[논문]흰목이 균사체 배양 적합 조건 설정

이은지; 박혜성; 이찬중; 공원식; 구창덕

doi:10.4489/kjm.20190001

흰목이 균사체 배양 적합 조건 설정
Suitable Conditions for Mycelial Culture of Tremella fuciformis 원문보기

한국균학회지 = The Korean journal of mycology, v.47 no.1, 2019년, pp.1 - 12

이은지 (국립원예특작과학원 버섯과) , 박혜성 (국립원예특작과학원 버섯과) , 이찬중 (국립원예특작과학원 버섯과) , 공원식 (국립원예특작과학원 버섯과) , 구창덕 (충북대학교 산림학과)

초록
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본 연구에서는 흰목이 균사배양을 위한 최적조건을 분석하였다. 흰목이균주(KMCC04674) 균사체의 대량 배양에 효율적인 영양원 선발을 위하여 M9 기본배지에탄소원 fructose 등 21종, 무기질소원 $(NH_4)_2C_2O_4$, 등 7종, 유기질소원 peptone 등 7종, 아미노산 asparagine 등 14종, 그리고 유기산 acetic acid 등 8종을 각각 1%씩 그리고, 무기염류 KCl 등 13종을 1 mM 농도로 첨가하여 각각에 대한 균사체의 생육을 조사하였다. 또한 선발된 영양성분들에 대한 최적 농도를 알기 위하여 0.1%에서 4.0%까지 배지에 첨가하고 배양 후 흰목이 균사체생육정도를 조사하였다. 그결과, 균사체의 대량배양을 위한 생육최적조건은 온도 $25^{\circ}C$, pH5, 탄소원 4.0% mannitol, 유기질소원 1.0% malt extract, 무기질소원 3.0% $NH_4H_2PO_4$, 아미노산 1.0% glutamic acid, 무기염류는 5mM $CaCl_2$ 그리고유기산 0.5% gluconic acid였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to investigate the optimum culture conditions, for mass production of Tremella fuciformis in M9 basic medium. The strain KMCC04674, used in this study was identified T. fuciformis by internal transcribed spacer (ITS). To define the optimum conditions for the mass production of T. fuciformis, we investigated the effects of different culture conditions and various nutrient sources on the fungal growth. The optimum initial pH and temperature for the fungal growth were 5.0 and $25^{\circ}C$, respectively. The optimal composition of the growth medium was 4.0% mannitol, 3.0% $NH_4H_2PO_4$, 1.0% malt extract, 1.0% glutamic acid, 5mM $CaCl_2$, and 0.5% glucanic acid.

주제어

표/그림 (16)

표 Table1. Tremella fuciformis used in this study
그림 Fig. 1. Phylogenetic relationships of T. fuciformis based on internal transcribed spacer(ITS) sequences. Numerical values on branches are the bootstrap values as percentage of bootstrap replication from 1000 replicate analysis. Bar = 0.02 genetic distance between samples.
그림 Fig. 2. Effect of temperature (n = 3; error bar = one standard deviation) and pH (n = 9; error bar = one standard deviation) on the growth of T. fuciformis.
그림 Fig. 3. Effect of carbon sources for the growth of T. fuciformis in basal medium. 1: Fructose, 2: Galactose, 3: Saccharose, 4: Soluble starch, 5: Inositol, 6: Glycerol, 7: Xylose, 8: Dextrose, 9: Lactose, 10: Dextrin, 11: Na-CMC, 12: Adonitol. 13: Mannitol, 14: Mannose, 15: Maltose, 16: Raffinose, 17: Cellobiose, 18: Ethanol, 19: Salicin, 20: Glucose, 21: Arabinose (n = 21; error bar = one standard deviation).
그림 Fig. 4. Effect of mannitol concentration by T. fuciformis in basal medium (n = 14; error bar = one standard deviation).
그림 Fig. 5. Effect of inorganic nitrogen sources for the growth of T. fuciformis in basal medium. 1: (NH₄)₂C₂O₄, 2: NH₄H₂PO₄, 3: (NH₄)₂HPO₄, 4: NH₄NO₃, 5: NaNO₃, 6: (NH₄)₂SO₄, 7: (NH₄)₂C₄H₄O₆ (n = 7; error bar = one standard deviation).
그림 Fig. 6. Effect of NH₄H₂PO₄ concentration by T. fuciformis in basal medium (n = 8; error bar = onestandard deviation).
그림 Fig. 7. Effect of organic nitrogen sources for the growth of T. fuciformis in basal medium. 1: Peptone, 2: Soytone 3: Urea, 4: Casamino acid 5: Tryptone, 6: Yeast extract, 7: Malt extract (n = 7; error bar = one standard deviation).
그림 Fig. 8. Effect of Malt extract concentration by T. fuciformis in basal medium (n = 8; error bar = one standard deviation).
그림 Fig. 9. Effect of amino acid sources for the growth of T. fuciformis in basal medium. 1: Alanine 2:Tyrosine, 3: Asparagine, 4: Methionine, 5: Proline, 6: Leucine, 7: Glutamine, 8: Valine, 9: Aspartic acid, 10: Glutamic acid, 11: Arginine, 12: Histidine, 13: Cysteine, 14: Threonine (n = 14; error bar = one standard deviation)
그림 Fig. 10. Effect of Glutamic acid concentration by T. fuciformis in basal medium (n = 8; error bar = one standard deviation).
그림 Fig. 11. Effect of inorganic salts for the growth T. fuciformis in basal medium. 1: KCl, 2: BaCl₂, 3: CaCl₂, 4: CoCl₂, 5: Li₂SO₄, 6: MnSO₄ 7: MgSO₄, 8: ZnSO₄, 9: FeSO₄, 10: AgNO₃, 11: Na₂MoO₄, 12: KH₂PO₄, 13: FeCl₃ (n = 13; error bar = one standard deviation).
그림 Fig. 12. Effect of CaCl₂ concentration by T. fuciformis in basal medium (n = 10; error bar = one standard deviation).
그림 Fig. 13. Effect of organic acid for the growth T. fuciformis in basal medium. 1: Acetic acid, 2: Citric acid,3: Gluconic acid, 4: Glutamic acid, 5: Lactic acid, 6: Maleic acid, 7: Propionic acid, 8: Succinic acid (n =8; error bar = one standard deviation).
그림 Fig. 14. Effect of gluconic acid concentration by T. fuciformis in basal medium (n = 8; error bar = one standard deviation).
표 Table 2. Culture condition of T. fuciformis for the maximal production of inhibition substance

AI 본문요약
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문제 정의

그러나 현재 국내에서는 일부농가에서 중국의 흰목이 재배기술을 습득하여 재배하고 있지만 대량생산을 위한 재배기술의 불안정으로 실패와 낮은 생산량으로 어려움을 겪고 있다. 따라서 본 연구에서는 흰목이의 안정적인 대량생산을 위해 필수적인 균사의 최적배양조건을 구명하고자 하였다.

제안 방법

0 간격으로 조정된 PDB 액체배지 9ml가 담긴 테스트튜브상에 5반복씩 1ml 접종하였다. 접종한 균체를 진탕배양기(180 rpm)에서 7일간 암배양한 후 10배 희석법을 이용하여 10⁵배로 희석한 배양액 100μl를 PDA 평판배지상에 도말한 후, 25℃항온배양기에서 7일간 배양하여 균 총숫자를 집계하여 colony forming unit(CFU)/mL으로 나타내었다.
흰목이의 최적 양분조건을 조사하기 위하여, PDA평판배지에서 14일간 배양된 흰목이균사체를 살균증류수 100ml와 혼합한후, M9배지에 탄소원은 fructose 등 21종, 무기질소원은 (NH4)₂C2O₄,등 7종, 유기질소원은 peptone 등 7종, 아미노산은 asparagine 등 14종 그리고 유기산은 acetic acid 등 8종을 1% 씩첨가하였고, 무기염류는 KCl 등 13종을 1 mM 농도로 첨가한배지[16] 9mL가 담긴 테스트튜브상에 5반복씩 1ml 접종하였다. 접종한 균체를 진탕배양기(180 rpm)에서 7일간 암배양한 후 10배 희석법을 이용하여 10⁵배로 희석한 배양액 100μl를 PDA 평판배지상에 도말한 후, 25℃항온배양기에서 7일간 배양하여 균총숫자를 집계하여 colony forming unit(CFU)/mL으로 나타내었다.

대상 데이터

본 시험에서는 ITS 염기서열 분석으로 흰목이로 확인된 KMCC04674(Table 1) 균주를 사용하였다. 기본 배지는 PDB(Potato Dextrose Broth 24g)배지와 M9배지(Na₂HPO₄ 6.

이론/모형

종유사성 결정을 위해 Clustral W 분석프로그램[16]을 사용하여 GenBank에 있는 다른 염기서열들과 비교하였다. Jukes와 Cantor[6] 방법을 이용하여 evolutionary distance matrix를 작성하고, MEGA 의 Neighbor-joining[7, 14] 방법을 이용하여 계통수를 작성하였으며, tree의 안정성은 1000 반복의 bootstrap 분석으로 조사하였다.

성능/효과

이상의 결과, 흰목이의 최적 배양조건은 Table 2와 같다. 온도는 25℃, pH 5.0, 탄소원 4.0% mannitol, 유기질소원 1.0% malt extract, 무기질소원 3.0% NH₄H₂PO₄, 아미노산 1.0% glutamic acid, 무기염류 5mM CaCl₂, 그리고 유기산은 0.5% gluconic acid에서 생육이 가장 좋았다. 본 연구결과에 따라 선발된 최적 배양조건으로 흰목이를 배양한 후 도말하여 균체수를 측정한 결과, 대조군인 PDB배지보다 균체수가 적었다.

후속연구

원인중 하나로는 선발된 배지조성이 질소원의 농도가 과다하여 Chang[1]이보고한 C/N ratio율인 20보다 낮게 되어 균의 생장을 저해하는것으로 예상이된다. 따라서 추후 흰목이균사 배양에적합한 C/N ratio에 대한 분석과 각각의 영양원에 대한 세밀한 실험을 통하여 흰목이 농가에서 실용적으로 사용할수 있는 최적의 균사 생육조건을 설정하여야 될것으로 판단되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	흰목이란 무엇인가?	흰목이(Tremella fuciformis)는 흰목이목, 흰목이과, 흰목이속으로 열대 지방, 온대 및 추운 지역에도 분포하지만, 주로 아열대 지역에 분포하는 호기성 담자균류이다[5]. 흰목이는 6월과 7월 장마철에 활엽수 잡목지대와 고사목에서 반투명한 젤리형태를 가진 하얀색 수국꽃 모양으로 자란다[2].
	흰목이가 필요한 영양소를 얻으려면 어떻게 해야 하는가?	이 균의 단핵균사는 다른 핵형의 포자에서 발 아한 균사체와 결합을 하는 전형적인 4극성이며[4], 이핵균사체는 공생균(Annulohypoxylon stygium) 의 도움하에 자실체를 형성한다[3]. 흰목이는 셀룰로오스와 리그닌을 거의 분해하지 못하므로, 공 생균이 리그닌과 셀룰로오스를 이용가능한 형태로 변형하면 흰목이는 자실체 생장발육에 필요한 영양소를얻게된다[4, 10].
	흰목이의 버섯균은 어떠한 특성을 나타내는가?	이 버섯균은 균사체와 자실체로 구분되며 담자포자에서 발아된 균사체가 영양기관이 되어 단핵균사 와 자실체를 형성하는 이핵균사형태로 존재한다[3]. 이 균의 단핵균사는 다른 핵형의 포자에서 발 아한 균사체와 결합을 하는 전형적인 4극성이며[4], 이핵균사체는 공생균(Annulohypoxylon stygium) 의 도움하에 자실체를 형성한다[3]. 흰목이는 셀룰로오스와 리그닌을 거의 분해하지 못하므로, 공 생균이 리그닌과 셀룰로오스를 이용가능한 형태로 변형하면 흰목이는 자실체 생장발육에 필요한 영양소를얻게된다[4, 10].

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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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