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Tofua Arc의 열수구환경으로부터 호열성 혐기성 고세균(Thermococcus)의 농화배양 및 동정
Identification of Anaerobic Thermophilic Thermococcus Dominant in Enrichment Cultures from a Hydrothermal Vent Sediment of Tofua Arc 원문보기

Korean journal of microbiology = 미생물학회지, v.48 no.1, 2012년, pp.42 - 47  

차인태 (충북대학교 미생물학과) ,  김소정 (충북대학교 미생물학과) ,  김종걸 (충북대학교 미생물학과) ,  박수제 (충북대학교 미생물학과) ,  정만영 (충북대학교 미생물학과) ,  주세종 (한국해양연구원 심해해저자원연구부) ,  권개경 (한국해양연구원 해양바이오연구센터) ,  이성근 (충북대학교 미생물학과)

초록
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열수구(Hydrothermal vent)는 빛이 없는 환경에서 생명체의 진화가 일어나는 독특한 환경을 유지하고 있다. 남태평양 Tonga의 Tofua arc의 열수구로부터 퇴적물을 채취하여 산화철[iron(III)], 황(elemental sulfur, $S^0$) 그리고 질산염전자수용체로 사용하고, 수소($H_2$), yeast extract를 전자공여체로 사용하여 배양에 의한 미생물의 다양성을 연구하였다. 배양 온도는 각각 $65^{\circ}C$$80^{\circ}C$였으며, 연속희석배양법과 16S rRNA 유전자의 PCR-Denaturing Gradient Gel Electrophoresis를 분석하고, 검출된 염기서열의 정보분석을 통하여 고세균을 동정하였다. 16S rRNA 유전자의 계통분류학적 분석 결과 배양된 대부분의 고세균은 Thermococcus 속(T. alcaliphilius, T. litoralis, T. celer, T. barossii, T. thoreducens, T. coalescens)에 속하며 그들과 98-99%의 상동성을 가지고 있었다. Thermococcus 속의 미생물들이 일반적으로 이용할 수 없는 질산염과 산화철을 전자수용체로 첨가한 배양에서 관찰되었으나, 이는 환원제로 첨가한 $Na_2S$의 산화물을 이용하여 성장한 것으로 추정된다. Thermococcus 속에 속하는 고세균 외의 다양한 고세균의 배양을 위해서는 $Na_2S$ 대신 다른 환원제를 사용하는 배양조건의 이용이 요구된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Hydrothermal vents (HTV) provide special environments for evolution of lives independent on solar energy. HTV samples were gained from Tofua arc trench in Tonga, South Pacific. We investigated archaeal diversity enriched using combinations of various electron donors (yeast extract and $H_2$

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 실험을 통하여, Tonga 열수구로부터 얻은 시료로부터 16S rRNA 유전자의 PCR과 DGGE 기법을 이용하여 어떤 고세균이 존재하는지 알아보고자 하였다. PCR과 DGGE 기법으로 인해 얻은 자료로부터 Tonga 열수구에서 발견한 고세균들은 대부분 Thermococcus 속에 속하지만, Thermodiscus 속에 속하는 종도 확인이 되므로 다양한 고세균들이 있을 것으로 예상된다(자료 미제시).
  • 고세균의 성장이 확인된 배양은 연속희석법(dilution-to-extinction)으로 다시 배양한 후, 16S rRNA 유전자-PCR-DGGE 방법을 통하여 다시 검출한 후 band sequence의 pylogeny 분석을 통하여 동정을 시도하였다. 이를 통하여 시료에서 어떤 고세균들이 농화 배양이 되었는지를 알아보았다.

가설 설정

  • alcaliphilus 16S rRNA 유전자 증폭이 확인된 것은 1) T. alcaliphilus가 기존의 범위보다 넓은 성장 pH 범위를 가지거나, 2) 아마도 종들간의 16S rRNA 유전자의 근연도가 가깝기 때문에 짧은 유전자 염기서열(약 400 bp)만으로 정확한 분석이 어려워 Thermococcus 속의 다른 유사종이나 새로운 종의 유전자가 증폭되었을 수도 있을 것이다(Keller et al., 1995).
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
고온성 고세균은 어떤 것이 존재하는가? 고온성 고세균 중에는 다양한 전자수용체를 이용하면 혐기성 환경에서 적응하며 살아가고 있다. 황을 환원시키는 Thermoproteus, Desulfurococcus, Thermofilum, Pyrococcus, Acidianus, Pyrodictium, Sthygiolobus, Igonococcus와 Thermococcus 속, 황산염(sulfate)를 환원시키는 Achaeaolobus 속, 그리고 질산염(nitrate)을 환원시키는 Pyrobaculum과 Pyrolobus 속, 산화철[iron(III)]을 환원시키는 Geoglobus 속 등이 있다.  
열수구는 어떤 생태계인가? 열수구는 빛이 없는 환경에서 생명체의 진화가 일어나고 있는 독특한 생태계로써 깊은 바다의 지진대와 화산대를 따라서 주기적으로 발달하거나 혹은 사라진다. 깊은 바다의 높은 수압으로 인하여 열수구로부터 뿜어져 나오는 열수의 온도는 약 300℃ 정도이며(Stetter, 1992, 1996) 열수구에서 뿜어져 나오는 것은 열수뿐 아니라 다량의 다양한 무기물을 함유한다.
chimney란 무엇인가? , 1993; Stetter, 1996). 열수구로부터 열수가 뿜어져 나오는 ‘굴뚝’을 chimney라고 하는데, chimney 주변으로 생태계가 형성된다. 열수가 나오는 바로 근처의 해수 온도는 약 80℃ 이상을 유지하고 있으며, 이 온도에서 극한 미생물들의 물질대사가 활발하게 일어나고 있는 것으로 보고되고 있다(Stetter, 1996).
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참고문헌 (25)

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