[논문]Chlorella sp. MF1907의 광합성 활성에 미치는 다양한 종속영양세균의 영향

노영진; 정소연; 김태관

doi:10.48022/mbl.2009.09001

Chlorella sp. MF1907의 광합성 활성에 미치는 다양한 종속영양세균의 영향
Effects of Different Heterotrophic Bacteria on Phototrophic Activity of Chlorella sp. MF1907 원문보기

Microbiology and biotechnology letters = 한국미생물·생명공학회지, v.49 no.1, 2021년, pp.101 - 110

노영진 (부산대학교 미생물학과) , 정소연 (부산대학교 미생물학과) , 김태관 (부산대학교 미생물학과)

초록
AI-Helper

다양한 환경에서 미세조류와 종속영양세균(heterotrophic bacteria) 사이의 상호작용은 일반적이다. 본 연구에서는 미세조류 Chlorella sp. MF1907와 서로 다른 속(genus)에 속하는 31종의 종속영양세균을 공배양(co-culture)하여 MF1907의 광합성 활성에 미치는 종속영양세균의 영향을 규명하였다. 6종의 종속영양세균(Agromyces, Rhodococcus, Sphingomonas, Hyphomicrobium, Rhizobium, Pseudomonas)은 MF1907의 광합성 활성을 증가시켰으며(p < 0.05), 12종의 종속영양세균(Burkholderia, Paraburkholderia, Micrococcus, Arthrobacter, Mycobacterium, Streptomyces, Pedobacter, Mucilaginibacter, Fictibacillus, Tumebacillus, Sphingopyxis, Erythrobacter)은 MF1907의 광합성 활성을 저해하였다(p < 0.05). 종속영양세균 중 MF1907의 광합성 활성에 유의미한 효과(positive, negative, neutral)를 나타낸 16종을 선택하여 MF1907의 종속영양에서 독립영양으로의 활성 전환에 미치는 이들의 영향을 평가하였다. 8종의 종속영양세균은 공배양 결과와 동일하게 MF1907의 종속영양에서 독립영양으로의 활성 전환에 영향을 미쳤다. 하지만 나머지 8종은 공배양 결과와 MF1907의 종속영양에서 독립영양으로의 활성 전환에 미치는 결과가 반대를 나타내었다. 공배양과 활성 전환 실험 모두에서 일관되게 Pseudomonas와 Agromyces는 MF1907의 광합성 활성을 강하게 증가시켰으며(p < 0.05), Burkholderia, Streptomyces, Erythrobacter는 MF1907의 광합성 활성을 강하게 저해하였다(p < 0.05). 본 연구 결과는 다양한 종속영양세균과 미세조류 사이의 상호작용 이해를 도모하고 종속영양세균을 활용하여 자연 환경과 공정 시스템에서 미세조류의 바이오매스를 조절할 수 있음을 시사한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Interactions between microalgae and heterotrophic bacteria are common in natural environments. This study investigated the effect of heterotrophic bacteria on the activity of the photosynthetic eukaryotic alga Chlorella sp. MF1907 when cocultured. A total of 31 heterotrophic bacterial isolates belonging to different genera were cocultured with MF1907. Interactions of the alga with Agromyces, Rhodococcus, Sphingomonas, Hyphomicrobium, Rhizobium, and Pseudomonas were positive, while those with Burkholderia, Paraburkholderia, Micrococcus, Arthrobacter, Mycobacterium, Streptomyces, Pedobacter, Mucilaginibacter, Fictibacillus, Tumebacillus, Sphingopyxis, and Erythrobacter were negative (p < 0.05). A turnover experiment demonstrating a switch from heterotrophic to autotrophic activity of MF1907 was performed using 16 isolates exhibiting apparent effects (positive, negative, or neutral). Compared with the results of the coculture experiment, eight isolates exhibited the same outcomes, while the others did not. Consistently, Pseudomonas and Agromyces showed a remarkable positive effect on MF1907 activity, and Burkholderia, Streptomyces, and Erythrobacter had a marked negative effect. Our results suggest that it may be possible to use the isolates for controlling populations of microalgae in natural and engineered environments.

주제어

표/그림 (7)

표 Table 1. List of heterotrophic bacteria isolated from various environments.
그림 Fig. 1. Activity and growth of Chlorella sp. MF1907 under phototrophic and heterotrophic conditions. (A) CO₂ assimilation of MF1907 at different CO₂ concentrations; (B) CO₂ production of MF1907 at different glucose concentrations; (C) growth of MF1907 at different CO₂ concentrations; (D) growth of MF1907 at different glucose concentrations.
그림 Fig. 2. CO₂ assimilations of co-cultures. Chlorella sp. MF1907 and Agromyces sp. FS01, Pseudomonas sp. MF13, Streptomyces sp. FS04, or Tumebacillus sp. FS08 were mixed at a ratio of 1:9 (n= 3).
그림 Fig. 3. Comparison of CO₂ assimilation ratios of 1:9 cocultures (relative to control). Chlorella sp. MF1907 was mixed with each bacterium at a ratio of 1:9 (n= 3).
그림 Fig. 4. Comparison of CO₂ assimilation ratios of 1:99 cocultures (relative to control). Chlorella sp. MF1907 was mixed with each bacterium at a ratio of 1:99 (n= 3).
그림 Fig. 5. Comparison of CO₂ assimilation ratios of 1:9 co-cultures (relative to control) when Chlorella sp. MF1907 shifted from heterotrophy to autotrophy (turnover experiment). MF1907 was mixed with each bacterium at a ratio of 1:9 (n= 3).
그림 Fig. 6. Relationship among the effects of heterotrophic bacteria in 1:9, 1:99 and turnover experiments. (A) 1:9 ratio vs. 1:99 ratio; (B) 1:9 ratio vs. turnover; and (C) 1:99 ratio vs. turnover.

참고문헌 (28)

Metting F. 1996. Biodiversity and application of microalgae. J. Ind. Microbiol. 17: 477-489.
Spolaore P, Joannis-Cassan C, Duran E, Isambert A. 2006. Commercial applications of microalgae. J. Biosci. Bioeng. 101: 87-96.

상세보기
Pulz O, Gross W. 2004. Valuable products from biotechnology of microalgae. Appl. Microbiol. Biotechnol. 65: 635-648.

상세보기
Ahmad A, Yasin NM, Derek C, Lim J. 2011. Microalgae as a sustainable energy source for biodiesel production: a review. Renew. Sust. Energ. Rev. 15: 584-593.

상세보기
Lv J-M, Cheng L-H, Xu X-H, Zhang L, Chen H-L. 2010. Enhanced lipid production of Chlorella vulgaris by adjustment of cultivation conditions. Bioresour. Technol. 101: 6797-6804.

상세보기
Li T, Zheng Y, Yu L, Chen S. 2014. Mixotrophic cultivation of a Chlorella sorokiniana strain for enhanced biomass and lipid production. Biomass Bioenerg. 66: 204-213.

상세보기
Xie T, Sun Y, Du K, Liang B, Cheng R, Zhang Y. 2012. Optimization of heterotrophic cultivation of Chlorella sp. for oil production. Bioresour. Technol. 118: 235-242.

상세보기
Lee J, Cho D-H, Ramanan R, Kim B-H, Oh H-M, Kim H-S. 2013. Microalgae-associated bacteria play a key role in the flocculation of Chlorella vulgaris. Bioresour. Technol. 131: 195-201.

상세보기
Mouget J-L, Dakhama A, Lavoie MC, de la Noue J. 1995. Algal growth enhancement by bacteria: is consumption of photosynthetic oxygen involved? FEMS Microbiol. Ecol. 18: 35-43.

상세보기
Yao S, Lyu S, An Y, Lu J, Gjermansen C, Schramm A. 2019. Microalgae-bacteria symbiosis in microalgal growth and biofuel production: a review. J. Appl. Microbiol. 126: 359-368.

상세보기
Guo Z, Tong YW. 2014. The interactions between Chlorella vulgaris and algal symbiotic bacteria under photoautotrophic and photoheterotrophic conditions. J. Appl. Phycol. 26: 1483-1492.

상세보기
Croft MT, Lawrence AD, Raux-Deery E, Warren MJ, Smith AG. 2005. Algae acquire vitamin B 12 through a symbiotic relationship with bacteria. Nature 438: 90-93.

상세보기
Kim H-J, Choi Y-K, Jeon HJ, Bhatia SK, Kim Y-H, Kim Y-G, et al. 2015. Growth promotion of Chlorella vulgaris by modification of nitrogen source composition with symbiotic bacteria, Microbacterium sp. HJ1. Biomass Bioenerg. 74: 213-219.

상세보기
Mujtaba G, Rizwan M, Lee K. 2017. Removal of nutrients and COD from wastewater using symbiotic co-culture of bacterium Pseudomonas putida and immobilized microalga Chlorella vulgaris. J. Ind. Eng. Chem. 49: 145-151.

상세보기
Goncalves AL, Pires JC, Simoes M. 2016. Wastewater polishing by consortia of Chlorella vulgaris and activated sludge native bacteria. J. Clean. Prod. 133: 348-357.

상세보기
Luo J, Wang Y, Tang S, Liang J, Lin W, Luo L. 2013. Isolation and identification of algicidal compound from Streptomyces and algicidal mechanism to Microcystis aeruginosa. PLoS One 8: e76444.

상세보기
Zhang B, Cai G, Wang H, Li D, Yang X, An X, et al. 2014. Streptomyces alboflavus RPS and its novel and high algicidal activity against harmful algal bloom species Phaeocystis globosa. PLoS One 9: e92907.

상세보기
Perales-Vela HV, Garcia RV, Gomez-Juarez EA, Salcedo-Alvarez MO, Canizares-Villanueva RO. 2016. Streptomycin affects the growth and photochemical activity of the alga Chlorella vulgaris. Ecotox. Environ. Safe 132: 311-317.

상세보기
Zheng N, Ding N, Gao P, Han M, Liu X, Wang J, et al. 2018. Diverse algicidal bacteria associated with harmful bloom-forming Karenia mikimotoi in estuarine soil and seawater. Sci. Total Environ. 631: 1415-1420.

상세보기
Mayo AW, Noike T. 1994. Effect of glucose loading on the growth behavior of Chlorella vulgaris and heterotrophic bacteria in mixed culture. Water Res. 28: 1001-1008.

상세보기
Heredia-Arroyo T, Wei W, Hu B. 2010. Oil accumulation via heterotrophic/mixotrophic Chlorella protothecoides. Appl. Biochem. Biotechnol. 162: 1978-1995.

상세보기
Berthold DE, Shetty KG, Jayachandran K, Laughinghouse IV HD, Gantar M. 2019. Enhancing algal biomass and lipid production through bacterial co-culture. Biomass Bioenerg. 122: 280-289.

상세보기
Somdee T, Sumalai N, Somdee A. 2013. A novel actinomycete Streptomyces aurantiogriseus with algicidal activity against the toxic cyanobacterium Microcystis aeruginosa. J. Appl. Phycol. 25: 1587-1594.

상세보기
Waksman SA, Reilly HC, Johnstone DB. 1946. Isolation of streptomycin-producing strains of Streptomyces griseus. J. Bacteriol. 52: 393-397.

상세보기
Qian H, Li J, Pan X, Sun Z, Ye C, Jin G, Fu Z. 2012. Effects of streptomycin on growth of algae Chlorella vulgaris and Microcystis aeruginosa. Environ. Toxicol. 27: 229-237.

상세보기
Jeong S-Y, Cho K-S, Kim TG. 2014. Density-dependent enhancement of methane oxidation activity and growth of methylocystis sp. by a non-methanotrophic bacterium Sphingopyxis sp. Biotechnol. Rep. 4: 128-133.

상세보기
Liang Y, Sarkany N, Cui Y. 2009. Biomass and lipid productivities of Chlorella vulgaris under autotrophic, heterotrophic and mixotrophic growth conditions. Biotechnol. Lett. 31: 1043-1049.

상세보기
Kim S, Park J-E, Cho Y-B, Hwang S-J. 2013. Growth rate, organic carbon and nutrient removal rates of Chlorella sorokiniana in autotrophic, heterotrophic and mixotrophic conditions. Bioresour. Technol. 144: 8-13.

상세보기

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증