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문제 정의
- , 1993). 본 연구는 농업용 저수지인 문천지에 존재하는 질화세균군의 크기를 분자기법인 FISH법으로 분석하여 그들의 계절적인 변화와 수온, pH, 엽록소-a, 용존 유기물 (DOC) 등의 이화 학적인 환경요인과의 상관성을 규명해보기 위해 수행되었다.
제안 방법
- 특히 NIT3-group을 검색할 때는 mismatching을 방지하기 위해 gene probe, NIT3에 동일한 양의 CNIT3 probe를 첨가하여 교배시켰다 (Wagner et al, 1996). 배양 후 세척은 배양온도보다 2℃ 높은 온도에서, 15분 동안 행했는데 이때 사용하는 washing solution [20 mM Tris-HCl, 5 mM EDTA, 0.01% SDS, NaCl (농도 EUB 0.9 M: NIT3와 NSO190 0.056mM)]은 미리 예열시켜 두었다. 세척 후 총세균수 측정을 위한 DAPI (4'-6-diamidino-2-phenylindole) 염색 (0.
- 056mM)]은 미리 예열시켜 두었다. 세척 후 총세균수 측정을 위한 DAPI (4'-6-diamidino-2-phenylindole) 염색 (0.11 μg/ml)을 5분간 암실에서 실행한 후 (Hicks et al., 1992) 형광현미경 (Axiolab, Zeiss) green filter (BP546/12, LP580, FT590)로 관찰하였다.
- 수온은 현장에서 바로 측정 하였고 수소이온농도 (pH) 는 채취한 시료를 냉장 보관하여 즉시 실험실로 운반하여 pH meter (pH meter 930, Accumet)로 측정하였다. 아울러 용존유기 탄소 (dissolved organic carbon; DOC)는 0.
- 아울러 용존유기 탄소 (dissolved organic carbon; DOC)는 0.2 Rm polycarbonate filter로 여과된 시료를 TOC Analyzer (TOC 5000A, Shimadzu)를 이용하여 측정하였다. 엽록소-a는 시료를 0.
- FISH법으로 정량분석하였다. 아울러 질화세균 군의 계절적인 변화와 이화학적인 환경요인과의 상관성을 규명해보기 위해 수온, pH, 용존 유기물 (DOC), chl-a 등이 측정되었다. 총세균수는 정점 1에서 3월에 급격히 상승한 경우를 제외하고는 정점간의 큰 차이가 없이 0.
- , 1999) . 아울러 총세균수는 위와 동일한 방법으로 계수하되 여과시킨 시료의 양으로 감안하여 그 결과치를 ml 당의 세균수로 환산하여 제시하였다.
- 2 Rm, " 25 mm)에 5 ml씩 여 과한 후, phosphate buffered saline (1 X PBS) 1 ml을 여과하였다. 여과된 filter를 50%, 80%, 99% 0.5 ml eth-ylalcoh이에 차례로 각각 3분 동안 담구어 탈수 . 여과한 후 filter를 공기 중에 건조시켰다.
- 2 Rm polycarbonate filter로 여과된 시료를 TOC Analyzer (TOC 5000A, Shimadzu)를 이용하여 측정하였다. 엽록소-a는 시료를 0.45 Rm GF/C glass filter로 여과한 후 냉암소에서 90% 아세톤을 이용하여 24시간 동안 추출하였고 추 출된 색 소를 400 rpm (Rotina 48R, Hettich) 에 20분간 원심분리하여 그 상등액의 흡광도를 spectro photometer (Cary 50 Cons, Varian)로 측정하였다(APHA, 1995).
대상 데이터
- 사용한 gene probe의 염기서열은 이미 보고된 방법대 로 주문 제작 (TaKaRa, Japan)하였는데 진정세균 (eubacteria) 의 동정 에는 EUB 338 (Manz et al., 1992), 암모니아산화세균의 동정에는 NSO190 (Schramm et al., 1998) , 그리고 아질산산화세균의 동정은 NIT3 (Wagner et al, 1996; Schramm et al., 1998)을 사용하였다. 이때 EUB 338 probe은 tetramethylrhodamine으로, NSO190, NIT3 probe는 CY3 (indocarbocyanine dye)으로 각각 표지하였다.
- 시료는 대구대학교 앞 문천지의 표층에서 2000년 8월부터 2001년 7월까지 3군데의 정점에서 5월을 제외하고 매월 1 회씩 채수하였다(Fig. 1).
데이터처리
- Eubacteria 및 질화세균군의 크기는 신뢰성 있는 결과를 얻기 위해 시료 당, 최소한 10개 이상의 임의적인 fields안에 존재하는 해당 세균을 계수하여 얻어진 평균값을 역시 동일한 fields의 DAPI로 염색된 세균수(총세균수)에 대한 비율 (%)로 산출하였다 (Glockner et al., 1999) . 아울러 총세균수는 위와 동일한 방법으로 계수하되 여과시킨 시료의 양으로 감안하여 그 결과치를 ml 당의 세균수로 환산하여 제시하였다.
- SPSS (Statistical Package for the Social Sciences)를 이용하여 이화학적인 환경요인과 총세균수, eubacteria 세균수, 질화세균군 간의 상관관계분석 (correlation analysis) 을 수행하였다.
이론/모형
- 농업용 저수지로 축조된 문천지에서 질소순환에 관여하는 질화세균의 연중변화를 현장그대로의 세균상을 반영하는 FISH법으로 정량분석하였다. 아울러 질화세균 군의 계절적인 변화와 이화학적인 환경요인과의 상관성을 규명해보기 위해 수온, pH, 용존 유기물 (DOC), chl-a 등이 측정되었다.
성능/효과
- 41 μg/l)에 최고치를 나타냈다. DOC와 엽록소-a의 상관성을 정점별로 나누어 산출한 결과에서도 정점 2와 3에서는 유의성이 있는 상관성 (정점 2: r = 0.666, p = 0.025; 정점 3: r = 0.624, p = 0.040)이 있는 반면, 정점 1 에서는 상관성이 없는 것 (정점 1: r = 0.299, p = 0.371)으로 나타났다. 따라서 정점 1은 타 정점에 비해 이화학적인 환경요인의 변동이 심한 것으로 추정된다.
- 즉 중온성 세균인 아질산산화세균의 최적 성장온도가 26~30℃로 알려진 것과는 달리 (Bock and Koops, 1991) 문천지에서는 수온이 낮은 동절기에 그 개체수가 하절기에 비해 오히려 증가하는 양상을 띠었고 반면에 암모니아 산화세균은 감소하였다. 또한 아질산 산화 세균 군의 연중변화가 암모니아산화세균수와 반비례하는 경향을 나타냈지만 유의성있는 상관성 (r = 0.175, p>0.05) 을 나타내지는 않았다. Hunik 등 (1992, 1993) 이 질화세균의 활성에 영향을 미치는 환경인자를 추적한 결과, 기질인 NH4±, NO2「의 농도는 암모니아산화세균인 Nitrosomonas europaea의 활성에 악영향을 미치지 않으나 해리되지 않은 HNO2는 아질산 산화세균인 Nitrobacter sp.
- 7X104 cells/ml). 또한 암모니아산화세균보다 아질산산화세균이 대체적으로 더 많은 개체수를 나타냈다. 아울러 이화학적인 환경요인 중, 수온은 총세균수와 양의 상관성 (r = 0.
- 0X104 cells/ml 범위에서 변화하였다. 반면에 아질산을 질산으로 산화시키는 아질산 산화세균군의 개체수는 정점에 상관없이 1.3~5.7X104 cells/ml 범위 에서 변화하였으며 전반적으로 암모니 아산화세균군의 개체수보다 높은 값을 보였다. 우분의 퇴비화과정에서 도이와 비슷한 양상의 두 세균군 간의 수적인 차이가 관찰되 었다 (이 드 2000).
- 이처럼 작은 비율을 차지하는 이유가 단지 화학독립영양세균인 이들의 더딘 성장으로 인해 호기성 종속영양세균과의 산소에 대한 경쟁에서 뒤지기 때문인지 (Belser, 1979) 아니면 이러한 현상이 호기성 종속영양세균의 우점을 초래하는 수계의 부영양화정도와 관련이 있는지는 차후 연구되어야 할 것이다. 본 연구에서 측정된 환경요인과 이들 개체군 크기와의상관성 을 분석한 결과 (Table 2), 아질산산화세균은 수온, pH와 유의성이 있는 음의 상관성을 나타낸 반면, 암모니아산화세균은 그 어떤 요인과도 상관성을 나타내지 않았다. 즉 중온성 세균인 아질산산화세균의 최적 성장온도가 26~30℃로 알려진 것과는 달리 (Bock and Koops, 1991) 문천지에서는 수온이 낮은 동절기에 그 개체수가 하절기에 비해 오히려 증가하는 양상을 띠었고 반면에 암모니아 산화세균은 감소하였다.
- 01)을 나타냈다. 아울러 DOC는 총세균수(r = 0.586, p<0.000), eubacteria (r = 0.448, p<0.01)와 긴밀한 상관관계에 있는 것으로 나타났다. 따라서 문천지에서는 수온, DOC 그리고 pH가 수계 세균군집구조를 변화시키는 중요한 요인으로 작용함을 알 수 있었다.
- 또한 암모니아산화세균보다 아질산산화세균이 대체적으로 더 많은 개체수를 나타냈다. 아울러 이화학적인 환경요인 중, 수온은 총세균수와 양의 상관성 (r = 0.355, p<0.05), 그리고 아질산 산화 세균과는 음의 상관성 (r= -0.416, p<0.05)을 보였다. 마찬가지로 아질산산화세균은 pH와도 음의 상관성 (r= -0.
- 4%에 그쳐다. 암모니아 산화세균은 큰 계절적인 변동이 없이 1.1~3.0X 104 cells/ml 범위에서 변화한 반면에 아질산산화세균은 정점에 관계없이 겨울철에 증가하는 양상을 나타냈다(1.3~5.7X104 cells/ml). 또한 암모니아산화세균보다 아질산산화세균이 대체적으로 더 많은 개체수를 나타냈다.
- 아울러 질화세균 군의 계절적인 변화와 이화학적인 환경요인과의 상관성을 규명해보기 위해 수온, pH, 용존 유기물 (DOC), chl-a 등이 측정되었다. 총세균수는 정점 1에서 3월에 급격히 상승한 경우를 제외하고는 정점간의 큰 차이가 없이 0.8~ 1.5 X 106 cells/ml 범위에서 변화하였고 eubacteria의 총세균수에 대한 비율는 44.9~79.5%, 질화세균이 eubacteria에서 차지하는 비율은 1.0~7.4%에 그쳐다. 암모니아 산화세균은 큰 계절적인 변동이 없이 1.
후속연구
- 2%)에 지나지 않았다. 이처럼 작은 비율을 차지하는 이유가 단지 화학독립영양세균인 이들의 더딘 성장으로 인해 호기성 종속영양세균과의 산소에 대한 경쟁에서 뒤지기 때문인지 (Belser, 1979) 아니면 이러한 현상이 호기성 종속영양세균의 우점을 초래하는 수계의 부영양화정도와 관련이 있는지는 차후 연구되어야 할 것이다. 본 연구에서 측정된 환경요인과 이들 개체군 크기와의상관성 을 분석한 결과 (Table 2), 아질산산화세균은 수온, pH와 유의성이 있는 음의 상관성을 나타낸 반면, 암모니아산화세균은 그 어떤 요인과도 상관성을 나타내지 않았다.
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