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문제 정의
- 본 연구는 국내 4계절의 환경조건에서도 생장하고 적용식물 근면과 밀접한 공생관계를 가지며 원할한 유기태 질소를 이용하고 최종 식물에게 무기태질소를 제공하는 기술개발이다. 이에 따라 우선적으로 근면 미생물을 선발하고 선발된 미생물을 적용식물의 근면에 접촉시켜 효율적으로 유기태 질소 이용도를 높이고자 한다.
- 본 연구는 하천에 생육하는 식물과 그 식물에 우점적으로 생장하는 미생물을 이용하여 유기태 질소와 무기태 질소를 효율적으로 제거하기 위한 기술을 개발하고자 하는 것이다. 먼저 적용하고자 하는 근면 미생물은 다양한 장소의 서식처를 선발하여 채집한 적용예정 식물에서 분리하고 그 중 유기태 질소를 잘 분해하는 근면 미생물을 순수 분리하였다.
- 이에 따라 근면 정착미생물을 이용하여 근면에서 원활한 유기태의 무기태 질소화를 위해 본 연구를 수행하였다.
- 이에 따라 우선적으로 근면 미생물을 선발하고 선발된 미생물을 적용식물의 근면에 접촉시켜 효율적으로 유기태 질소 이용도를 높이고자 한다.
제안 방법
- 질소감소량을 평가하였다. T. angwsZ汝)/z'a배양 후처 리 수에 남아 있는 총 질소(total nitrogen)의 함량을 확인하여 미생물 무처리 조건, 우수 흡착미생물 2가지로 처리조건에서 총 질소 감소율을 측정하였다. 각 실험구의 처리수를 수거하여 total nitrogen을 전처리기와 수질분석기 [DR2800(HARC)] 로 과황산염 흡수(Persulfhte Digestion) 법으로 분석하였다.
- 각각의 미생물을 순수 배양하여 7주간 조직배양용 영양제를 첨가한 배양기에서 생장시킨 T. angustifolia 을 이용하여 각각의 선발 미생물 우점율을 평가하였다. 배양기에서 7주간 배양한 T.
- 각각의 실험 용기에 잎과 뿌리의 생장이 활성화되어 있는 것으로 판단되는 T. angustifolia를 적용하고 그 후 뿌리가 구슬의 표면에 효율적으로 접촉되게 하기위해 구슬을 개별적으로 투입하여 식물지지체를 만들고 그 후 질소로 오염되어져 있는 자연 하천수를 200ml씩 넣어 실험장치를 준비하였다. 준비된 식물이 파종된 생장장치에 광합성과 생장의 효율성을 위해 140, 000Lux의 빛과 90%의 상대 습도 (relative humidity), 27°C3] 온도로 처리하였고 명암은 명암이 18/6시간이 되도록 3일간 배양하였다.
- 그 후 우점율이 높은 미생물을 선발하여 저장하며 이용하였다.
- 그 후 우점율이 높은 세균을 선택하여 실험에 이용하였으며 그 세균이 매디아에서 유기 질소원을 분해하도록 하여 고밀도의 세균을 선발하였다. 또한 T.
- 그리고 생체 중 별 질소처리율을 평가하기 위하여 실험에 사용한 T. angustifolia 이 생체 중을 각각 지하부와 지상부로 나누어 측정하여 전체 생체 중을 측정하였다. 측정된 생체중은 각 실험구의 1g당 질소제거율을 측정하기 위하여 질소 제거량을 생체 중으로 나누어 구하였다.
- angustifolia의 뿌리에 미생물이 제거된 상태가 필요하다. 따라서 본 발명에서는 식물에 영향을 주지 않고 식물의 뿌리의 세균을 제거하기 위하여 먼저 T. angustifolia와 뿌리를 증류수로 깨끗이 씻어 준비하고 75% 알코올 용액에 60초간 처리하여 근면에 흡착된 근권 미생물 들을 제거하고 2차 증류수로 3회 세척하고 그 후 자연건조 시킨 뿌리를 준비하였다.
- 세균을 선발하였다. 또한 T. aw池/히1‘a 뿌리에서 선발된 세균을 적용 대상 식물에 inoculation하여 다양하게 오염된 하천수에 적용한 후 7일 후 선발하여 미생물의 생태적 우점율을 재 평가하였다.
- 먼저 적용하고자 하는 근면 미생물은 다양한 장소의 서식처를 선발하여 채집한 적용예정 식물에서 분리하고 그 중 유기태 질소를 잘 분해하는 근면 미생물을 순수 분리하였다. 또한 분리 및 선택한 근면미생물을 적용식물의 근면에 효율적으로 흡착 증진시키기 위하여 적용식물의 근면에서 타 미생물을 제거하였고 그 후 순수 분리된 근면 미생물을 생장시켜 식물 뿌리에 흡착되도록 하여 우점화시켰다. 최종적으로 근면 미생물이 뿌리에 우점화된 식물을 하천에 식재하여 식물의 생장을 통해 수질이 정화되도록 하기위한 실험을 수행하였다.
- angustifolia 을 이용하여 각각의 선발 미생물 우점율을 평가하였다. 배양기에서 7주간 배양한 T. mjgwWbZz'a뿌리에 선발미생물을 각각의 농도로 접종하여 우점율이 높은 미생물을 재 선발하고 우점율을 평가한 후 초저온 냉동고에 저장하였다.
- 2일간 배양하였다. 배양된 미생물을 원심분리하여 상층 액을 버리고 pellet을 DDW로 3번 세척하여 배지내 포함된 영양성분을 제거하였다. 그 성분을 제거한 세균의 pellet 을 DDW에 넣어 O.
- 뿌리표면 살균 후 준비된 T. angustifolia이 뿌리를 제조된 현탁액에 넣어 27°C 배양기에서 6시간 정치 처리하여 근면 미생물이 뿌리에 흡착 및 우점화되도록 하였다.
- 뿌리 100g이 들어간 증류수 150ml를 강하게 25분간 shaking시 켜 근면에 붙어있는 미생물들을 뿌리에서 탈락 시 켰다. 전기에 탈락시킨 현탁액을 101, 102, 103, 104, 105 로 희석하여 그 중 103, 104, 105희석액을 미세한 옥수수가루배지(com meal agar) 에 200山씩 도말하였다. 이 고체배지를 20°C BOD 배양기에서 3일 이상 배양한 후 배양된 콜로니(colony)들을 각각 단일 콜로니 (sin않e colony) 별로 PDA에 생장시킨 후 순수분리하여 LA에 생장시켰다.
-
(8) 정수식물의 질소 제거율 측정
정수식물 배양 후 발생하는 처리수와 대조구를 이용하여 처리 수의 질소감소량을 평가하였다. T.
- angustifolia를 적용하고 그 후 뿌리가 구슬의 표면에 효율적으로 접촉되게 하기위해 구슬을 개별적으로 투입하여 식물지지체를 만들고 그 후 질소로 오염되어져 있는 자연 하천수를 200ml씩 넣어 실험장치를 준비하였다. 준비된 식물이 파종된 생장장치에 광합성과 생장의 효율성을 위해 140, 000Lux의 빛과 90%의 상대 습도 (relative humidity), 27°C3] 온도로 처리하였고 명암은 명암이 18/6시간이 되도록 3일간 배양하였다.
- 또한 분리 및 선택한 근면미생물을 적용식물의 근면에 효율적으로 흡착 증진시키기 위하여 적용식물의 근면에서 타 미생물을 제거하였고 그 후 순수 분리된 근면 미생물을 생장시켜 식물 뿌리에 흡착되도록 하여 우점화시켰다. 최종적으로 근면 미생물이 뿌리에 우점화된 식물을 하천에 식재하여 식물의 생장을 통해 수질이 정화되도록 하기위한 실험을 수행하였다.
- angustifolia 이 생체 중을 각각 지하부와 지상부로 나누어 측정하여 전체 생체 중을 측정하였다. 측정된 생체중은 각 실험구의 1g당 질소제거율을 측정하기 위하여 질소 제거량을 생체 중으로 나누어 구하였다.
대상 데이터
- 등이 있다. 본 실험에서는 다양한 환경에 적응이 용이하고 안정적인 정수식물 T. angustifolia을 이용하였다.
이론/모형
- angwsZ汝)/z'a배양 후처 리 수에 남아 있는 총 질소(total nitrogen)의 함량을 확인하여 미생물 무처리 조건, 우수 흡착미생물 2가지로 처리조건에서 총 질소 감소율을 측정하였다. 각 실험구의 처리수를 수거하여 total nitrogen을 전처리기와 수질분석기 [DR2800(HARC)] 로 과황산염 흡수(Persulfhte Digestion) 법으로 분석하였다.
성능/효과
- Azotobacter속과 HD-1 의 특징을 비교한 결과 생리 생태조사에서 거의 유사 했으나 必속의 경우 근권에서 생장하지 않는 특징이 있으므로 동일한 균이라 볼수 없었다.
- T. 立九to뿌리에 근면 미생물을 흡착시킨 조건에서 총 질소 제거율이 대조구에 비해 높았는데 특히 세균 DH-1 에서 대조구에비해 46% 더 효율이 좋은 것으로 나타나 급격한 세균의 밀도증가가 있었음이 확인되었다.
- 결과에 의한 애기부들(T angustifolidy을 비롯하여 부들 (、T. orientalis), 노랑꽃 창포(丄 pseudoacorus), 연(N. nuci- ferd), 달뿌리풀 (P. japonica), 갈대(P. communis) 등의 정수식물에도 오염물질을 잘 분해하는 미생물을 식물 뿌리에 처리하여 식재하면 비슷한 효과가 있을 것으로 사료된다. (특허출원번호 10-2009-0083491)
- 속과 DH-1 의 특징비교에서 DH-1 은 41°C생장되지 않고 형광콜로니가 없으며 sucrose levan이 negative이고 gelatine은 positive이며 arginine은 negative 였다. 따라서 Pseudomonas ■와는 큰 차이를 보였으며 P. =Zwrz‘와 gelatine 반응의 차이는 보였으나 P. 改 z/Zzerz■와 거의 유사하였다.
- 따라서 기존의 방법인 식물만 식재하여 처리하는 것보다 오염물질을 잘 분해하는 미생물을 식물의 뿌리에 처리하여 식재할 경우 더욱 수질정화 효과가 좋은 것으로 나타났다.
- 나타났다. 따라서 당사에서 선발된 근면정착에 따른 질소 처리 세균의 명명은 P. stutzeri DH-1 으로 명 명 하였다.
- 따라서 전체 동정결과 본 DH-1 의 세균을 동정한 결과 가장 유사성 이 높은 세균의 종속은 P- stutzeri로 나타났다. 따라서 당사에서 선발된 근면정착에 따른 질소 처리 세균의 명명은 P.
- stutzeri DH-1 의 경우 근면에 흡착함으로써 motility가 현저히 떨어지며 이와 동시에 근면에 흡착할수 있는 물질을 나타내어 효과적인 근면 정착 및 유기질소 효율이 높은 것이 아닌가 생각 된다. 따라서, 본 결과와 같이 P- stutzeri DH-1 의 유기질소 제거는 대조구 대비 약 50%정도의 유기질소 제거 효과가 나타남에 따라 기존의 근권 미생물에 의해 유기질소를 제거하는 것 보다는 본 기술에서 개발된 근면정착 할 수 있는 미생물로써 효율적으로 유기질소를 이용하여 수질을 자연적으로 정화시킬 수 있었다.
- 그러나 더욱 확실한 ID를 위해서는 P- stutzeri DH-1 의 유전자 검정을 통하여 효율적으로 identification하는 방법을 적용하여야 할 것이다. 또한 세균 DH-19 미생물이 T. angustifolia 근면에 적용되어 있을 경우은 15%의 유기질소 분해도를 나타내었고 P. stutzeri DH-1 를 근면에 적용할 경우에는 49%이상의 유기질소 제거 효과가 나타내었다. 뿌리에 흡착하지 않은 경우 두세균은 세균 생장율이 유사했으나 식물에 적용시킬 경우 P.
- 본 연구에서 사용된 세균을 identification하기 위해 먼저 형태학적 및 생리학적 계통으로 실험한 결과 그 균은 P. stutzeri DH-1 으로 판정되었다. 그러나 더욱 확실한 ID를 위해서는 P- stutzeri DH-1 의 유전자 검정을 통하여 효율적으로 identification하는 방법을 적용하여야 할 것이다.
- 생체 중 1g당 질소제거율은 대조구에 비해 세균 DH-1 미생물이 49% 효율이 더 좋았으며 세균 DH-19 미생물은 15% 더 효율이 좋은 것으로 확인되었다.
- 얻었다. 이 미생물은 형태적으로 구형과 막대형, 분열조건으로는 2분열, gram test에서는 negative로 나타났으며 기타 화학 유기영양생물; 임의 혐기성, 과산화수소분해 등으로 identification 했을 때는 Pseudomonas목으로 분류되며 colony의 노랑색과 움직임으로 판단했을때 I섭eudommadaceae과와 Azotobacteraceae 과로 identification되어 진다. 먼저 Pseudomonadaceae 과에서 생장조절물질이 필요 없으므로 Pseudomonas spp.
- 이상의 결과에 따라 하천의 오염도를 감소시키는 기존의 방법으로 하천에 자연적 흡착미생물을 기진 식물만 하천에 식재하여 처리하는 것보다 오염물질을 잘 분해하는 미생물을 적용식물의 뿌리에 처리하여 식재하면 더욱 수질 정화 효과가 좋은 것으로 판단된다.
후속연구
- stutzeri DH-1 으로 판정되었다. 그러나 더욱 확실한 ID를 위해서는 P- stutzeri DH-1 의 유전자 검정을 통하여 효율적으로 identification하는 방법을 적용하여야 할 것이다. 또한 세균 DH-19 미생물이 T.
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