[논문]인삼 근계로부터 다당 생성세균의 분리 및 특성

조건영; 전인화; 한송이; 황경숙

doi:10.7845/kjm.2013.3059

초록
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인삼근계(근권, 근면, 근내부) 내 EPS 생성세균의 밀도를 측정한 결과, 근권토양 내에는 $2.4{\times}10^6$ CFU/g, 근면에는 $9.1{\times}10^6$ CFU/g, 그리고 근내부에는 $2.0{\times}10^4$ CFU/g로 확인되어 다수의 EPS 생성세균이 분포하고 있음이 확인되었다. 인삼 근계로부터 EPS 생성 우수 균주 24균주를 순수분리하고 계통학적 특성을 확인한 결과, 근권(RS)으로부터 분리된 EPS 생성세균은 Arthrobacter 속 6균주, 그리고 Rhizobium 속 1균주로 나타났다. 근면(RP)으로 부터 분리된 EPS 생성세균은 Arthrobacter 속 6균주, Rhodococcus 속 1균주, Pseudomonas 속 1균주로 나타났다. 근내부(IR)에서 분리된 EPS 생성세균은 Rhizobium 속 6균주, Bacillus 속 1균주 그리고 Rhodococcus 속 1균주, Pseudomonas 속 1균주로 나타났다. 근권과 근면에서 분리된 EPS 세균 중 Arthrobacter 속에 속하는 균주는 가장 특징적인 세균으로 밝혀졌으며, Rhizobium 속은 근내부에서 분리된 가장 특징적인 EPS 생성세균으로 나타났다. EPS 생성 우수균주 Rhizobium sp. 1NP2 (KACC 17637)는 10 g/L 그리고 Arthrobacter sp. 5MP1 (KACC 17636)는 4.9 g/L의 다당을 생성하였으며, 당단백질의 구성당 성분을 확인한 결과, galactose, glucose, mannose를 구성하고 있었으며, glucosamine의 아미노당이 나타났다. 특히, glucose는 72.7-84.9%로 주요 구성당임이 확인되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

EPS producing bacteria were enumerated in ginseng root system (rhizosphere soil, rhizoplane, inside of root). EPS producing bacterial density of rhizosphere soil, rhizoplane and inside of root were distributed $9.0{\times}10^6$ CFU/g, $7.0{\times}10^6$ CFU/g, and $1.4{\tim...

EPS producing bacteria were enumerated in ginseng root system (rhizosphere soil, rhizoplane, inside of root). EPS producing bacterial density of rhizosphere soil, rhizoplane and inside of root were distributed $9.0{\times}10^6$ CFU/g, $7.0{\times}10^6$ CFU/g, and $1.4{\times}10^3$ CFU/g, respectively. Phylogenetic analysis of the 24 EPS producing isolates based on the 16S rRNA gene sequences, EPS producing isolates from rhizosphere soil (RS) belong to genus Arthrobacter (6 strains) and Rhizobium (1 strain). EPS producing bacteria from rhizoplane (RP) were Arthrobacter (6 strains), Rhodococcus (1 strain) and Pseudomonas (1 strain). EPS producing bacteria from inside of root (IR) were categorized into Rhzobium (6 strains), Bacillus (1 strain), Rhodococcus (1 strain), and Pseudomonas (1 strain). Phylogenetic analysis indicated that Arthrobacter may be a member of representative EPS producing bacteria from ginseng rhizosphere soil and rhizoplane, and Rhizobium is typical EPS producing isolates from inside of ginseng root. The yield of EPS was 10.0 and 4.9 g/L by Rhizobium sp. 1NP2 (KACC 17637) and Arthrobacter sp. 5MP1 (KACC 17636). The purified EPS were analyzed by Bio-LC and glucose, galactose, mannose and glucosamine were detected. The major EPS sugar of these strains was glucose (72.7-84.9%).

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

, 2010). 본 연구에서는 인삼 근계로부터 다당류를 생성하는 미생물 유전자원의 다양성을 확보하기 위하여 EPS 생성 우수 균주를 분리하고 이들 균주가 생산하는 구성당의 특성을 밝히고자 하였다.

제안 방법

, 2010). 본 연구에서는 인삼 근권, 근면, 근내부로부터 분리한 EPS 생성 68균주의 점도를 3단계로 구분하여 관찰하고 강한 점도를 나타내는 24균주를 최종 EPS 생성 우수 균주로 순수분리하였다(Fig. 1).
분리된 EPS 생성균주 24균주의 계통학적 특성을 평가하기 위해 16S rRNA 유전자 단편을 PCR 반응으로 증폭하여 염기서열을 결정하였다. PCR 반응 primer는 27F (forward primer; AGAGT TTGATCCTGGCTCAG)와 1492R (reverse primer; GGTTAC CTTGTTACGACTT)을 사용 하였고, ABI 3730XL capillary DNA sequencer를 이용하여 sequencing 분석하였다(Saitou and Nei, 1987).
인삼 근계로부터 분리된 EPS 생성균주 24균주를 대상으로 감자추출물에 glucose 2%를 첨가한 배지에 7일간 진탕 배양한 후 점도계 DV-E Viscometer (Brook Field, USA)를 이용하여 점도 측정하였다. Rhizobium 속에 속하는 EPS 생성균주 중 Rhizobium sp.

대상 데이터

인삼과 인삼 근권토양 시료는 충청남도 금산지역(N36°03'-05' E127°32') 일대의 인삼 재배지에서 수행하였다. 인삼뿌리와 함께 약 30–50 cm 정도의 깊이의 주변의 토양을 채취하였다. 본 연구에서는 인삼 근계시료를 근권토양, 근면, 근내부로 나누어 시료처리를 하였다.
0×10⁴ CFU/g 분포하였다. 평판배지로부터 순수분리된 128균주의 콜로니 중 점액성이 강한 콜로니 68균주를 EPS 생성균주로 확보하였다(Table 1). 선행연구에서 저자들은 국내에 자생하는 당귀, 황기의 근권 토양 내 EPS 생성균주의 분포율을 조사한 결과 근권 토양으로부터 분리된 균주의 56%, 26%가 EPS 생성세균으로 식물체 근계 내에 EPS 생성 미생물 유전자원이 다수 분포해있음을 보고한 바 있다(Lee et al.

이론/모형

분리된 EPS 생성균주 24균주의 계통학적 특성을 평가하기 위해 16S rRNA 유전자 단편을 PCR 반응으로 증폭하여 염기서열을 결정하였다. PCR 반응 primer는 27F (forward primer; AGAGT TTGATCCTGGCTCAG)와 1492R (reverse primer; GGTTAC CTTGTTACGACTT)을 사용 하였고, ABI 3730XL capillary DNA sequencer를 이용하여 sequencing 분석하였다(Saitou and Nei, 1987). 근권(RS)으로부터 분리된 EPS 생성세균은 Arthrobacter 속 6균주, 그리고 Rhizobium 속 1균주로 나타났다.

성능/효과

근내부(IR)에서 분리된 EPS 생성 우수균주는 Rhizobium 속 6균주, Bacillus 속 1균주 그리고 Rhodococcus 속 1균주로 나타났다. 근권과 근면에서 분리된 EPS 세균 중 Arthrobacter 속에 속하는 균주는 가장 특징적인 세균으로 밝혀졌으며, 근내부에서 분리된 가장 특징적인 EPS 세균은 Rhizobium 속으로 나타났다(Table 2).
이들 당단백질의 구성당 성분을 확인한 결과, 모든 균주가 생산한 EPS는 galactose, glucose와 mannose 를 공통적으로 구성하고 있었으며, 총 당 단백질 중 72–97%가 glucose로 주요 구성당임이 확인되었다. 또한 이들 균주가 생산하는 주요 아미노당은 glucosamine이었으며 Rhizobium sp. 1NP2 균주는 0.7%의 glucosamine를 생성한 반면, Arthrobacter sp. 5MP1 균주는 5.1%의 galactosamine을 생성하는 특징을 나타내었다(Table 3).
, 2010). 본 연구에서 인삼 근내부에서 분리된 EPS 세균은 Rhizobium 속으로 나타났으며, 근권과 근면에서 분리된 EPS 생성세균은 Arthrobacter 속에 속하는 균주가 특징적이었다. 이들 Arthrobacteria 속의 EPS 생성세균은 glucose, galactose, mannose와 같은 중성당과 더불어 galactosamine을 생성하는 것으로 특징을 나타내었다.

후속연구

이들 Arthrobacteria 속의 EPS 생성세균은 glucose, galactose, mannose와 같은 중성당과 더불어 galactosamine을 생성하는 것으로 특징을 나타내었다. 이상, 인삼 근내부로부터 분리된 다당생성 우수균주 Rhizobium sp. 1NP2 (KACC 17637)와 근면으로부터 분리된 Arthrobacter sp. 5MP1 (KACC 17636)의 대량 생산을 위한 배양법을 구축하고 산업화를 위한 기반 연구를 수행함으로써 농업, 제약, 향장, 화학 등 다양한 산업의 소재로 활용 될 것으로 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	미생물의 세포 외 다당류가 다양한 분야의 산업 소재로 이용되는 이유는?	미생물이 생산하는 다당류는 기능에 따라 탄소 및 에너지원을 세포 내에 저장하는 기능을 가진 세포 내 다당류(intracellular polysaccharide)와 세포구조를 이루는 구조다당류(structural polysaccharide) 그리고 세포 외 다당류(extracellular polysaccharide, EPS)로 구분될 수 있다(Magaritis and Pace, 1985). 이들 다당류중 EPS는 식물 다당류에 비해 물성이 다양하고 독특하며, 부가가치가 매우 높아 안정제, 유화제, 현탁제, 점증제, 겔형성제, 교결제, 응집제, 피막제, 수분흡수제, 접착제 등 여러 용도로 식품, 의료제약, 향장, 농업, 화학에 이르기까지 매우 광범위한 산업소재로 높은 상업적 가치를 지닌다(Kitazawa et al., 1998; Ozdemir et al.
	미생물이 생산하는 다당류를 기능별로 어떻게 분류되는가?	미생물이 생산하는 다당류는 기능에 따라 탄소 및 에너지원을 세포 내에 저장하는 기능을 가진 세포 내 다당류(intracellular polysaccharide)와 세포구조를 이루는 구조다당류(structural polysaccharide) 그리고 세포 외 다당류(extracellular polysaccharide, EPS)로 구분될 수 있다(Magaritis and Pace, 1985). 이들 다당류중 EPS는 식물 다당류에 비해 물성이 다양하고 독특하며, 부가가치가 매우 높아 안정제, 유화제, 현탁제, 점증제, 겔형성제, 교결제, 응집제, 피막제, 수분흡수제, 접착제 등 여러 용도로 식품, 의료제약, 향장, 농업, 화학에 이르기까지 매우 광범위한 산업소재로 높은 상업적 가치를 지닌다(Kitazawa et al.
	인삼의 근 내부에서 분리된 EPS 생성 균은 어느 속에 속합니까?	근면(RP)으로부터 분리된 EPS 생성세균은 Arthrobacter 속 6균주, Rhodococcus 속 1균주, Pseudomonas 속 1균주로 나타났다. 근내부(IR)에서 분리된 EPS 생성세균은 Rhizobium 속 6균주, Bacillus 속 1균주 그리고 Rhodococcus 속 1균주, Pseudomonas 속 1균주로 나타났다.

참고문헌 (15)

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