Lactobacillus plantarum은 유산균 가운데 생태적 다양성을 가장 잘 반영하는 종으로 이 종의 균주들의 유전 정보들은 어떻게 유연성을 가지고 환경에 적응하는지를 보여 준다. 현재까지 많은 연구들이 발효산업에 이용할 수 있는 균주들의 특성에 대해 집중되어져왔다. 반면 이들의 다양성에 대한 연구는 부족하다. L. plantarum 균주들의 다양성을 분석하기 위해 정확한 동정과 분류는 필수적이다. 그러나 이 종과 유사 종들은 16S rRNA 서열과 표현형에서 높은 유사성을 보이기 때문에 균주들을 구별할 수 없을 뿐만 아니라 종 수준에서도 동정하기 어렵다. 그러므로 이들을 분류하기 위해 기존에 쓰이던 16S rRNA ...
Lactobacillus plantarum은 유산균 가운데 생태적 다양성을 가장 잘 반영하는 종으로 이 종의 균주들의 유전 정보들은 어떻게 유연성을 가지고 환경에 적응하는지를 보여 준다. 현재까지 많은 연구들이 발효산업에 이용할 수 있는 균주들의 특성에 대해 집중되어져왔다. 반면 이들의 다양성에 대한 연구는 부족하다. L. plantarum 균주들의 다양성을 분석하기 위해 정확한 동정과 분류는 필수적이다. 그러나 이 종과 유사 종들은 16S rRNA 서열과 표현형에서 높은 유사성을 보이기 때문에 균주들을 구별할 수 없을 뿐만 아니라 종 수준에서도 동정하기 어렵다. 그러므로 이들을 분류하기 위해 기존에 쓰이던 16S rRNA 염기서열 분석과 같은 방식을 대체하기 위해 분자 수준에서 새로운 분류 방법이 필요하다. maeA 유전자 서열을 이용한 계통 분석은 이러한 동정 방식으로 유용하다. 이 서열의 계통 분석 결과, L. plantarum과 유사 종들은 명확하게 분리되며 동정할 수 있다. 또한 L. plantarum subsp. plantarum and L. plantarum subsp. argentoratensis 균주들이 3개의 cluster와 10개의 group으로 나눠지는 것을 확인할 수 있었다. 한편 다양한 환경들로부터 독특한 특성이나 유용한 특성을 가진 다양한 L. plantarum 균주들이 분리되고 연구되어 왔다. 그럼에도 불구하고 다양성의 측면에서 한국의 발효 식품들에 분포하는 L. plantarum 균주들에 대한 연구들은 부족하다. 따라서 한국의 발효 식품으로부터 분리된 L. plantarum 균주들의 표현형과 유전형의 관점에서 비교 분석을 실시하였다. 이 연구에서 568종의 유산균들을 분리하였으며 이 가운데 19 균주를 L. plantarum 균주로 최종적으로 동정하였다. 이들 균주들을 대상으로 표현형적 특성에 따라 서식지에 따른 구별을 실시하였으며, 또한 누룩에서 분리한 JBE160 균주와 메주에서 분리한 JBE245 균주들에 대한 유전체 분석을 통해 유전형적 특성을 확인하였다. 이러한 결과들은 몇 가지 특성들을 통해 서식지에 따라 두 그룹으로 나눌 수 있음을 보여주었다. 이러한 특성으로 D-raffinose 이용성과 α-glucosidase효소 활성 그리고 L-arabinose 전환 경로와 nitrogen reduction system 경로에 관여하는 유전자 cluster가 대표적이다. 이러한 특성들은 각각의 환경에 진화적 적응의 결과로 보인다. 또한 추가적으로 JBE245 균주에서 dexB 유전자 서열이 균주 특이적 유전자 마커로 이용할 수 있는 것을 확인하였다. 이들 균주들의 maeA 염기서열을 분석하였을 때, 일부 균주들은 계통적 관계가 서식지에 따른 차이를 보이는 것을 확인하였다. 발효 식품 각각의 환경이 계통적 차이를 만든 것으로 보인다. 따라서 식품 산업을 비롯한 다양한 환경에서 이들 균주들을 이용하기 위해서, maeA 서열의 계통 분석이 각각의 환경에 적합한 균주를 제시하는데 유용하게 이용할 수 있을 것으로 보인다.
Lactobacillus plantarum은 유산균 가운데 생태적 다양성을 가장 잘 반영하는 종으로 이 종의 균주들의 유전 정보들은 어떻게 유연성을 가지고 환경에 적응하는지를 보여 준다. 현재까지 많은 연구들이 발효산업에 이용할 수 있는 균주들의 특성에 대해 집중되어져왔다. 반면 이들의 다양성에 대한 연구는 부족하다. L. plantarum 균주들의 다양성을 분석하기 위해 정확한 동정과 분류는 필수적이다. 그러나 이 종과 유사 종들은 16S rRNA 서열과 표현형에서 높은 유사성을 보이기 때문에 균주들을 구별할 수 없을 뿐만 아니라 종 수준에서도 동정하기 어렵다. 그러므로 이들을 분류하기 위해 기존에 쓰이던 16S rRNA 염기서열 분석과 같은 방식을 대체하기 위해 분자 수준에서 새로운 분류 방법이 필요하다. maeA 유전자 서열을 이용한 계통 분석은 이러한 동정 방식으로 유용하다. 이 서열의 계통 분석 결과, L. plantarum과 유사 종들은 명확하게 분리되며 동정할 수 있다. 또한 L. plantarum subsp. plantarum and L. plantarum subsp. argentoratensis 균주들이 3개의 cluster와 10개의 group으로 나눠지는 것을 확인할 수 있었다. 한편 다양한 환경들로부터 독특한 특성이나 유용한 특성을 가진 다양한 L. plantarum 균주들이 분리되고 연구되어 왔다. 그럼에도 불구하고 다양성의 측면에서 한국의 발효 식품들에 분포하는 L. plantarum 균주들에 대한 연구들은 부족하다. 따라서 한국의 발효 식품으로부터 분리된 L. plantarum 균주들의 표현형과 유전형의 관점에서 비교 분석을 실시하였다. 이 연구에서 568종의 유산균들을 분리하였으며 이 가운데 19 균주를 L. plantarum 균주로 최종적으로 동정하였다. 이들 균주들을 대상으로 표현형적 특성에 따라 서식지에 따른 구별을 실시하였으며, 또한 누룩에서 분리한 JBE160 균주와 메주에서 분리한 JBE245 균주들에 대한 유전체 분석을 통해 유전형적 특성을 확인하였다. 이러한 결과들은 몇 가지 특성들을 통해 서식지에 따라 두 그룹으로 나눌 수 있음을 보여주었다. 이러한 특성으로 D-raffinose 이용성과 α-glucosidase 효소 활성 그리고 L-arabinose 전환 경로와 nitrogen reduction system 경로에 관여하는 유전자 cluster가 대표적이다. 이러한 특성들은 각각의 환경에 진화적 적응의 결과로 보인다. 또한 추가적으로 JBE245 균주에서 dexB 유전자 서열이 균주 특이적 유전자 마커로 이용할 수 있는 것을 확인하였다. 이들 균주들의 maeA 염기서열을 분석하였을 때, 일부 균주들은 계통적 관계가 서식지에 따른 차이를 보이는 것을 확인하였다. 발효 식품 각각의 환경이 계통적 차이를 만든 것으로 보인다. 따라서 식품 산업을 비롯한 다양한 환경에서 이들 균주들을 이용하기 위해서, maeA 서열의 계통 분석이 각각의 환경에 적합한 균주를 제시하는데 유용하게 이용할 수 있을 것으로 보인다.
Lactobacillus plantarum is most reflected in adaptation in ecological diversity among lactic acid bacteria. So far, many of studies were focused on characteristics of strains for fermentation industries. To select useful strains for starter, a variety of strains with unique or useful characteristics...
Lactobacillus plantarum is most reflected in adaptation in ecological diversity among lactic acid bacteria. So far, many of studies were focused on characteristics of strains for fermentation industries. To select useful strains for starter, a variety of strains with unique or useful characteristics have been isolated from diverse environments around the world. To analyze diversity of L. plantarum, accurate identification and discrimination is essential. But these species and related species show high similarity based on 16S rRNA and phenotype. Discrimination is difficult at the strain level as well as species level. Therefore, this group need to new molecular marker replacing previous identification methods likewise 16S rRNA gene sequencing. Phylogenetic analysis using maeA gene sequence could be useful identification method. As a result, L. plantarum and related species were clearly separated and identified. Also, L. plantarum subsp. plantarum and L. plantarum subsp. argentoratensis were divided into three clusters. Diversity of L. plantarum strains have been studied. Nevertheless, studies about L. plantarum isolated from the Korean fermented foods are insufficient in respect of ecological traits. The another aim of this study is comparative analysis of L. plantarum strains isolated from the Korean fermented foods in respect of phenotype and genotype analysis. In this study, 568 lactic acid bacteria were isolated and 19 strains were finally identified as L. plantarum. And then, phenotypic analysis were conducted to distinguish traits by habitats. Genomic information of L. plantarum represents how this species has an environmental flexibility and adaptation. For genotypic analysis of strains, L. plantarum JBE160 and JBE245 strains which isolated from Nuruk and Meju were conducted whole-genome sequencing to distinguish traits by habitats. These results show that several characteristics were differ between two groups of strains according to habitats. Utilization of D-raffinose, enzyme activity of α-glucosidase and gene cluster of L-arabinose conversion pathway and nitrogen reduction system pathway are representative. These were assumed results of evolutionary adaptation in each of environments. Additionally, dexB sequence of L. plantarum JBE245 strain was confirmed that only this strain has knock-outed sequence. Thus, this sequence would use as genetic marker. Comparing partial maeA sequences of strains isolated from the Korean fermented foods using primer set for identification, phylogenetic analysis shows difference according to habitats. It means that each environment of fermented food seems to have phylogenetic differences. To use these strains in the various fields including food industries, phylogenetic analysis of maeA gene sequence may be useful for presenting strains suitable for each environment.
Lactobacillus plantarum is most reflected in adaptation in ecological diversity among lactic acid bacteria. So far, many of studies were focused on characteristics of strains for fermentation industries. To select useful strains for starter, a variety of strains with unique or useful characteristics have been isolated from diverse environments around the world. To analyze diversity of L. plantarum, accurate identification and discrimination is essential. But these species and related species show high similarity based on 16S rRNA and phenotype. Discrimination is difficult at the strain level as well as species level. Therefore, this group need to new molecular marker replacing previous identification methods likewise 16S rRNA gene sequencing. Phylogenetic analysis using maeA gene sequence could be useful identification method. As a result, L. plantarum and related species were clearly separated and identified. Also, L. plantarum subsp. plantarum and L. plantarum subsp. argentoratensis were divided into three clusters. Diversity of L. plantarum strains have been studied. Nevertheless, studies about L. plantarum isolated from the Korean fermented foods are insufficient in respect of ecological traits. The another aim of this study is comparative analysis of L. plantarum strains isolated from the Korean fermented foods in respect of phenotype and genotype analysis. In this study, 568 lactic acid bacteria were isolated and 19 strains were finally identified as L. plantarum. And then, phenotypic analysis were conducted to distinguish traits by habitats. Genomic information of L. plantarum represents how this species has an environmental flexibility and adaptation. For genotypic analysis of strains, L. plantarum JBE160 and JBE245 strains which isolated from Nuruk and Meju were conducted whole-genome sequencing to distinguish traits by habitats. These results show that several characteristics were differ between two groups of strains according to habitats. Utilization of D-raffinose, enzyme activity of α-glucosidase and gene cluster of L-arabinose conversion pathway and nitrogen reduction system pathway are representative. These were assumed results of evolutionary adaptation in each of environments. Additionally, dexB sequence of L. plantarum JBE245 strain was confirmed that only this strain has knock-outed sequence. Thus, this sequence would use as genetic marker. Comparing partial maeA sequences of strains isolated from the Korean fermented foods using primer set for identification, phylogenetic analysis shows difference according to habitats. It means that each environment of fermented food seems to have phylogenetic differences. To use these strains in the various fields including food industries, phylogenetic analysis of maeA gene sequence may be useful for presenting strains suitable for each environment.
주제어
#Genome analysis identification Korean fermented food Lactobacillus plantarum maeA gene 유전체 분석 동정 한국 발효 식품 maeA 유전자
학위논문 정보
저자
허준
학위수여기관
전북대학교 일반대학원
학위구분
국내박사
학과
생물학과
지도교수
엄태붕
발행연도
2018
총페이지
xi, 128 p.
키워드
Genome analysis identification Korean fermented food Lactobacillus plantarum maeA gene 유전체 분석 동정 한국 발효 식품 maeA 유전자
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