[논문]한국의 메뚜기의 장에서 분리된 Cellulose를 분해하는 담자균 효모

김주영; 장준휘; 박지현; 정희영; 박종석; 조성진; 이훈복; 성기호; 김명겸

doi:10.7845/kjm.2018.8079

[국내논문] 한국의 메뚜기의 장에서 분리된 Cellulose를 분해하는 담자균 효모
Cellulose degrading basidiomycetes yeast isolated from the gut of grasshopper in Korea 원문보기

Korean journal of microbiology = 미생물학회지, v.54 no.4, 2018년, pp.362 - 368

김주영 (서울여자대학교 자연과학대학 생명환경공학과) , 장준휘 (경북대학교 농업생명과학대학) , 박지현 (가톨릭관동대학교 의과대학 성메리병원 보건의학과) , 정희영 (경북대학교 농업생명과학대학) , 박종석 (충북대학교 자연과학대학 생명과학부) , 조성진 (충북대학교 자연과학대학 생명과학부) , 이훈복 (서울여자대학교 자연과학대학 생명환경공학과) , (Kasetsart 대학교 미생물학과) , (서울여자대학교 자연과학대학 생명환경공학과) , 성기호 (가톨릭관동대학교 의과대학 성메리병원 보건의학과) , 김명겸 (서울여자대학교 자연과학대학 생명환경공학과)

초록
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메뚜기는 광합성으로 고정된 탄소의 소화에서 중요한 역할을 한다. 장내 미생물 군의 도움으로, 메뚜기는 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스와 같은 잎의 성분을 분해할 수 있다. 본 연구는 한국의 기도에서 수집한 메뚜기 껍질에서 추출한 셀룰로오스 분해 효모 균주를 조사하기 위해 이루어졌다. 효모 균주 중 ON2와 ON17 (두 균주)과 ON6 (한 균주)는 CMC-플레이트 분석에서 셀룰로오스 활성을 보였다. Large subunit rDNA의 D1/D2영역의 서열과 internal transcribed spacer (ITS) 영역의 분석 결과, ON2와 ON17 균주가 Papiliotrema aspenensis CBS $13867^T$와 가장 밀접하게 관련되어 있었고(D1/D2 영역의 서열 유사성은 100% ITS에서 99.4%의 서열 유사성) ON6 균주는 Saitozyma flava와 관련된(D1/D2영역에서 100%, ITS에서 99.0%) 밀접하게 관련이 있었다. 이 세 가지 효모 균주는 모두 셀룰로오스를 분해할 수 있으므로 공생하는 효모들은 탄수화물 분해를 위한 효소를 자체적으로 생산하고 당 단당체를 휘발성 지방산으로 전환시킬 수 있다. Tremellomycetes에 속하는 공생 효모 균주인 ON2, ON17 (Papilioterma 속)과 ON6 (Saitozyma속)은 한국에는 보고되지 않은 균주이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Grasshoppers play vital role in the digestion of photosynthetically fixed carbons. With the aid of intestinal microflora, the grasshopper can degrade leaves constituents such as cellulose and hemicellulose. The purpose of this study was to examine cellulolytic yeast isolates from the gut of grasshoppers collected in Gyeonggi Province, South Korea. Among the yeast isolates, ON2, ON17 (two strains), and ON6 (one strain) showed positive cellulolytic activity in the CMC-plate assay. The sequence analyses of D1/D2 domains of the large subunit rDNA gene and the internal transcribed spacer (ITS) regions revealed that the strains ON2 and ON17 were most closely related to Papiliotrema aspenensis CBS $13867^T$ (100%, sequence similarity in D1/D2 domains; 99.4% sequence similarity in ITS) and strain ON6 related to Saitozyma flava (100% in D1/D2 domains; 99.0% in ITS). All these three yeast strains are capable of degrading cellulose; therefore, the members of endosymbiotic yeasts may produce their own enzymes for carbohydrate degradation and convert mobilized sugar monomers to volatile fatty acids. Thus, the endosymbiotic yeast strains ON2, ON17 (represents the genus Papilioterma) and ON6 (Saitozyma) belonging to the family Tremellomycetes, are unreported strains in Korea.

Keyword

표/그림 (5)

그림 Fig. 1. Cell morphology on YM agar after 3 days at 25°C.
그림 Fig. 2. Phylogenetic tree based on the concatenated sequences of the ITS regions and LSU D1/D2 domain of strain ON2, ON17, and ON6 with the members of closely related taxa.
그림 Fig. 3. CMC-plate assay showing cellulolytic activities of strains ON2,ON17, and ON6 with control.
표 Table 1. Physiological and biochemical tests capable of showing similarity between strains of ON2, ON17, and Papilioterma aspenensis
표 Table 2. Physiological and biochemical tests capable of showing similarity between strains of ON6 and Saitozyma flava

AI 본문요약
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문제 정의

장내 미생물 군의 도움으로, 메뚜기는 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스와 같은 잎의 성분을 분해할 수 있다. 본 연구는 한국의 기도에서 수집한 메뚜기 껍질에서 추출한 셀룰로오스 분해 효모 균주를 조사하기 위해 이루어졌다. 효모 균주 중 ON2와 ON17 (두 균주)과 ON6 (한 균주)는 CMC-플레이트 분석에서 셀룰로오스 활성을 보였다.

제안 방법

Formation of pseudohyphae and true hyphae was investigated by cultivation on potato dextrose agar (PDA, Difco) in the slide culture at 25ºC for 2 weeks, the results observed using Nikon light microscope (× 1,000 magnification).

이론/모형

Phylogenetic and molecular evolutionary analyses were conducted with MEGA version 7 (Kumar et al., 2016) and evolutionary distances were calculated using the neighbour-joining method with Kimura’s two-parameter distance measure.
Yeast DNA was extracted and purified using the CTAB method (Cubero et al., 1998). The ITS (ITS1–5.

성능/효과

Based on the construction of phylogenetic tree using neighbor joining method, showed the strains ON2 and ON17 clustered with the type strains of Papiliotrema aspenensis CBS 13867^T and ON6 clustered with the type strain Saitozyma flava CBS 331^T (Fig. 2). Further, the BLASTN (Altschul et al.
4% (ITS with 1 nucleotide substitution) sequence similarity with Papiliotrema aspenensis CBS 13867^T , whereas, strain ON6 showed 100% (D1/D2 domain) and 99% (ITS with 5 nucleotide substitution) with the Saitozyma flava CBS 331^T . Using ITS and LSU barcodes, we were also able to show that strains ON2 and ON17 belongs to the species Papiliotrema aspenensis and the strain ON6 belong to the species Saitozyma flava. These strains are the unrecorded yeast isolates in Korea.
Considering the screening plate assay the strains ON2, ON17, and ON6 are selected as a potential producer of cellulase, which showed hydrolytic activity on Carboxymethyl cellulose (CMC). The yeast strains were identified as (ON2 and ON17) Papiliotrema aspenensis and (ON6) Saitozyma flava based on polyphasic approach. This is the first report on these unreported species in Korea showing cellulolytic activity.
본 연구는 한국의 기도에서 수집한 메뚜기 껍질에서 추출한 셀룰로오스 분해 효모 균주를 조사하기 위해 이루어졌다. 효모 균주 중 ON2와 ON17 (두 균주)과 ON6 (한 균주)는 CMC-플레이트 분석에서 셀룰로오스 활성을 보였다. Large subunit rDNA 의 D1/D2영역의 서열과 internal transcribed spacer (ITS) 영역의 분석 결과, ON2와 ON17 균주가 Papiliotrema aspenensis CBS 13867^T와 가장 밀접하게 관련되어 있었고(D1/D2 영역의 서열 유사성은 100% ITS에서 99.
효모 균주 중 ON2와 ON17 (두 균주)과 ON6 (한 균주)는 CMC-플레이트 분석에서 셀룰로오스 활성을 보였다. Large subunit rDNA 의 D1/D2영역의 서열과 internal transcribed spacer (ITS) 영역의 분석 결과, ON2와 ON17 균주가 Papiliotrema aspenensis CBS 13867^T와 가장 밀접하게 관련되어 있었고(D1/D2 영역의 서열 유사성은 100% ITS에서 99.4%의 서열 유사성) ON6균주는 Saitozyma flava와 관련된(D1/D2영역에서 100%, ITS 에서 99.0%) 밀접하게 관련이 있었다. 이 세 가지 효모 균주는 모두 셀룰로오스를 분해할 수 있으므로 공생하는 효모들은 탄수화물 분해를 위한 효소를 자체적으로 생산하고 당 단당체를 휘발성 지방산으로 전환시킬 수 있다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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