과가 두 번째로 우점하는 것으로 나타났으며, DS-C에서는 Chloroflexi 문에 속하는 AM745150_f 과가 뒤를 이었다. 총 704개의 과 중에서, 328개의 과 만이 두 샘플에 존재하였고 DS-N에서 169개, DS-C에서 207개의 균주가 다른 사이트에서 발견되지 않은 것을 발견할 수 있었다. 분석된 결과에 따라 달성습지 두 지점의 토양 내 미생물의 다양성 및 군집구조의 차이를 알 수 있었다. 고세균류에서는 우점하는 군집의 차이를 확연히 나타내었고, 세균류에서도 미미하지만 차이가 나타난 것으로 보아 공장지대와 인접한 지역과 거리상으로 떨어진 지역의 중금속 함량에 따른 토양 미생물 군집은 차이가 나는 것을 알 수 있다. 따라서 이러한 미생물 군집에 따른 토양 특성, 오염물 분해에 관한 연구를 한다면 공장폐수에 따른 영향을 파악하고 습지환경을 복원하는데 있어 도움이 될 것으로 보인다.
습지란 물이 환경 및 관련 동식물의 생활에 영향을 미치는 주요 원인이 되는 지역으로 담수, 기수 또는 염수가 영구적이거나 일시적으로 표면을 덮고 있는 지역으로 정의된다. 습지는 사회적, 경제적, 생태학적으로 중요성을 지니고 있는데, 육상 생태계와 수 생태계의 중간지점으로 생태계 내의 연결고리 역할을 한다. 람사르 협약에 따르면 습지와 습지 내 생물다양성은 기후와 강수에 영향을 주어 물의 정화작용(자연재해, 홍수방지유속완화)과 같이 다양한 기능을 가지는 중요한 지역이며 부유물질, 금속과 같은 오염물질의 생물정화 기능과 더불어 탄소, 질소 등의 물질순환 및 육상이나 수중과는 다른 환경에서 진화한 독특한 생물이 생육한다. 하지만 심각한 환경오염 및 지구온난화로 인해 세계습지의 50%가 사라져감에 따라 습지에 대한 중요성이 꾸준히 제기되어오고 있다. 이러한 습지의 환경복원을 위한 기능에는 습지의 식물 또는 미생물 군집이 관여한다. 습지 식물인 부들, 갈대, 큰고랭이 등은 오염된 토양 또는 물에서 중금속을 포함한 오염물질을 제거하는 식물환경복원(phytoremediation) 기능을 한다고 알려져 있다. 또한 미생물 군집과의 상호작용으로 인하여 중금속에 의해 오염된 곳의 근권복원(rhizoremediation)의 기능을 한다. 달성습지는 대구광역시 달성군(35°48'53. 2"N, 128°28'57. 1"E)에 위치하며 동식물보호구역으로 지정되어 있고 가치가 있는 우수한 지역으로 평가되어있다. 그러나 대구 달성군에 위치한 달성습지는 공장지대와 인접한 하천습지로서 폐수로 인한 생태계 파괴의 위험성이 높다. 따라서 본 연구에서는 중금속 함량에 따른 달성습지 토양 미생물(고세균류, 세균류) 군집을 분석하기 위하여 공장지대와 가까운 곳(DS-P)과 거리상 차이가 나는 습지중간지대(DS-N)의 토양 2곳을 선정하여 샘플을 채취한 후 pyrosequencing 방법을 이용한 metagenome분석을 수행하였다. 토양 분석 결과, pH는 두 지점 모두 중성으로 나타났으며 양이온 치환능과 염류농도의 차이는 미미하였다. 그러나 유기물의 함량은 DS-P에서 약 2배정도 높았으며 유효인산의 함량 또한 약 4배 정도 높게 나온 것으로 확인되었다. 토양 중금속 구리, 납, 아연의 함량분석 결과, 두 사이트 모두 국내토양오염기준치에는 미달되는 것으로 나타났으나 구리와 아연은 각각 2배, 3배 높은 수치로서 공장과 인접한 지점인 DS-P에서 비교적 오염기준치에 근접한 것으로 나타났다. 토양 고세균의 군집구조는 DS-C에 비해 DS-N에서 높은 operational taxonomic units (OTUs)를 나타냈으며 다양성 또한 높게 나타났다. Taxonomic 분석 결과, DS-N에서는 Thaumarchaeota 문이 약 50%의 비율로 우점하고 있었고, 뒤를 이어 Euryarchaeota 문이 약 27%를 차지하였다. DS-C에서는 Euryarchaeota 문이 약 44%의 비율로 우점하고 있었으며, Thaumarchaeota 문이 약 27%의 비율을 차지하였다. 강 수준에서는 DS-N에서 Thaumarchaeota 문에 속하는 Group1b_c 강이 약 45%의 높은 비율을 차지하였고, 다음으로 Crenarchaeota 문에 속하는 MCG_c 강이 약20%의 우점률을 나타내었다. DS-C에서는 DS-C와는 다르게 Thermoplasmata 강이 약21%로 우점하였고, MCG_c 강이 약20%의 비율로 존재하였다. 과 수준에서는 DS-N에서 Nitrososphaera_f 과가 약29%의 높은 비율을 나타냈고, DS-C에서는 Thaumarchaeota 문에 속하는 FJ790592_f 과가 약 15%의 비율로 우점하고 있었다. 특히, 총 127개의 과 중에서, 47개의 균주가 DS-C에서만 존재하고 19개의 균주가 DS-N에서만 존재하는 것으로 나타났으며, 그 중 Crenarchaeota 문에 속하는 13개의 과는 DS-N에서는 존재하지 않았다. 세균류의 군집구조의 Taxonomic 분석결과 DS-N과 DS-C가 비슷한 세균 분포를 나타내는 것으로 확인되었다. 두 샘플링 지점 모두 Proteobacteria 문이 약 36~37%의 비율로 비슷하게 우점하고 있으나, 뒤이어 DS-C에서는 Acidobacteria 문이 약18%의 비율을 나타냈고 DS-N에서는 Chloroflexi 문이 약 22%의 비율을 나타내었다. 과 수준에서는 Anaerolinaceae 과가 DS-N, DS-C 각각 약 7%, 약 10%로 우점하였으며, DS-N에서는 약 6% 비율을 나타내며 Acidobacteriaceae 과가 두 번째로 우점하는 것으로 나타났으며, DS-C에서는 Chloroflexi 문에 속하는 AM745150_f 과가 뒤를 이었다. 총 704개의 과 중에서, 328개의 과 만이 두 샘플에 존재하였고 DS-N에서 169개, DS-C에서 207개의 균주가 다른 사이트에서 발견되지 않은 것을 발견할 수 있었다. 분석된 결과에 따라 달성습지 두 지점의 토양 내 미생물의 다양성 및 군집구조의 차이를 알 수 있었다. 고세균류에서는 우점하는 군집의 차이를 확연히 나타내었고, 세균류에서도 미미하지만 차이가 나타난 것으로 보아 공장지대와 인접한 지역과 거리상으로 떨어진 지역의 중금속 함량에 따른 토양 미생물 군집은 차이가 나는 것을 알 수 있다. 따라서 이러한 미생물 군집에 따른 토양 특성, 오염물 분해에 관한 연구를 한다면 공장폐수에 따른 영향을 파악하고 습지환경을 복원하는데 있어 도움이 될 것으로 보인다.
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