[논문]해국(Aster spathulifolius Maxim.)의 꽃에서 분리한 효모의 분자계통학적 분포해석 및 생물계면활성제 생산 균주의 스크리닝

김종식; 김대신

doi:10.5338/kjea.2018.37.4.32

해국(Aster spathulifolius Maxim.)의 꽃에서 분리한 효모의 분자계통학적 분포해석 및 생물계면활성제 생산 균주의 스크리닝
Phylogeny of Yeasts Isolated from the Flower of Aster spathulifolius Maxim. and Screening of Biosurfactant Producers 원문보기

한국환경농학회지 = Korean journal of environmental agriculture, v.37 no.4, 2018년, pp.312 - 316

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BACKGROUND: Yeast biotechnology finds applications in various industries. Hence, we sought to explore the yeasts associated with the flower of Aster spathulifolius Maxim. This study aimed to isolate yeasts from the flower of the plant and screen for biosurfactant-producing yeasts. METHODS AND RESULTS: We collected flowers of Aster spathulifolius Maxim. and performed pure isolation using four types of media. In total, 117 strains belonging to 4 genera, namely, Cryptococcus (75 strains), Aureobasidium pullulans (30 strains), Candida (11 strains), and Rhodotorula (1 strain), were isolated and identified by ITS sequencing. Upon in-depth analysis, Cryptococcus, the most dominant genus (75 strains) was categorized into the 'Unknown group'. Upon in-depth analysis of A. pullulans, we discovered the 'Unknown group I' (27 strains) and the 'Unknown group II' (2 strains), which have not been reported previously. Two A. pullulans isolates with potent surfactant activity were selected via the screening procedure. CONCLUSION: In this study, a total of 117 strains were isolated from the flower of Aster spathulifolius Maxim. In addition, two biosurfactant-producing yeasts were identified from among the isolated yeasts.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 일반 육상과는 다른 환경인 해안가에 자생하는 해국의 꽃유래 효모 군집을 파악하고 그 특징을 분석하고자 하였다. 분자계통학적 분석을 통하여 이전에 발견하지 못했던 효모의 그룹을 발견하였다.
본 연구에서는 해국의 꽃에서 효모를 순수 분리하고, 분자 계통해석을 시행하여 그 특성을 파악하고, 생물계면활성제의 스크리닝을 통해서 바이오테크놀로지에의 응용을 위한 기초 정보로 제공하고자 한다.
해안에 자생하는 식물인 해국의 꽃을 분석하여, A. pullulans를 비롯한 유용효모를 분리하고자 한다.

제안 방법

3b). 그 중 선행연구에서 생물계면활성제 등의 유용물질을 생산하는 것으로 규명된 A. pullulans 를 대상으로 추가분석을 실시했다. 그 결과 대다수가 Unknown group을 형성하여 이전에는 보고되지 않았던 그룹이 검출되었다(Fig.
배양 후 대형 플레이트(245 × 245 × 25 mm, Nunc Bio-Assay Dish, Thermo Scientific, Roskilde, Denmark)에서 효모로 추정되는 단일 콜로니를 117 균주를 분리하여, 총 4회의 순수분리를 진행했다(Kim and Kim, 2015a, b).
본 연구에서는 일반 육상과는 다른 환경인 해안가에 자생하는 해국의 꽃유래 효모 군집을 파악하고 그 특징을 분석하고자 하였다. 분자계통학적 분석을 통하여 이전에 발견하지 못했던 효모의 그룹을 발견하였다. A.
즉, 가급적 다양한 효모를 발굴하기 위해 DG18 (Dichloran –Glycerol, 18%, MB Cell, Seoul), DOB with CSM (MP Bio, CA, USA), GPY agar (4% glucose, 0.5% peptone, 0.5% yeast extract, 1.5% agar), SCG (Sabouraud Glucose Agar, MB Cell, Seoul) 배지 등 총 4종의 배지를 고루 사용했고, 항생제(각 100 mg/L Streptomycin, Chloramphenicol), 곰팡이 억제제(0.4% L-sorbose, 0.1% Triton X-100)를 배지에 첨가했다.
효모를 순수분리 후 ㈜마크로젠(Seoul, Korea)에 의뢰하여 균주의 ITS sequencing을 (Kim and Kim, 2015a, b), 유럽생물정보학연구소(EMBL-EBI)의 웹사이트에서 다중서열 정렬 프로그램인 Clustal Omega (www.ebi.ac.uk/Tools/ msa/clustalo)로 multiple sequence alignment 를 수행하 였다. 계통도는 MEGA 5.

대상 데이터

428°). 멸균한 핀셋과 가위로 현장에서 해국의 꽃부분만을 채취하여 코니칼 튜브(50 ml)에 수집하였다.
시료채취는 2016년 10월에 시행하였으며. 채취 지점은 경북 울진군 죽변면에 소재하는 죽변등대 아래쪽이었다(N37.
채취 지점은 경북 울진군 죽변면에 소재하는 죽변등대 아래쪽이었다(N37.059°, E129.428°).

이론/모형

표면장력은 Sigma Model 700 Tensiometer (KSV instruments Ltd., Helsinki, Finland)를 이용하여 Du Noüy링 방법으로 효모배양액을 측정하였다(Kim et al., 2015; Kim et al., 2016).

성능/효과

분자계통학적 분석을 통하여 이전에 발견하지 못했던 효모의 그룹을 발견하였다. A. pullulans 뿐만 아니라 Cryptococcus 속과 Candida 속에서도 지금까지 규명된 적이 없는 해국의 꽃에만 서식하는 신규의 그룹이 드러났다.
해국의 꽃으로부터 분리한 균주의 ITS 유전자 염기서열 분석을 실시하여 총 117 균주의 염기서열 결과를 얻었다. Cryptococcus (75 균주, 64%), A. pullulans (30 균주, 25%), Candida (11 균주, 9%), Rhodotorula (1 균주)로 구성됨이 확인되었다. 특히 Cryptococcus가 64% (75 균주)로 우점하였다(Fig.
pullulans가 94 균주로 압도적으로 우점하였으며, 그 중에서 group I (83 isolates), group II (10 isolates)이 특히 우점하였다(Kim and Kim 2015b). 개망초와 참나리 꽃에서 분리한 A. pullulans와 본연구에서 해국에서 분리한 27 효모균주를 계통해석을 수행한 결과, 개망초 및 참나리에서 분리된 A. pullulan와도 분류학 적으로 근연관계를 보이지 않았다(data not shown). 바닷가에 맞닿아 해풍과 파도를 쉽게 접하고 있는 해안가에서 서식 하는 해국에 정착하고 있는 A.
pullulans 를 대상으로 추가분석을 실시했다. 그 결과 대다수가 Unknown group을 형성하여 이전에는 보고되지 않았던 그룹이 검출되었다(Fig. 3c). 추가분석에서 얻어진 결과를 토대로 본 연구그룹에서 분석한 해수효모(Chin et al.
87 N/m의 결과를 보였다. 또한 Candida 분리균은 모두 31.68 N/m에서 37.22 N/m 정도의 비교적 낮은 표면장력을 보였다.
분리한 효모중에서 대표적으로 A. pullulans 30 균주와 Candida 속 7 균주의 표면장력을 측정한 결과, A. pullulans2 균주가 각각 29.47 N/m, 29.09 N/m로 낮은 표면장력을 보였으며, A. pullulans 는 전체적으로 29.09에서 50.87 N/m의 결과를 보였다. 또한 Candida 분리균은 모두 31.
3c). 추가분석에서 얻어진 결과를 토대로 본 연구그룹에서 분석한 해수효모(Chin et al., 2017)와 재분석한 결과 Group I(1 균주), Unknown I(27 균주), Unknown II(2 균주)로 구분할 수 있었다(Fig. 3c).
해국의 꽃으로부터 분리한 균주의 ITS 유전자 염기서열 분석을 실시하여 총 117 균주의 염기서열 결과를 얻었다. Cryptococcus (75 균주, 64%), A.

후속연구

pullulans을 두 균주 발견하였다. 이들 결과에서 확인된 고활성 A. pullulans의 생물계면활성제 생산 및 구조규명이 이루어지면 지금까지 규명된 적이 없는 신규의 구조를 가진 생물계면활성제의 발견이 기대된다. 선행연구에서와 같이 신규의 당지질계 생물계면활성제 glycerol-liamocin (Kim et al.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	효모의 활용이 광범위하게 이뤄지는 분야는?	효모는 육상 및 해양생태계뿐만 아니라 식물체, 동물체 등생명체에도 널리 분포한다. 바이오테크놀로지 분야에서 광범 위하게 활용되고 있는 효모는 농업을 비롯한 식품, 생의약, 생체촉매, 작물보호, 전통발효를 포함하여 인류에게 유용하게 활용되는 미생물이다(Deak 2009). 그 중에서도 yeast-like fungi의 일종인 흑효모 Aureobasidium pullulans는 mannitols (Price et al.
	효모의 특징은?	효모는 육상 및 해양생태계뿐만 아니라 식물체, 동물체 등생명체에도 널리 분포한다. 바이오테크놀로지 분야에서 광범 위하게 활용되고 있는 효모는 농업을 비롯한 식품, 생의약, 생체촉매, 작물보호, 전통발효를 포함하여 인류에게 유용하게 활용되는 미생물이다(Deak 2009).
	해국의 생김새는?	)은 국화과(Compositae) 의 반목본성 초본으로, 크기는 높이 30-60cm이며, 제주도를 비롯한 전국 바닷가에 자생하며 일본에도 분포한다(Lee, 2003). 잎은 어긋나고 주걱모양으로 양면에 융털이 있으며, 꽃은 가지끝에 머리모양 꽃차례로 7월부터 11월까지 피며, 겨울에도 반상록으로 자란다(Lee, 1996). 해국의 어린잎은 식용하고 전초를 이뇨제, 보익제, 해수, 방광염 등의 약으로 쓰고, 뿌리줄기는 발한, 이뇨, 진통, 건위 등에 효능이 있다(Yun and Kim, 2010).

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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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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