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남조세균 Anabaena 종 구분을 위한 RNA Polymerase Beta Subunit (rpoB) 유전자 염기서열 분석
Analysis of RNA Polymerase Beta Subunit (rpoB) Gene Sequences for the Discrimination of Cyanobacteria Anabaena Species 원문보기

Korean journal of microbiology = 미생물학회지, v.47 no.3, 2011년, pp.268 - 274  

천주용 (상명대학교 그린생명과학과) ,  이민아 (상명대학교 그린생명과학과) ,  기장서 (상명대학교 그린생명과학과)

초록
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남조세균 Anabaena (Cyanobacteria, Nostocales)는 담수 생태계에서 녹조 현상을 유발하거나 일부 종은 간독소(hepatotoxin)를 갖고 있어 수질관리 차원에서 주목 받아 왔다. 본 연구는 Anabaena RNA polymerase beta subunit (rpoB) 유전자 염기서열을 규명하였으며, 분류학적 분자 마커로 사용하기 위하여 이들 염기서열의 특성을 평가하였다. Anabaena rpoB 유전자는 16S rRNA 유전자와 비교하여 염기 유사도가 낮으며 유전자 변이가 큰 것으로 분석되었으며, 통계적으로 유의한 차이를 보였다(Student t-test, p<0.01). Parsimony 분석을 통해 rpoB 유전자가 4.8배의 속도로 빠르게 진화하는 것으로 파악되었다. 또한 rpoB 유전자 phylogeny 분석에서 16S rRNA tree보다 높은 해상도로 Anabaena 균주를 명확하게 구분해 주었다. 본 연구 결과는 Anabaena의 종 식별, 분자계통 분류, 분자적 검출을 위해 rpoB 유전자가 매우 효과적이라는 것을 제시해 준다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Anabaena (Cyanobacteria, Nostocales) are important for water quality controls, because they are often responsible for freshwater green tides; moreover, some species are reported to produce hepatotoxin. In this study, we sequenced RNA polymerase beta subunit (rpoB) gene of Anabaena, and evaluated the...

주제어

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문제 정의

  • 남조세균 Anabaena (Cyanobacteria, Nostocales)는 담수 생태계에서 녹조 현상을 유발하거나 일부 종은 간독소(hepatotoxin)를 갖고 있어 수질관리 차원에서 주목 받아 왔다. 본 연구는 Anabaena RNA polymerase beta subunit (rpoB) 유전자 염기서열을 규명하였으며, 분류학적 분자 마커로 사용하기 위하여 이들 염기서열의 특성을 평가하였다. Anabaena rpoB 유전자는 16S rRNA 유전자와 비교하여 염기 유사도가 낮으며 유전자 변이가 큰 것으로 분석되었으며, 통계적으로 유의한 차이를 보였다(Student t-test, p<0.
  • 결론적으로 Anabaena 유전자 염기서열의 PI 값을 이용한 유전자 변이 속도에서 16S rRNA에 비해 rpoB 유전자가 4배 이상의 속도로 빠르게 진화하는 것을 확인하였으며, rpoB 유전자 phylogeny 분석에서 16S rRNA tree보다 높은 해상도로 Anabaena를 구분하였다. 본 연구는 rpoB 유전자가 Anabaena의 분자계통관계 및 종 구분을 위한 유용한 유전자 마커라는 것을 제시해준다.
  • 최근 남조세균 Microcystis rpoB 유전자를 대상으로 염기서열 변이에 관한 연구가 실시되었다(16). 본 연구는 담수 남조세균 Anabaena의 rpoB 및 16S rRNA 유전자 염기서열 규명하였으며, Anabaena rpoB 유전자의 분류 및 분자 검출을 위한 유전자 마커의 유용성을 평가하였다.
  • 따라서 Anabaena 16S rRNA와 rpoB 유전자 사이의 변이를 정확하게 파악하기 위하여, 동일한 균주로 부터 규명된 염기서열을 대상으로 해야 한다. 본 연구에서는 Anabaena 17개 균주(Table 1)를 대상으로 16S rRNA와 rpoB 유전자 염기서열 특성을 비교하였다. Anabaena 16S rRNA와 rpoB 특성을 Bayesian trees를 이용하여 분석하였다(Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Anabaena의 세포 형태는 어떠한가? 남조세균 Anabaena (Nostocales; Nostocaceae)는 엽록소를 가지고 있어 광합성을 통해 자가영양을 하며 여름철 고수온기에 주로 출현한다. 세포는 직사각형 또는 타원형으로 세포들이 염주처럼 길게 한 줄로 연결되어 있으며, 일부의 세포는 부풀어 오른 형태의 이형세포(heterocyst)를 형성한다(23). 이형세포는 생활사에서 산소에 민감한 반응을 보이는 혐기성이고, 높은 대사작용으로 질소 고정능력을 갖고 있다(14).
Anabaena는 언제 주로 출현하는가? 남조세균 Anabaena (Nostocales; Nostocaceae)는 엽록소를 가지고 있어 광합성을 통해 자가영양을 하며 여름철 고수온기에 주로 출현한다. 세포는 직사각형 또는 타원형으로 세포들이 염주처럼 길게 한 줄로 연결되어 있으며, 일부의 세포는 부풀어 오른 형태의 이형세포(heterocyst)를 형성한다(23).
남조류는 담수 생태계에서 어떤 현상을 유발하는가? 따라서 수중에 질소 영양소가 고갈된다 하더라도 계속해서 번식할 수 있으며, 오래 전부터 Anabaena 의 질소고정 기작에 관한 연구가 진행되어 왔다(2). 또한 남조류(예, Anabaena, Microcystis)는 여름철에 대량 증식하여 담수 생태계에서 녹조(綠潮) 현상을 유발하기도 한다. 남조세균 녹조 원인생물로는 Microcystis, Aphanocapsa, Anabaena, Nostoc, Oscillatoria 등이 있는데, 이들은 anatoxin, microcystin, nodularin과 같은 간독소(hepatotoxin)를 갖고 있으며 이취미 물질을 생성하여 음용수 및 수질관리 차원에서 오랫동안 주목 받아 왔다(8).
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참고문헌 (29)

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  22. Rajaniemi, P., P. Hrouzek, K. Kastovska, R. Willame, A. Rantala, L. Hoffmann, J. Komarek, and K. Sivonen. 2005. Phylogenetic and morphological evaluation of the genera Anabaena, Aphanizomenon, Trichormus and Nostoc (Nostocales, Cyanobacteria). Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 55, 11-26. 

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  28. Thompson, J.D., D.G. Higgins, and T.J. Gibbson. 1997. Clustal X: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position specific gap penalties and weight matrix choice. Nucleic Acids Res. 22, 4673. 

  29. Tomioka, N. and Sugiura, M. 1984, Nucleotide sequence of the 16S-23S spacer region in the rrnA operon from a blue-green alga, Anacystis nidulans. Mol. Gen. Gen. 193, 427-430. 

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