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국내산 광물 및 식물의 단순 추출물을 이용한 조류 성장 억제능 평가
Algal Growth Inhibition Activity of Domestic Plants and Minerals Using Simple Extraction Method 원문보기

한국하천호수학회지= Korean journal of limnology, v.43 no.2, 2010년, pp.221 - 231  

김백호 (건국대학교 환경과학과) ,  이주환 (건국대학교 환경과학과) ,  김건희 (건국대학교 환경과학과) ,  유영훈 (엠씨이코리아 (주)) ,  황순진 (건국대학교 환경과학과)

초록
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국내에서 널리 분포하여 쉽게 구할 수 있는 천연재료인 상수리나무, 밤나무, 녹차, 황토, 맥반석, 제올라이트와 혼합물 등 7가지 물질의 남조와 녹조류 성장 억제능을 파악하기 위하여, 단순 추출법을 이용하여 얻은 각 물질을 농도별(1, 5, 10 mg $L^{-1}$)로 배양조류에 처리하고 각 조류의 성장 특성을 조사하였다. 분리형 남조 Microcystis aeruginosa, 군체형 M. aeruginosa 등은 저농도의 상수리나무, 밤나무, 제오라이트에 의해서 60% 이상의 높은 조류억제능을 보였으며, 녹조 Scenedesmus quadricauda는 녹차, 상수리나무에서 50% 이하의 억제능을 보였으며, 제오라이트에서는 65% 이상 성장이 억제되었다. 녹차를 포함한 대부분의 물질에서 낮은 농도인 1 mg $L^{-1}$에서 녹조 Chlorella vulgaris의 성장을 촉진하였으며, 황토는 S. quadricauda 성장을 촉진하였다. 따라서 부영양호수에서 흔히 발생되는 남조발생 억제에는 상수리나무, 밤나무, 제올라이트가 적합할 것으로 판단되었으며, 녹차, 황토나 맥반석 등은 녹조류 대량배양이나 배지로서 이용 가능성이 높다고 사료되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

A simple extraction method was applied to control four selected cyanobacteria, solitary (SMA) and colonial Microcystis aeruginosa (CMA), and green algae, Scenedesmus quadricauda and Chlorella vulgaris using a domestic plant and mineral. Three kinds of concentrations (1, 5, and 10 mg $L^{-1}$

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 각 추출물의 조류 억제능을 조사하기 위하여 250 mL 삼각플라스크에 log phase에 도달한 각 조류배양액을 100 mL씩 넣고 녹차, 상수리나무, 밤나무, 황토, 맥반석, 제오라이트, 그리고 이들을 동일한 비율로 혼합한 추출물(PMC)을 각각 3가지 농도(1, 5, 10 mg L-1)로 처리하였다. 조류억제실험은 총 7일 동안 실시하였고 매일 같은 시간에 조류현존량을 분석하였으며 모든 실험은 3회씩 반복 실시하였다.
  • 조류억제실험은 총 7일 동안 실시하였고 매일 같은 시간에 조류현존량을 분석하였으며 모든 실험은 3회씩 반복 실시하였다. 각 추출물의 조류억제능(algal growth inhibition; AGI, %)은 추출물 처리군과 대조군간의 세포수 차이로서 다음과 같이 계산하였다.
  • 국내에서 널리 분포하여 쉽게 구할 수 있는 천연재료인 상수리나무, 밤나무, 녹차, 황토, 맥반석, 제올라이트와 혼합물 등 7가지 물질의 남조와 녹조류 성장 억제능을 파악하기 위하여, 단순 추출법을 이용하여 얻은 각 물질을 농도별(1, 5, 10 mg L-1)로 배양조류에 처리하고 각 조류의 성장 특성을 조사하였다. 분리형 남조 Microcystis aeruginosa, 군체형 M.
  • aeruginosa 등은 저농도의 상수리나무, 밤나무, 제오라이트에 의해서 60% 이상의 높은 조류억제능을 보였으며, 녹조 Scenedesmus quadricauda는 녹차, 상수리나무에서 50% 이하의 억제능을 보였으며, 제오라이트에서는 65% 이상 성장이 억제되었다. 녹차를 포함한 대부분의 물질에서 낮은 농도인 1 mg L-1에서 녹조 Chlorella vulgaris의 성장을 촉진하였으며, 황토는 S. quadricauda 성장을 촉진하였다. 따라서 부영양호수에서 흔히 발생되는 남조발생 억제에는 상수리나무, 밤나무, 제올라이트가 적합할 것으로 판단되었으며, 녹차, 황토나 맥반석 등은 녹조류 대량배양이나 배지로서 이용 가능성이 높다고 사료되었다.
  • 본 연구는 국내에서 가장 쉽게 얻을 수 있는 식물(녹차, 상수리나무, 밤나무), 광물(황토, 맥반석, 제오라이트) 및 이들의 혼합물 등 총 7가지를 선정하여 국내 부영양 저수지에서 흔히 관찰되는 남조발생의 대표적인 구성종으로 단독형 및 군체형 남조 Microcystis aeruginosa와 녹조류 Scenedesmus quadricauda, Chlorella vulgaris 등 총 4종을 대상으로 추출과정이 간편하고 경제성이 좋은 단순 추출법을 이용하여 각 추출물질과 혼합물의 농도별 조류제어능을 평가하였다.
  • 조류배양 및 계대는 BG-11 배지(Table 1)를 이용하였고, 배양은 25℃, 100 μmol photons m-2 s-1, handy shaking (1시간마다 3~5회) 조건에서 실시하였다.
  • )로 처리하였다. 조류억제실험은 총 7일 동안 실시하였고 매일 같은 시간에 조류현존량을 분석하였으며 모든 실험은 3회씩 반복 실시하였다. 각 추출물의 조류억제능(algal growth inhibition; AGI, %)은 추출물 처리군과 대조군간의 세포수 차이로서 다음과 같이 계산하였다.

대상 데이터

  • aeruginosa (KUES-008)는 군체형(colonial type)으로 일감호(서울)에서 직접 분리하였다. 녹조 Scenedesmus quadricauda (AG-10003)는 생명공학연구원, Chlorella vulgaris (UTEX-265)는 Texas University에서 각각 분양 받았다. 조류배양 및 계대는 BG-11 배지(Table 1)를 이용하였고, 배양은 25℃, 100 μmol photons m-2 s-1, handy shaking (1시간마다 3~5회) 조건에서 실시하였다.
  • 실험에 사용된 식물과 광물은 국내에 흔히 분포하여 손쉽게 구할 수 있는 재료들로 식물의 녹차나무(Camellia sinensis (L.) Kuntze), 상수리나무(Quercus acutissima Carruthers), 밤나무(Castanea crenata Sieb. et Zucc), 광물의 황토(Loess), 맥반석(Quartz porphyry), 제오라이트(Zeolite) 등 총 6가지를 선정하였다(Fig. 1). 식물과 광물을 수돗물로 2~3회에 걸쳐 깨끗하게 씻은 다음, 70℃ dry oven에 2시간 이상 건조시켜 Willy mill로 잘게 분쇄하고 100-mesh를 통과시켰다.
  • 실험에 사용된 조류는 총 4종으로 남조 Microcystis aeruginosa (NIES-298)는 단일형(solitary type)으로 일본 국립환경연구소(NIES)에서 분양 받았으며, M. aeruginosa (KUES-008)는 군체형(colonial type)으로 일감호(서울)에서 직접 분리하였다. 녹조 Scenedesmus quadricauda (AG-10003)는 생명공학연구원, Chlorella vulgaris (UTEX-265)는 Texas University에서 각각 분양 받았다.

데이터처리

  • 대조군과 추출물 처리군의 조류성장 차이는 ANOVA와 Tukey’s HSD test (SPSS Inc., ver. 12.0.1, 2004 release)에 의하여 분석하였고, 통계학적 유의수준은 0.05이었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
타감물질이 저해하는 것은? 참나무를 포함한 다양한 육상 및 수생식물들은 유해남조 Microcystis aeruginosa를 포함한 조류성장을 억제하는 물질을 함유하고 있는데(Park et al., 2009), 이러한 타감물질(allelochemicals)은 주로 탄닌과 페놀류화합물로서 다른 식물들의 발아, 호흡, 광합성, 양분흡수, 호르몬 합성을 저해하는 것으로 보고되었다(Rice, 1984; Inderjit et al., 1995).
밤나무를 남조성장 억제에 제한적으로 적용해야할 이유는? 밤나무는 탄닌을 비롯하여 불포화지방산(oleic acid, linoleic acid) 함유량이 높고 항균활성을 가지고 있다(최 등, 1997; 조와 김, 2003). 그러나 화학적 용매와 많은 추출시간을 거쳐 특정 성분만을 추출하는 선행연구들에 비하면 그 효과나 경제성은 뛰어나지만 저농도에서 다른 조류의 성장을 촉진할 수 있으므로 남조 M. aeruginosa 발생 수역에만 제한적으로 적용하여야 할 것으로 사료되었다.
남조 Microcystis aeruginosa의 성장 억제에 가장 효과적인 식물은? 남조 Microcystis aeruginosa의 성장 억제에 가장 효과적인 식물로는 상수리나무와 밤나무였으며 이들은 1 mg L-1 농도에서도 뚜렷한 억제능을 나타냈다. 오래 전부터 고등식물 또는 수생식물의 줄기나 잎이 조류성장을 억제하는 배타성 물질 (allelochemicals)을 가지고 있으며(Rice, 1984; Barrett et al.
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