[논문]향신료 재배 토양으로부터 분리한 국내 미기록 야생효모들의 균학적 특성 및 생리활성

한상민; 김지윤; 김창무; 이종수

doi:10.4489/kjm20190009

[국내논문] 향신료 재배 토양으로부터 분리한 국내 미기록 야생효모들의 균학적 특성 및 생리활성
Characteristics of Unrecorded Wild Yeasts Obtained from the Soil of Spices Plant Fields and its Physiological Functionality 원문보기

한국균학회지 = The Korean journal of mycology, v.47 no.1, 2019년, pp.75 - 81

한상민 (배재대학교 바이오 의생명공학과) , 김지윤 (배재대학교 바이오 의생명공학과) , 김창무 (국립생물자원관 미생물자원과) , 이종수 (배재대학교 바이오 의생명공학과)

초록
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생리기능성을 조사하기 위하여 먼저 충남 금산의 양파와 도라지, 마늘과 생강 등의 재배지 토양시료에서 분리, 동정한 야생효모 중 마늘 재배지에서 분리한 Piskurozyma taiwanensis R4-1 (NIBRFGC000502619), Nadsonia starkeyi-henriciiR6-2 (NIBRFGC000502618), Canadida friedrichiiM12-6 (NIBRFGC000502615) 균주와 생강에서 분리한 Vishniacozyma peneaus I2-9 (NIBRFGC000502617)와 Cryptococcus aspenensisI21-1 (NIBRFGC000502616) 균주의 야생효모를 국내 미기록 효모 균주로 최종 선별하여 이들의 형태학적, 배양학적 특성 등을 조사하였다. 미기록 균주들은 구형~타원형으로 PiskurozymataiwanensisR4-1, Nadsoniastarkeyi-henriciiR6-2들은 자낭포자를 형성하였다. Vishniacozyma peneausI2-9, Cryptococcus aspenensisI21-1, Piskurozyma taiwanensis R4-1, Nadsonia starkeyi-henricii R6-2는 yeast extract-peptone-dextrose (YPD) 배지와 yeast extract-malt extracts (YM) 배지, 비타민을 첨가하지 않은 YPD 배지에서도 모두 생육하였으며 Vishniacozyma peneausI2-9 외 4균주 모두 10% NaCl을 함유한 YPD 배지에서 생육하는 호염성 효모였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The goal of this study was to characterize unrecorded wild yeasts from soils of spices plants fields and further, to elucidate its anti-demential activities and tyrosinase inhibitory activity. Piskurozyma taiwanensis R4-1 (NIBRFGC000502619), Nadsonia starkeyi-henricii R6-2 (NIBRFGC000502618), and Canadida friedrichii M12-6 (NIBRFGC000502615) isolated from soil of garlic field represented newly recorded yeast strains in Korea. Vishniacozyma peneaus I2-9 (NIBRFGC000502617) and Cryptococcus aspenensis I21-1 (NIBRFGC000502616) from soil of ginger field represented also newly recorded yeast strains, and microbiological characteristics of its fifteen yeast strains were investigated. All of these unrecorded yeasts exhibited oval-global shape and have ascospores except Canadida friedrichii M12-6. Piskurozyma taiwanensis R4-1 and Canadida friedrichii M12-6 grew well in vitamin-free medium, and Piskurozyma taiwanensis R4-1 was halotolent growing in 10% NaCl-containing yeast extract peptone dextrose (YPD) broth. After prepared cell-free of the unrecorded wild yeasts, acetylcholinesterase (AChE) and butyrylcholinesterase (BChE) inhibitory activities as anti-dementia activity and tyrosinase inhibitory activity as whitening activity were determined. Cell-free extract from Canadida friedrichii M12-6 had the highest tyrosinase inhibitory activity of 14.4%.

Keyword

표/그림 (3)

그림 Fig. 1. Phylogenetic tree of unrecorded yeasts isolated from the soil of spice plant fields of Geumsan, Chungnam province, Korea, based on the nucleotide sequences of large subunit 26S ribosomal DNA D1/D2 region. The tree was generated by the neighbor-joining method, using MEGA7.
표 Table 1. Microbiological characteristics of unrecorded wild yeasts from the soil of spice plant felds of Geumsan, Chungnam province, Korea
표 Table 2. Several physiological funtionalities of unrecorded wild yeasts from soils of spices plants felds of Geumsan, Chungnam province, Korea

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 독특한 향미 성분을 함유한 향신료의 재배지에서 분리한 야생효모 중 국내 미기록 효모를 선별하여 이들의 균학적 특성을 조사하고 이들로부터 건강 소재 개발을 위한 산업적 자료를 얻기 위하여 실시되었다. 이를 위해 먼저 오랫동안 향신료를 재배해 오고 있는 충남 금산의 마늘 등의 4가지 향신료 재배지의 토양 등으로부터 분리한 야생효모 중 5종의 국내에 보고되지 않은 야생효모를 선별하여 이들의 균학적 특성을 조사하였다.

제안 방법

본 연구는 독특한 향미 성분을 함유한 향신료의 재배지에서 분리한 야생효모 중 국내 미기록 효모를 선별하여 이들의 균학적 특성을 조사하고 이들로부터 건강 소재 개발을 위한 산업적 자료를 얻기 위하여 실시되었다. 이를 위해 먼저 오랫동안 향신료를 재배해 오고 있는 충남 금산의 마늘 등의 4가지 향신료 재배지의 토양 등으로부터 분리한 야생효모 중 5종의 국내에 보고되지 않은 야생효모를 선별하여 이들의 균학적 특성을 조사하였다. 또한 이들의 무세포 추출물을 제조한 후 주요 생리활성으로 항치매성 acetylcholinesterase와 butyrylcholinesterase 저해활성과 미백성 tyrosinase 저해 활성 등을 측정하였다.
이를 위해 먼저 오랫동안 향신료를 재배해 오고 있는 충남 금산의 마늘 등의 4가지 향신료 재배지의 토양 등으로부터 분리한 야생효모 중 5종의 국내에 보고되지 않은 야생효모를 선별하여 이들의 균학적 특성을 조사하였다. 또한 이들의 무세포 추출물을 제조한 후 주요 생리활성으로 항치매성 acetylcholinesterase와 butyrylcholinesterase 저해활성과 미백성 tyrosinase 저해 활성 등을 측정하였다.
필자 등이 충남 금산의 양파와 도라지, 마늘과 생강 등의 재배지 토양 시료에서 분리, 동정한 126종의 야생효모를 대상으로 국립 생물자원관 DB와 한국 진균 관련 학술자료를 이용하여 국내 미기록 효모를 선별한 후 일반 미생물 실험방법 등을 이용하여 이들의 몇 가지 균학적 특성 등을 조사하였다[9, 11].
미백성 Tyrosinase 저해활성은 위와 같이 제조한 야생효모 무세포 추출물 시료 25 μL에 0.1 Mpotassium phosphate 완충용액(pH 6.8) 150 μL, 1.5 mM L-tyrosinase 50 μL 혼합 후 37℃에서 ELISA reader를 이용하여 5분간 incubation한 후 tyrosinase 40 U을 첨가하여 37℃에서 10분간 반응시켜 470nm에서 흡광도를 측정한 후 아래와 같은 식으로 tyrosinase 저해활성을 계산하였다[17].
항치매활성과 미백활성을 가진 건강 소재를 생성하는 야생효모를 선별하기 위하여 위와 같이 선별한 미기록 야생효모의 무세포 추출물을 제조하여 항치매성 actylcholinesterase와 butyrylcholinesterase 저해활성과 미백성 tyrosinase 저해활성을 측정하였다(Table 2). 5주의 미기록 야생효모의 무세포 추출물 중 actylcholinesterase와 butyrylcholinesterase 저해활성은 Vishniacozyma peneausI2-9가 각각 9.
Butyrylcholinesterase (BChE) 저해활성은 무세포 추출물 50µL0.1 M sodium phosphate 완충용액(pH7.3) 70 µL, BChE (0.8 unit/mL) 30 µL, DTNB (2 mM) 20 µL를 혼합한 후 2 mM acetylcholine chloride 30µL을 첨가하여 37℃에서 15분간 반응시킨 다음 415 nm에서 흡광도를 측정하여 위와 같은 AChE 저해활성 측정식으로 BChE 저해활성을 계산하였다.
생리기능성을 조사하기 위하여 먼저 충남 금산의 양파와 도라지, 마늘과 생강 등의 재배지 토양시료에서 분리, 동정한 야생효모 중 마늘 재배지에서 분리한 Piskurozyma taiwanensis R4-1(NIBRFGC000502619), Nadsonia starkeyi-henriciiR6-2 (NIBRFGC000502618), Canadida friedrichiiM12-6(NIBRFGC000502615) 균주와 생강에서 분리한 Vishniacozyma peneaus I2-9 (NIBRFGC000502617)와Cryptococcus aspenensisI21-1 (NIBRFGC000502616) 균주의 야생효모를 국내 미기록 효모 균주로 최종 선별하여 이들의 형태학적, 배양학적 특성 등을 조사하였다. 미기록 균주들은 구형~타원형으로PiskurozymataiwanensisR4-1, Nadsoniastarkeyi-henriciiR6-2들은 자낭포자를 형성하였다.

이론/모형

Phylogenetic tree of unrecorded yeasts isolated from the soil of spice plant fields of Geumsan, Chungnam province, Korea, based on the nucleotide sequences of large subunit 26S ribosomal DNAD1/D2 region. The tree was generated by the neighbor-joining method, using MEGA7.

성능/효과

이와 같이 자연계에서 분리된 다양한 야생효모는 지역 간의 기후 등의 차이로 인한 야생화와 토양 등의 시료 간에 독특한 종 분포 특성이 있었고 토양에서도 산림지역, 논이나 밭 토양 간에 물성이나 부식물 함양 등의 차이로 인한 야생효모의 분포 특성이 다를 것으로 추정되었다. 따라서 재배작물간의 야생효모 분포 특성을 알아보기 위해 전보[17]에서는 일반 농작물과는 다른 독특한 환경의 인삼과 당귀 등의 약용식물 재배지의 토양 등의 효모 종 분포 특성을 조사한 결과 인삼밭 토양에서는 Rhodotorula glutinis가 가장 많이 분리되었고 당귀밭에서는 Cyberlindnera satumus 야생효모가 많이 분리, 동정되었다.
마늘과 생강, 양파와 도라지 등으로부터 분리한 야생효모 중 마늘과 생강 재배지 토양에서 분리한 Vishniacozyma peneausI2-9 (NIBRFGC000502617),Cryptococcus aspenensisI21-1 (NIBRFGC000502616), PiskurozymataiwanensisR4-1(NIBRFGC000502619), Nadsoniastarkeyi-henriciiR6-2(NIBRFGC000502618), Canadida friedrichii M12-6 (NIBRFGC000502615) 등 5균주가 국내 미기록 효모로 최종 선별되었다.
항치매활성과 미백활성을 가진 건강 소재를 생성하는 야생효모를 선별하기 위하여 위와 같이 선별한 미기록 야생효모의 무세포 추출물을 제조하여 항치매성 actylcholinesterase와 butyrylcholinesterase 저해활성과 미백성 tyrosinase 저해활성을 측정하였다(Table 2). 5주의 미기록 야생효모의 무세포 추출물 중 actylcholinesterase와 butyrylcholinesterase 저해활성은 Vishniacozyma peneausI2-9가 각각 9.9%와 6.7%를 보였을 뿐 대부분 활성이 없거나 5% 미만을 보였다.
미백성 tyrosinase 저해활성은 Canadida friedrichii M12-6의 무세포 추출물이 14.4%로 제일 높았고Nadsonia starkeyi-henricii R6-2가 5.5%를 보였으나 전보[17]의 인삼밭 토양에서 분리한 야생효모Naganishia globosa G1-7의 28%와 Han 등[24]의 Starmerella bombicola 80-J-1의 저해활성(36.2%)보다는 낮은 활성이었다.
VishniacozymapeneausI2-9, Cryptococcus aspenensisI21-1, Piskurozyma taiwanensis R4-1, Nadsonia starkeyi-henricii R6-2는 yeast extract–peptone–dextrose (YPD) 배지와 yeast extract–malt extracts (YM) 배지, 비타민을 첨가하지 않은 YPD 배지에서도 모두 생육하였으며 Vishniacozyma peneausI2-9 외 4균주 모두 10% NaCl을 함유한 YPD 배지에서 생육하는 호염성 효모였다.

후속연구

Vishniacozyma peneaus I2-9, Cryptococcus aspenensis I21-1, Piskurozyma taiwanensis R4-1, Nadsoniastarkeyi-henricii R6-2는 YPD 배지와 yeast extract–malt extracts (YM) 배지, 비타민을 첨가하지 않은 YPD 배지에서도 모두 생육하였으며 Vishniacozyma peneausI2-9 외 4균주 모두 10% NaCl을 함유한YPD 배지에서 생육하는 호염성 효모로서 이들은 야생효모의 내염기작을 밝히는 학술적 연구 뿐만 아니라 내염성 효소 생산 등 산업적으로도 매우 유용한 대사산물을 생산할 것으로 추정되어 이들의 추가 연구가 요구된다.

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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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