[논문]향신료 재배 토양과 주변 산림 토양으로부터 야생효모의 분리 및 국내 미기록 효모들의 특성

김지윤; 한상민; 박선정; 장지은; 이종수

doi:10.4489/kjm.20200016

향신료 재배 토양과 주변 산림 토양으로부터 야생효모의 분리 및 국내 미기록 효모들의 특성
Isolation and Characterization of Unrecorded Wild Yeasts Obtained from Soils of Spice Fields and Mountains 원문보기

한국균학회지 = The Korean journal of mycology, v.48 no.2, 2020년, pp.151 - 160

김지윤 (배재대학교 바이오.의생명공학과) , 한상민 (배재대학교 바이오.의생명공학과) , 박선정 (배재대학교 바이오.의생명공학과) , 장지은 (배재대학교 바이오.의생명공학과) , 이종수 (배재대학교 바이오.의생명공학과)

초록
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향신료 재배 토양 내에서 분리한 효모 중 이들의 분포와 국내 미기록 야생효모들의 특성을 조사한 결과, 충청남도 금산군 진산면의 향신료 재배토양에서 35종 58균주의 야생효모들을 분리, 동정하였고 Trichosporon moniliiforme균이 우점균으로 확인되었다. 또한, 대둔산 일대 산림토양에서 46균주의 야생효모들을 분리하였고 이들 향신료 토양들과 산림 토양 등에서 분리한 야생효모들 중 아직까지 국내에 보고되지 않은 Debaryomyces vindobonensis GHY31-3, Pseudozyma alboarmeniaca CD23-5, Filobasidium stepposum SFG1-4, Aureobasidium caulivorum HD17-5, Metschnikowia noctiluminum HD29-2, Papiliotrema anemochoreius NK2-12, Hannaella surugaensis DCH25-5, Microbotryozyma collariae DCH1-4, Rhodosporidiobolus lusitaniae DCH30-2, Wickerhamiella azyma DCH46-3등 10균주의 국내 미기록 효모들을 선별하였다. 이들 미기록 균주들은 구형-타원형으로 출아, 분열법으로 영양 증식하였다. Filobasidium stepposum SFG1-4균주를 포함하는 5균주들은 포자를 형성하였고 Pseudozyma alboarmeniaca CD 23-5등 3 균주들은 비타민을 첨가하지 않은 YPD 배지에서도 모두 생육하였다. Wickerhamiella azyma DCH 46-3는 20% 포도당을함유한 YPD 배지에서, Debaryomyces vindobonensis GHY31-3 균주는 5% NaCl을함유한 YPD 배지에서 잘 자라는 특성을 보였다. 또한, 이들의 무세포추출물들의 항산화 활성은 거의 없거나 10% 미만이었지만, 항통풍성 xanthine oxidase 저해활성은 Filobasidium magnum SFG1-3가 28.6%로 높게 나타났으며, 미백성 tyrosinase 저해활성은 Rhodotorula mucilaginosa GHP40-2 균주의 무세포추출물이 26%로 가장 높게 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

The goal of this study was to investigate the diversity present among wild yeasts obtained from soils of spice fields and from mountain soils, and to further, characterize previously unrecorded novel wild yeast strains. In total, 36 strains from 17 different species of wild yeasts were isolated from 35 soil samples obtained from garlic fields of Geumsan, Chungcheongnam-do, Korea. Among these, six yeast strains of Trichosporon moniliiforme, and four strains each of Papiliotrema flavescens and Candida melibiosica species were isolated. Additionally, 22 strains of 18 different species of wild yeasts were isolated from 32 soil samples collected from the ballonflower and ginger fields of Geumsan, Korea. Finally, 46 strains of wild yeasts were isolated from 35 soil samples obtained from Mt. Daedun in Geumsan, Korea. Among the total of 106 isolated wild yeast strains, 10 strains, including Debaryomyces vindobonensis GHY31-3 represented novel yeast strains which were previously unrecorded. All the 10 previously unrecorded yeasts were oval or global in shape, and five strains, including Filobasidium stepposum SFG1-4 formed ascospores. Three strains, including Pseudozyma alboarmeniaca CD 23-5 grew well in vitamin-free medium. Cell-free extract obtained from Filobasidium magnum SFG1-3 indicated 28.6% of xanthine oxidase inhibitory activity.

주제어

표/그림 (4)

표 Table 1. Isolated wild yeasts from soils of garlic feld in Geumsan, Chungcheongnam-do, Korea.
표 Table 2. Isolated wild yeasts from soils of ballonfower and ginger feld in Geumsan, Chungcheongnam-do, Korea.
표 Table 3. Isolated wild yeasts from soils of Mt. Daedun in Chungcheongnam-do, Korea.
그림 Fig. 1. Phylogenetic tree of the unrecorded yeasts isolated from soils of spices plants fields and Mt. Daedun of Chungcheongnam-do, Korea, based on the nucleotide sequences of large subunit 26S ribosomal DNA D1/D2 region.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 충청남도 금산군 진산면의 향신료 재배토양과 인근 대둔산 일대 의 토양에서 야생효모들을 분리, 동정하였고 분리한 야생효모들 중 10종의 국내 미기록 효모들을 선별하여 이들의 주요 균학적 특성과 생리활성 등을 조사하였다.

제안 방법

이들 미기록 야생효모 균주들의 형태학적 특성과 배양학적 특성은 일반 미생물 실험법에따라 조사하였고, 단백질분해효소, 전분분해효소 및 섬유소분해효소 생성 여부를 skim milk, 가용성 전분과 CM cellulose 등을 이용하여 측정하였다[14, 15]. 또한, 이들을 YPD 배지에 접종하여 30℃에서 24시간 배양하여 무세포추출물을 제조한 후 항산화 활성, 항통풍성 Xanthine oxidase (XOD)저해활성과 미백성 Tyrosinase 저해활성들을 측정하였다[8].
이들 미기록 야생효모 균주들의 형태학적 특성과 배양학적 특성은 일반 미생물 실험법에따라 조사하였고, 단백질분해효소, 전분분해효소 및 섬유소분해효소 생성 여부를 skim milk, 가용성 전분과 CM cellulose 등을 이용하여 측정하였다[14, 15]. 또한, 이들을 YPD 배지에 접종하여 30℃에서 24시간 배양하여 무세포추출물을 제조한 후 항산화 활성, 항통풍성 Xanthine oxidase (XOD)저해활성과 미백성 Tyrosinase 저해활성들을 측정하였다[8].

대상 데이터

충청남도 금산군 진산면의 도라지, 마늘, 생강 등 향신료 재배토양과 인근 대둔산 토양들을 2018년 8월과 2019년 4월에 걸쳐 모두 105점을 무균적으로 채취하여 멸균 튜브에 넣고, 5 mL의 멸균수를 첨가한 후 2시간 동안 진탕하였다. 이들 현탁액 일부를 스트렙토마이신(100 µìg/mL)과 앰피실린(100 µìg/ mL)이 들어 있는 YPD (yeast extract-peptone-dextrose)한천배지에 도말하고 30에서 48시간 배양한 후 형성된 효모 집락들을 분리하였다[19, 20].

데이터처리

분리된 효모들의 동정을 위하여 먼저 이들의 26S rDNA의D1/D2 부위의 염기서열들을 결정한 후, 결정된 염기서열들은 NCBI의 BLAST를 사용하여 데이터베이스에 등록되어 있는 효모들과 상동성을 비교하여 분자생물학적 유연관계를 분석하고 동정하였다[10-12].

성능/효과

모든 미기록 효모들은 YPD 배지와 yeast extract–malt extracts (YM)배지에서 잘 자랐으며, Pseudozyma alboarmeniaca CD 23-5, Microbotryozyma collariae DCH1-4와 Wickerhamiella azyma DCH46-3 균주들은 비타민을 첨가하지 않은 YPD 배지에서도 모두 생육하였다. 특히 Wickerhamiella azyma DCH 46-3는 20% 포도당을 함유한 YPD 배지에서, Debaryomyces vindobonensis GHY31-3 균주는 5% NaCl을 함유한 YPD 배지에서 잘 자라는 특성을 지니고 있어 이들 효모들은 내당성과 내염성 효소 생산 등의 산업적인 이용에 매우 유용할 것으로 추정된다.
위와 같이 향신료 재배지 토양들과 대둔산 일대 산림토양 등으로부터 분리한 야생효모 들 중 Debaryomyces vindobonensis GHY31-3 (NIBRFGC000503421), Pseudozyma alboarmeniaca CD23-5 (NIBRFGC000503422), Filobasidium stepposum SFG1-4 (NIBRFGC000503423), Aureobasidium caulivorum HD17-5 (NIBRFGC000503424), Metschnikowia noctiluminum HD29- 2 (NIBRFGC000503425), Papiliotrema anemochoreius NK2-12 (NIBRFGC000503426), Hannaella surugaensis DCH25-5 (NIBRFGC000503430), Microbotryozyma collariae DCH1-4 (NIBRFGC000503428), Rhodosporidiobolus lusitaniae DCH30-2 (NIBRFGC000503427), Wickerhamiella azyma DCH46-3 (NIBRFGC000503429)등 10균주들이 국내 미기록 효모들로 최종 선별되었다.
충청남도 금산군 진산면의 향신료 재배토양 58점에서 야생효모들을 분리, 동정한 결과 Table 1과 Table 2와 같이 모두 35종 58균주의 야생효모들을 분리, 동정하였다.
항산화 활성은 거의 없거나 10% 미만의 활성을 보였으나, Xanthine oxidase 저해 활성은 Filobasidium magnum SFG1-3가 28.6%로 높은 활성을 보였기 때문에 항통풍성 기능성 소재로 활용 가능성이 있음을 확인할 수 있었다. 이들 활성은 Han등[23]이 야생화에서 분리한 Sporobolomyces ruberrimus 121-Z-3 무세포추출물의 48.

후속연구

모든 미기록 효모들은 YPD 배지와 yeast extract–malt extracts (YM)배지에서 잘 자랐으며, Pseudozyma alboarmeniaca CD 23-5, Microbotryozyma collariae DCH1-4와 Wickerhamiella azyma DCH46-3 균주들은 비타민을 첨가하지 않은 YPD 배지에서도 모두 생육하였다. 특히 Wickerhamiella azyma DCH 46-3는 20% 포도당을 함유한 YPD 배지에서, Debaryomyces vindobonensis GHY31-3 균주는 5% NaCl을 함유한 YPD 배지에서 잘 자라는 특성을 지니고 있어 이들 효모들은 내당성과 내염성 효소 생산 등의 산업적인 이용에 매우 유용할 것으로 추정된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	지금까지 야생효모들은 어디에서 주로 분리, 동정되어 왔는가?	위와 같이 지금까지의 야생효모들은 주로 야생화들이나 산, 들, 공원 등의 토양과 부식물들로부터, 분리, 동정되어 왔다. 그러나, 향신료나 인삼 등의 특용작물 집단 재배지 토양은 인근 지역의 일반 농작물 재배지 토양들과 온도, 습도 등이 유사한 환경임에도 불구하고 이들 토양의 물성과 비옥도, 미네랄 및 유기물 함량차이와 재배작물 종류에 따라 독특한 미생물 종 다양성을 형성 할 것으로 생각된다.
	마늘, 생강등의 향신료들이나 인삼, 당귀 등의 약용작물들이 자라는 토양 주위로 야생효모들이 독특하게 분포하고 있을거라 생각한 이유는?	그러나, 향신료나 인삼 등의 특용작물 집단 재배지 토양은 인근 지역의 일반 농작물 재배지 토양들과 온도, 습도 등이 유사한 환경임에도 불구하고 이들 토양의 물성과 비옥도, 미네랄 및 유기물 함량차이와 재배작물 종류에 따라 독특한 미생물 종 다양성을 형성 할 것으로 생각된다. 특히 마늘, 생강등의 향신료들이나 인삼, 당귀 등의 약용작물들은 생육중에 직, 간접적으로 특유의 다양한 물질들을 생성하며 일부는 토양주변으로 분비하여 야생효모 등의 생물체들이 독특하게 분포할 것으로 추정된다.
	국내에 보고되지 않은 Debaryomyces vindobonensis GHY31-3, Pseudozyma alboarmeniaca CD23-5, Filobasidium stepposum SFG1-4, Aureobasidium caulivorum HD17-5, Metschnikowia noctiluminum HD29-2, Papiliotrema anemochoreius NK2-12, Hannaella surugaensis DCH25-5, Microbotryozyma collariae DCH1-4, Rhodosporidiobolus lusitaniae DCH30-2, Wickerhamiella azyma DCH46-3등 10균주의 미기록 효모들은 어떤 형태이며, 어떤 방식으로 증식하는가?	또한, 대둔산 일대 산림토양에서 46균주의 야생효모들을 분리하였고 이들 향신료 토양들과 산림 토양 등에서 분리한 야생효모들 중 아직까지 국내에 보고되지 않은 Debaryomyces vindobonensis GHY31-3, Pseudozyma alboarmeniaca CD23-5, Filobasidium stepposum SFG1-4, Aureobasidium caulivorum HD17-5, Metschnikowia noctiluminum HD29-2, Papiliotrema anemochoreius NK2-12, Hannaella surugaensis DCH25-5, Microbotryozyma collariae DCH1-4, Rhodosporidiobolus lusitaniae DCH30-2, Wickerhamiella azyma DCH46-3등 10균주의 국내 미기록 효모들을 선별하였다. 이들 미기록 균주들은 구형-타원형으로 출아, 분열법으로 영양 증식하였다. Filobasidium stepposum SFG1-4균주를 포함하는 5균주들은 포자를 형성하였고 Pseudozyma alboarmeniaca CD 23-5등 3 균주들은 비타민을 첨가하지 않은 YPD 배지에서도 모두 생육하였다.

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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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