현재 전 세계적으로 원자력 발전소가 직면하고 있는 문제 중 가장 큰 문제는 방사성 핵종($^{134}Cs$, $^{135}Cs$, $^{137}Cs$)에 오염된 핵 폐기물 저장 및 처리시설 확충이다. 원자력 발전소의 꾸준한 증가율에 비하여 방사성 폐기물을 처리할 수 있는 처리시설의 공간적 한계에 직면하고 있기 때문이다. 이에 환경 친화적이면서 효율적인 폐기물 처리방법의 개발이 시급하다. 이에 따라, 경제적이면서 높은 회수율을 가지는 균주와 세슘 이온의 상호 작용을 통한 방사성 세슘 생물학적 흡착에 대한 연구가 각광받고 있다. 하지만, 현재 세슘 저항성을 지닌 균주는 많이 보고되어 있지 않은 상태이다. 본 연구는 한국원자력연구원 첨단방사선 연구소 주변에서 샘플을 채취하여 세슘 저항성을 지닌 균주를 선별하였다. 세슘 저항성 균주 선별 방법은 다음과 같다. 샘플 및 100 mM CsCl을 R2A 액체 배지에 첨가한 뒤, 72시간 후에 살아남은 균주들을 16S rRNA 염기서열을 NCBI's BlastN의 database의 균주들의 염기서열과 비교/분석을 하여 균주를 동정 분석하였다. 동정 분석 결과, B. anthracis Roh-1, B. cereus Roh-2 균주들이 세슘 저항성 우점종 균주인 것을 확인할 수 있었다. B. cereus Roh-2 균주가 B. anthracis Roh-1 균주보다 세슘에 대한 저항성을 보이는 것을 본 실험을 통해 확인할 수 있었으며, 특히 50 mM CsCl 환경에서 B. cereus Roh-2 균주는 B. anthracis Roh-1 균주보다 최대 30% 이상 세슘에 대해 저항성을 가지는 것을 확인하였다. 또한, $0.2mg\;L^{-1}$$Cs^+$가 함유된 R2A 배지를 24시간 동안 처리하였을 때, B. anthracis Roh-1 균주는 g당 최대 $2.01mg\;L^{-1}$의 세슘 흡착능을 유도결합플라즈마 질량분석기 분석을 통해 확인하였다. 본 세슘 저항성 균주 스크리닝 기술 및 선별된 균주들은 차후에 방사성 오염지역 생물학적 환경 정화 및 제염해체를 위한 플랫폼 기술로 활용될 수 있을 것으로 보인다.
현재 전 세계적으로 원자력 발전소가 직면하고 있는 문제 중 가장 큰 문제는 방사성 핵종($^{134}Cs$, $^{135}Cs$, $^{137}Cs$)에 오염된 핵 폐기물 저장 및 처리시설 확충이다. 원자력 발전소의 꾸준한 증가율에 비하여 방사성 폐기물을 처리할 수 있는 처리시설의 공간적 한계에 직면하고 있기 때문이다. 이에 환경 친화적이면서 효율적인 폐기물 처리방법의 개발이 시급하다. 이에 따라, 경제적이면서 높은 회수율을 가지는 균주와 세슘 이온의 상호 작용을 통한 방사성 세슘 생물학적 흡착에 대한 연구가 각광받고 있다. 하지만, 현재 세슘 저항성을 지닌 균주는 많이 보고되어 있지 않은 상태이다. 본 연구는 한국원자력연구원 첨단방사선 연구소 주변에서 샘플을 채취하여 세슘 저항성을 지닌 균주를 선별하였다. 세슘 저항성 균주 선별 방법은 다음과 같다. 샘플 및 100 mM CsCl을 R2A 액체 배지에 첨가한 뒤, 72시간 후에 살아남은 균주들을 16S rRNA 염기서열을 NCBI's BlastN의 database의 균주들의 염기서열과 비교/분석을 하여 균주를 동정 분석하였다. 동정 분석 결과, B. anthracis Roh-1, B. cereus Roh-2 균주들이 세슘 저항성 우점종 균주인 것을 확인할 수 있었다. B. cereus Roh-2 균주가 B. anthracis Roh-1 균주보다 세슘에 대한 저항성을 보이는 것을 본 실험을 통해 확인할 수 있었으며, 특히 50 mM CsCl 환경에서 B. cereus Roh-2 균주는 B. anthracis Roh-1 균주보다 최대 30% 이상 세슘에 대해 저항성을 가지는 것을 확인하였다. 또한, $0.2mg\;L^{-1}$$Cs^+$가 함유된 R2A 배지를 24시간 동안 처리하였을 때, B. anthracis Roh-1 균주는 g당 최대 $2.01mg\;L^{-1}$의 세슘 흡착능을 유도결합플라즈마 질량분석기 분석을 통해 확인하였다. 본 세슘 저항성 균주 스크리닝 기술 및 선별된 균주들은 차후에 방사성 오염지역 생물학적 환경 정화 및 제염해체를 위한 플랫폼 기술로 활용될 수 있을 것으로 보인다.
One of the issues currently facing nuclear power plants is how to store spent nuclear waste materials which are contaminated with radionuclides such as $^{134}Cs$, $^{135}Cs$, and $^{137}Cs$. Bioremediation processes may offer a potent method of cleaning up radioacti...
One of the issues currently facing nuclear power plants is how to store spent nuclear waste materials which are contaminated with radionuclides such as $^{134}Cs$, $^{135}Cs$, and $^{137}Cs$. Bioremediation processes may offer a potent method of cleaning up radioactive cesium. However, there have only been limited reports on $Cs^+$ tolerant bacteria. In this study, we report the isolation and identification of $Cs^+$ tolerant bacteria in environmental soil and sediment. The resistant $Cs^+$ isolates were screened from enrichment cultures in R2A medium supplemented with 100 mM CsCl for 72 h, followed by microbial community analysis based on sequencing analysis from 16S rRNA gene clone libraries(NCBI's BlastN). The dominant Bacillus anthracis Roh-1 and B. cereus Roh-2 were successfully isolated from the cesium enrichment culture. Importantly, B. cereus Roh-2 is resistant to 30% more $Cs^+$ than is B. anthracis Roh-1 when treated with 50 mM CsCl. Growth experiments clearly demonstrated that the isolate had a higher tolerance to $Cs^+$. In addition, we investigated the adsorption of $0.2mg\;L^{-1}$$Cs^+$ using B. anthracis Roh-1. The maximum $Cs^+$ biosorption capacity of B. anthracis Roh-1 was $2.01mg\;g^{-1}$ at pH 10. Thus, we show that $Cs^+$ tolerant bacterial isolates could be used for bioremediation of contaminated environments.
One of the issues currently facing nuclear power plants is how to store spent nuclear waste materials which are contaminated with radionuclides such as $^{134}Cs$, $^{135}Cs$, and $^{137}Cs$. Bioremediation processes may offer a potent method of cleaning up radioactive cesium. However, there have only been limited reports on $Cs^+$ tolerant bacteria. In this study, we report the isolation and identification of $Cs^+$ tolerant bacteria in environmental soil and sediment. The resistant $Cs^+$ isolates were screened from enrichment cultures in R2A medium supplemented with 100 mM CsCl for 72 h, followed by microbial community analysis based on sequencing analysis from 16S rRNA gene clone libraries(NCBI's BlastN). The dominant Bacillus anthracis Roh-1 and B. cereus Roh-2 were successfully isolated from the cesium enrichment culture. Importantly, B. cereus Roh-2 is resistant to 30% more $Cs^+$ than is B. anthracis Roh-1 when treated with 50 mM CsCl. Growth experiments clearly demonstrated that the isolate had a higher tolerance to $Cs^+$. In addition, we investigated the adsorption of $0.2mg\;L^{-1}$$Cs^+$ using B. anthracis Roh-1. The maximum $Cs^+$ biosorption capacity of B. anthracis Roh-1 was $2.01mg\;g^{-1}$ at pH 10. Thus, we show that $Cs^+$ tolerant bacterial isolates could be used for bioremediation of contaminated environments.
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문제 정의
샘플(호수, 강, 토양)로부터 세슘 저항성 균주를 선별하기 위해 100 mM CsCl를 함유한 R2A 액체 배지에서 농화배양시킨 균주를 실험에 바로 사용하지 않고, 약 1주일간 농화배양을 반복적으로 실시한 후 균주를 선별하였다. 이러한 이유는, 초기 샘플에는 균주들의 개체 수 및 종류가 매우 많기 때문에 되도록 세슘 저항성을 가진 균주의 개체 종류를 최대한 줄이고자 하였다. 따라서, 최종적으로 배양하여 획득한 균주들이 현장 조건을 대변할 수 있는 대표 균주가 될 수 있다.
제안 방법
4, 5와 같이 CsCl 처리 농도에 따른 B. anthracis Roh-1, B. cereus Roh-2 생존능력을 LIVE/DEAD® BaclightTM Bacterial Viability Kit를 사용하여 형광 분석을 수행하였다.
그 다음, 균주를 배양 중인 R2A 액체 배지에 100 μL씩 처리함으로써 실험을 수행하였다.
48시간 후에 R2A 액체 배지 50 mL씩 팔콘 튜브(falcon tube)에 분주한 후, 원심분리기(Hanil Science, Combi-514R, Korea)를 이용하여(10000 rpm min-1)로 5분간 균주를 침전시켰다. 그 다음, 상등액(supernatant)을 제거한 후에 0.2 mg L-1 Cs가함유된 R2A 배지 10 mL(pH 4, 7, 10)를 24시간 동안 처리하였다. 그 후, 원심분리기(12000 rpm min-1)로 5분간 균주를 선택적으로 침전시킨 후, 상등액만 추출하여 각 균주에 대한 세슘 흡착능을 유도결합플라즈마 질량분석기 (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer(ICP-MS), Agilent Tech-nologies, 7500CE, US)를 이용하여 분석하였다.
그 후 micro plate reader(Infinite®, Tecan Co, Switzerland)를 사용하여 600 nm 파장에서 흡광도(O.D, Optical den-sity)를 측정하여 CsCl 농도 및 노출 시간에 따른 생장곡선(growth curve)를 확인하였다.
2 mg L-1 Cs가함유된 R2A 배지 10 mL(pH 4, 7, 10)를 24시간 동안 처리하였다. 그 후, 원심분리기(12000 rpm min-1)로 5분간 균주를 선택적으로 침전시킨 후, 상등액만 추출하여 각 균주에 대한 세슘 흡착능을 유도결합플라즈마 질량분석기 (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer(ICP-MS), Agilent Tech-nologies, 7500CE, US)를 이용하여 분석하였다.
그 후에 전처리 과정을 거친 샘플 200 μL와 100 mM CsCl 100 μL를 각각 R2A 액체 배지에 주입하여 30℃에서 150 rpm 환경에서 1주일간 반복적으로 농화배양(enrichment culture)을 실시하였으며 30분간 질소로 퍼징(purging)하여 밀폐하였다.
먼저 R2A 액체 배지에 각각의 균주를 48시간 배양한 후에 0, 10, 50, 100 mM CsCl을 100 μL씩 24시간 노출했으며, CsCl 농도가 증가할수록 균주 사멸이 증가하는 것을 관찰할 수 있었다. 그리고, 대조군(0 mM CsCl)의 Red fluorescence 값과 비교군의(10, 50, 100 mM CsCl) Red fluorescence 값을 Image-pro plus(Media cybernetics, CA, USA) 프로그램을 사용하여 균주 사멸을 정량적으로 비교/분석하였다. B.
anthracis Roh-1 균주보다 최대 30% 이상 세슘에 대해 저항성을 가지는 것을 확인하였다. 또한, 0.2 mg L-1 Cs+가 함유된 R2A 배지를 24시간 동안 처리하였을 때, B. anthracis Roh-1 균주는 g당 최대 2.01 mg L-1의 세슘 흡착능을 유도결합플라즈마 질량분석기 분석을 통해 확인하였다. 본 세슘 저항성 균주 스크리닝 기술 및 선별된 균주들은 차후에 방사성 오염지역 생물학적 환경 정화 및 제염해체를 위한 플랫폼 기술로 활용될 수 있을 것으로 보인다.
채취한 샘플에서 세슘 저항성 균주를 스크리닝하기 위해 사용된 성장배지는 R2A 평판 배지를 사용하였으며 실험방법은 다음과 같다. 먼저, 2 L의 삼각플라스크의 3차 증류수 1 L와 제작된 R2A 액체 배지 및 Agar 15 g을 넣은 후 고압멸균기(auto clave)를 이용하여 121℃ 온도와 1.2 kgf cm-2의 압력 조건에서 멸균하여 경화를 진행하였다. 이때 R2A 평판 배지 및 R2A 액체 배지의 pH는 7.
샘플 및 100 mM CsCl을 R2A 액체 배지에 첨가한 뒤, 72시간 후에 살아남은 균주들을 16S rRNA 염기서열을 NCBI’s BlastN의 database의 균주들의 염기서열과 비교/분석을 하여 균주를 동정 분석하였다.
선별된 균주는 1차적으로 Bergey’s manual of systematic bacteriology 방법에 의하여 세포 형태, 운동성 및 형태학적 특성을 조사하였으며 최종적으로, 솔젠트(Solgent, Daejeon, Korea)에 의뢰하여 생존한 균주의 16S rRNA에 염기서열과 NCBI’s BlastN의 database의 염기서열을 비교/분석을 통해 균주 동정 분석(identification)을 하였다(Fig. 1B).
선별된 균주는 R2A(Reasoner’s 2A) 배지로 배양을 하였으며, CsCl를 다양한 농도로 노출시킴으로써 균주의 생장 및 세슘 제거 능력을 정량 및 정성적으로 평가하였다.
선별된 세슘 저항성 균주(B. anthracis Roh-1, B. cereus Roh-2)를 CsCl의 농도 및 노출시간을 다양하게 하여 생장곡선을 확인해보았다(Fig. 3). Fig.
선별된 세슘 저항성 균주를 R2A 액체 배지에 계대배양(subculture)한 후, CsCl 농도에 따른 생존곡선을 확인하기 위하여 CsCl(1 M)을 3차 증류수에 희석하여 10, 50, 100 mM의 농도를 준비하였다(Kato et al. 2000; Linda et al. 2014; Kato et al. 2016; Wang et al. 2016). 그 다음, 균주를 배양 중인 R2A 액체 배지에 100 μL씩 처리함으로써 실험을 수행하였다.
추가적으로 형광이미지 분석은 10% 포르말린(FBS : Formalin=9 : 1)과 LIVE/DEAD® BaclightTM Bacterial Viability Kit(live: SYTO 9, greenfluorescent nucleic acid stain, dead: Propidium iodide, redfluorescent nucleic acid stain)를 각각 50 μL씩 처리 후 공초점 현미경(CLSM; Cal Zeiss, LSM 800, Germany)을 이용하여 관찰하였다.
대상 데이터
CsCl은(Sigma-Aldrich, NY, USA)에서 구매하였고, 균주를 키우기 위한 배지는 R2A 액체 배지(medium)를 제작하여 이용하였으며 구성 성분은 다음과 같다. Proteose Peptone No.
CsCl은(Sigma-Aldrich, NY, USA)에서 구매하였고, 균주를 키우기 위한 배지는 R2A 액체 배지(medium)를 제작하여 이용하였으며 구성 성분은 다음과 같다. Proteose Peptone No.3(Merck, Germany), Casamino Acids(BactoTM, NJ, USA), Dextrose(Yakuri, Kyoto, Japan), Yeast Extract(BactoTM, NJ, USA), Soluble Starch(Junsei, Tokyo, Japan), CH3COCOONa(Sigma-Aldrich, NY, USA), KH2PO4 (Junsei, Tokyo, Japan), MgSO4(Sigma-Aldrich, NY, USA), Agar (BMA, ME, USA)에서 각각 구매하여 성장배지 및 R2A 평판 배지(R2A agar plate)를 제작하였다. 형광시약 LIVE/DEAD® BaclightTM Bacterial Viability Kit를 (MOLECULAR PROBES, MA, USA)에서 구매하여 분석에 이용하였다.
형광시약 LIVE/DEAD® BaclightTM Bacterial Viability Kit를 (MOLECULAR PROBES, MA, USA)에서 구매하여 분석에 이용하였다. 또한, 균주를 고정하기 위해 포르말린(Formalin)을 (Junsei, Tokyo, Japan)에서 구입하였다.
99% 이상 일치하는 것을 확인하였으며, 다양한 균주가 CsCl를 처리한 환경에서 살아남았다. 본 실험은 그 중에서 가장 많은 군집 (colony)을 형성한 B. anthracis Roh-1, B. cereus Roh-2 균주를 이용하여 실험을 진행하였다(Fig. 2).
본 연구는 한국원자력 연구원 첨단방사선연구소 근방(흙, 강, 침전물)에서 샘플을 채취한 후, 세슘 저항성 균주 스크리닝 기술을 이용하여 세슘 저항성 균주(B. anthracis Roh-1, B. cereus Roh-2)를 선택적으로 선별하였다. 각 균주에게 CsCl(0, 10, 50, 100 mM)를 시간에 따라 노출하였을 때, 10 mM CsCl를 처리한 투여군에서 세슘 저항성을 갖는 것을 균주 생장곡선 분석 및 형광 염색을 통해 정성, 정량적으로 확인할 수 있었다.
하지만, 현재 세슘 저항성을 지닌 균주는 많이 보고되어 있지 않은 상태이다. 본 연구는 한국원자력연구원 첨단방사선 연구소 주변에서 샘플을 채취하여 세슘 저항성을 지닌 균주를 선별하였다. 세슘 저항성 균주 선별 방법은 다음과 같다.
본 연구는 한국원자력연구원 첨단방사선연구소(Advanced Radiation Technology Institute (ARTI), Korea Atomic Energy Research Institute(KAERI)) 인근 환경에서 시료를 채취한 후, CsCl(cesium chloride) 환경에서 배양하여 세슘 저항성토종 균주를 선택적으로 선별하였다. 선별된 균주는 R2A(Reasoner’s 2A) 배지로 배양을 하였으며, CsCl를 다양한 농도로 노출시킴으로써 균주의 생장 및 세슘 제거 능력을 정량 및 정성적으로 평가하였다.
샘플(호수, 강, 토양)로부터 세슘 저항성 균주를 선별하기 위해 100 mM CsCl를 함유한 R2A 액체 배지에서 농화배양시킨 균주를 실험에 바로 사용하지 않고, 약 1주일간 농화배양을 반복적으로 실시한 후 균주를 선별하였다. 이러한 이유는, 초기 샘플에는 균주들의 개체 수 및 종류가 매우 많기 때문에 되도록 세슘 저항성을 가진 균주의 개체 종류를 최대한 줄이고자 하였다.
채취한 샘플에서 세슘 저항성 균주를 스크리닝하기 위해 사용된 성장배지는 R2A 평판 배지를 사용하였으며 실험방법은 다음과 같다. 먼저, 2 L의 삼각플라스크의 3차 증류수 1 L와 제작된 R2A 액체 배지 및 Agar 15 g을 넣은 후 고압멸균기(auto clave)를 이용하여 121℃ 온도와 1.
한국원자력 연구원 첨단방사선연구소 인근지역 세 곳을 선별하여 호수(전라북도 정읍시), 강(전라북도 정읍시), 토양(전라북도 정읍시)에서 각각 샘플을 100 g씩 채취한 후 이를 이용해 실험을 실시하였다(Fig. 1A). 시료는 표면으로부터 10~15 cm의 깊이에서 채취하였고 포집한 샘플들은 1차 증류수를 통한 현탁처리를 통해 전처리를 하였으며 37℃에서 1시간 동안 반응시킨 후, 멸균 처리된 500 mL 유리병에 가득 담아 -70℃에서 보관하였다.
그 후에 전처리 과정을 거친 샘플 200 μL와 100 mM CsCl 100 μL를 각각 R2A 액체 배지에 주입하여 30℃에서 150 rpm 환경에서 1주일간 반복적으로 농화배양(enrichment culture)을 실시하였으며 30분간 질소로 퍼징(purging)하여 밀폐하였다. 그 후에 생존한 균주를 멸균한 백금이(platinum loop)를 이용하여 R2A 평판 배지에 쿼드런트 획선법(quadrant streak method)를 사용하여 세슘 저항성을 지닌 균주를 선택적으로 선별하였다. 선별된 균주는 1차적으로 Bergey’s manual of systematic bacteriology 방법에 의하여 세포 형태, 운동성 및 형태학적 특성을 조사하였으며 최종적으로, 솔젠트(Solgent, Daejeon, Korea)에 의뢰하여 생존한 균주의 16S rRNA에 염기서열과 NCBI’s BlastN의 database의 염기서열을 비교/분석을 통해 균주 동정 분석(identification)을 하였다(Fig.
성능/효과
cereus Roh-2 균주들이 세슘 저항성 우점종 균주인 것을 확인할 수 있었다. B. cereus Roh-2 균주가 B. anthracis Roh-1 균주보다 세슘에 대한 저항성을 보이는 것을 본 실험을 통해 확인할 수 있었으며, 특히 50 mM CsCl 환경에서 B. cereus Roh-2 균주는 B. anthracis Roh-1 균주보다 최대 30% 이상 세슘에 대해 저항성을 가지는 것을 확인하였다. 또한, 0.
3). Fig. 3A와 같이 B. anthracis Roh-1 균주는 10 mM 이하의 CsCl 농도에서 세슘에 대한 저항성을 보이는 것을 확인할 수 있었으며, 30시간 동안 50, 100 mM CsCl의 농도를 처리하였을 때 대조군(0 mM CsCl)에 비하여 59%, 56% 생장하였다. Fig.
anthracis Roh-1 균주는 10 mM 이하의 CsCl 농도에서 세슘에 대한 저항성을 보이는 것을 확인할 수 있었으며, 30시간 동안 50, 100 mM CsCl의 농도를 처리하였을 때 대조군(0 mM CsCl)에 비하여 59%, 56% 생장하였다. Fig. 3B와 같이 B. cereus Roh-2 균주는 CsCl 노출시간 12시간 미만일 때 B. anthracis Roh-1 균주보다 느린 성장률을 보였지만, 12시간 이후에는 10 mM CsCl 이상의 농도에서도 탁월한 생존 능력을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 반면에 B.
Fig. 6과 같이 각각의 균주에 0.2 mg L-1 Cs+ (pH 4, 7, 10)을 24시간 동안 처리한 후, 균주는 침전시키고 상등액만 채취하여 각 균주의 Cs+ 흡착량을 유도결합플라즈마 질량분석기를 통하여 분석하였더니 모든 균주에서 pH가 증가할수록 흡착능이 높아지는 것을 확인하였다. 그 이유는 높은 pH에서 균주 세포막 표면의 Phosphate group의 일종인 Peptidoglycan, Teichoic acid가 활성화되기 때문에 pH가 증가할수록 보다 많은 Cs+을 흡착할 수 있기 때문이다(Shim et al.
cereus Roh-2)를 선택적으로 선별하였다. 각 균주에게 CsCl(0, 10, 50, 100 mM)를 시간에 따라 노출하였을 때, 10 mM CsCl를 처리한 투여군에서 세슘 저항성을 갖는 것을 균주 생장곡선 분석 및 형광 염색을 통해 정성, 정량적으로 확인할 수 있었다. 특히 B.
샘플 및 100 mM CsCl을 R2A 액체 배지에 첨가한 뒤, 72시간 후에 살아남은 균주들을 16S rRNA 염기서열을 NCBI’s BlastN의 database의 균주들의 염기서열과 비교/분석을 하여 균주를 동정 분석하였다. 동정 분석 결과, B. anthracis Roh-1, B. cereus Roh-2 균주들이 세슘 저항성 우점종 균주인 것을 확인할 수 있었다. B.
먼저 R2A 액체 배지에 각각의 균주를 48시간 배양한 후에 0, 10, 50, 100 mM CsCl을 100 μL씩 24시간 노출했으며, CsCl 농도가 증가할수록 균주 사멸이 증가하는 것을 관찰할 수 있었다.
anthracis Roh-1 균주보다 느린 성장률을 보였지만, 12시간 이후에는 10 mM CsCl 이상의 농도에서도 탁월한 생존 능력을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 반면에 B. anthracis Roh-1 균주는 CsCl 농도가 증가함에 따라 B. cereus Roh-2 균주보다 사멸이 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 특히, 50 mM CsCl 환경에서 B. cereus Roh-2 균주보다 30% 이상 더 사멸하는 것을 확인할 수 있었다. 즉, B.
01 mg L-1의 세슘 흡착능을 보여주었다. 본 세슘 실험 결과를 토대로 실제 방사성 핵종에 오염된 환경에서도 균주 방사성 세슘 흡착능이 높을 것으로 예상된다. 이는 국내의 자생하는 토종 균주의 방사성 핵종에 대한 생화학적 영향 및 생광물화에 대한 가능성을 제시하는 첫 사례이며, 균주를 사용한 방사성 핵종의 처리 및 제거 연구를 위한 선행연구 자료로 사용이 기대된다.
분석 원리는 SYTO 9 화합물이 살아있는 세균 핵 내부 DNA의 구성요소인 핵산(nucleic acids)과 강하게 결합하여 형광(λem = 509)을 발하게 되며, Propi-dium iodide는 균 사멸에 의하여 파괴된 DNA 내부로 들어가 형광(λem = 635)을 발현함으로써 외부환경 요인에 의한 균 사멸을 형광염색을 통해 정량 및 정성적으로 관찰할 수 있다.
즉, CsCl 배양 환경의 우점종 균주들이 CsCl의 생지화학적 반응특성 및 거동을 잘 나타낼 수 있으며, 현장 특성을 가장 잘 대변하기 때문이다. 선별된 균주들의 16S rRNA 유전자 염기서열 동정 분석 결과, Bacillus anthracis Roh-1, B. cereus Roh-2, Pantoea agglomerans JCM1236, Ralstonia pickettii NBRC 102503, Sphingomonas aquatillis NBRC 16722와 99.99% 이상 일치하는 것을 확인하였으며, 다양한 균주가 CsCl를 처리한 환경에서 살아남았다. 본 실험은 그 중에서 가장 많은 군집 (colony)을 형성한 B.
5E). 즉, 100 mM CsCl을 처리하였을 때 대조군에 비하여 B. anthracis Roh-1는 2.89배, B. cereus Roh-2는 2.28배가 사멸했다는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과는 Fig.
cereus Roh-2 균주보다 30% 이상 더 사멸하는 것을 확인할 수 있었다. 즉, B. cereus Roh-2 균주가 B. anthracis Roh-1 균주보다 CsCl 환경에서 세슘에 대한 저항성을 보이는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 3C).
각 균주에게 CsCl(0, 10, 50, 100 mM)를 시간에 따라 노출하였을 때, 10 mM CsCl를 처리한 투여군에서 세슘 저항성을 갖는 것을 균주 생장곡선 분석 및 형광 염색을 통해 정성, 정량적으로 확인할 수 있었다. 특히 B. cereus Roh-2 균주는 50 mM CsCl의 고농도에서도 탁월한 생존능력을 보여주는 것을 확인하였다. 더 나아가, 0.
2010). 특히 pH 10에서 B. anthracis Roh-1, B. cereus Roh-2는 균주 g당 최대 2.01 mg L-1, 1.32 mg L-1 Cs+을 흡착하는 확인할 수 있었다. 이러한 이유는 B.
후속연구
01 mg L-1의 세슘 흡착능을 유도결합플라즈마 질량분석기 분석을 통해 확인하였다. 본 세슘 저항성 균주 스크리닝 기술 및 선별된 균주들은 차후에 방사성 오염지역 생물학적 환경 정화 및 제염해체를 위한 플랫폼 기술로 활용될 수 있을 것으로 보인다.
본 세슘 실험 결과를 토대로 실제 방사성 핵종에 오염된 환경에서도 균주 방사성 세슘 흡착능이 높을 것으로 예상된다. 이는 국내의 자생하는 토종 균주의 방사성 핵종에 대한 생화학적 영향 및 생광물화에 대한 가능성을 제시하는 첫 사례이며, 균주를 사용한 방사성 핵종의 처리 및 제거 연구를 위한 선행연구 자료로 사용이 기대된다.
참고문헌 (35)
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