초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
오염토양 및 목재에서 분리ㆍ동정된 미생물과 더불어 이 전에 직접 채집되어 이미 확보된 균주 중에서 난분해성 물질 분해에 우수한 균주를 선발하고, 이들의 분해 능력을 검정함과 동시에 기존에 PAHs 우수균주로 선발된 균주의 분해효소 유전자를 구명한다. 선발된 우수균주를 이용하여 PAHs의 분해 능력을 향상시키기 위한 리그닌 분해효소 유전자의 염기서열을 구명하고, 유전자를 발현하여 우수 유전자 균주를 개량하여 유전공학과 생물공학의 융합연구를 모색한다. 연구를 통해 검증된 우수 균주와 이들로 부터 발현된 효

□ 연구의 목적 및 내용
오염토양 및 목재에서 분리ㆍ동정된 미생물과 더불어 이 전에 직접 채집되어 이미 확보된 균주 중에서 난분해성 물질 분해에 우수한 균주를 선발하고, 이들의 분해 능력을 검정함과 동시에 기존에 PAHs 우수균주로 선발된 균주의 분해효소 유전자를 구명한다. 선발된 우수균주를 이용하여 PAHs의 분해 능력을 향상시키기 위한 리그닌 분해효소 유전자의 염기서열을 구명하고, 유전자를 발현하여 우수 유전자 균주를 개량하여 유전공학과 생물공학의 융합연구를 모색한다. 연구를 통해 검증된 우수 균주와 이들로 부터 발현된 효소에 의한 난분해성 물질의 분해를 실제 PAHs 오염토양에 적용함으로써 생물학적인 환경복원에서의 한계점 및 개선점을 파악하여 생태적인 복원기술의 도약을 추구하도록 한다.

□ 연구결과
(1) 균주 확보 및 우수균주 선발
총 120점의 국내 자생 백색부후균을 확보, 동정한 후 최종적으로 총 7점(Peniophora incarnata 5점, Phanerochaete sordida 2점)의 PAHs 분해 우수균주들을 선발하였다.

(2) 리그닌분해효소 활성 최적조건 정립
P. incarnata KUC8836을 이용해 조사한 결과, 0.5 g/L의 Tween 80을 첨가한 2% ME 배지에서 효소 활성이 가장 크게 향상되었고, PAHs 분해속도 또한 크게 증진되었다.

(3) 리그닌분해효소 유전자 구명
P. incarnata KUC8836의 laccase와 MnP 유전자를 탐색하고 각각의 염기서열을 구명하여 각각 pilc1, pimp1으로 명명하였다.

(4) 리그닌분해효소 유전자 발현 양상 분석
선발균주 7점을 대상으로 pyrene 분해시 MnP 유전자의 발현량을 측정하여 P. incarnata 5점에서 up-regulation이 일어남을 확인하였다.

(5) 리그닌분해효소 유전자의 이형발현
P. incarnata KUC8836의 MnP 유전자 pimp1을 Saccharomyces cerevisiae에 성공적으로 이형발현하였고, 형질전환체에서 MnP 활성이 유의하게 증진되었음을 확인하였다.

(6) 형질전환체를 이용한 PAH 분해
Tween 80과 MnP 형질전환체를 이용하여 2주 동안 6.5%의 anthracene을 분해하였고, 이를 통해 MnP의 세포외 분비를 확인하였다.

(7) 실제 PAHs 오염환경을 위한 저항성 테스트
오염환경에 적응하는 저항성테스트 결과 P. incarnata KUC10218이 77.9%의 저항성을 타나내 우수균주로 선발되었다.

(8) PAHs 분해 경로 파악 및 리그닌 분해효소 활성 연구
P. incarnata KUC10218를 이용한 pyrene 분해시 15일간 97% 이상의 분해능력을 나타냄과 동시에, 분해기간 중 발생된 중간산물 분석 및 리그닌 분해효소 활성과 효소 유전자발현으로 인한 분해기작을 확인하였다.

(9) 실제 PAHs 오염환경 복원
PAHs로 오염된 퇴적물에서의 우수균주로 인한 복원 및 PAHs 분해 능력을 확인하였다.

□ 연구결과의 활용계획
(1) 기타 오염으로 인한 다양한 오염토양 복원에 적용시킬 bioremediation 기술 이용
(2) 선별된 우수 미생물들의 기타 환경오염물질 분해 및 제거 미생물로서의 이용
(3) PAHs 오염물질의 선택적 분해에 따른 분해 미생물로서의 이용
(4) 우수한 LMEs(Lignin Modifying Enzymes)를 생산하는 백색부후균의 산업폐수와 각종 난분해성 물질 분해에의 이용
(5) 날로 증가하는 오염 물질 및 농산 부산물의 효율적 분해와 재활용을 위한 담자균류의 이용기술 및 소재화의 기초자료로서의 이용
(6) 국내 환경복원 사업에 관련 정보 제공 가능

( 출처 : 요약문 5p )

Abstract ▼

□ Purpose&contents
The intent of this study is to evaluate biodegradation ability and ligninolytic enzyme efficiency of selected excellent fungal strains against recalcitrant organic pollutants such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). And their degrading enzymes could be used for biodegra

□ Purpose&contents
The intent of this study is to evaluate biodegradation ability and ligninolytic enzyme efficiency of selected excellent fungal strains against recalcitrant organic pollutants such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). And their degrading enzymes could be used for biodegradation to be achieved via identification of gene expression mechanism and cloning technique. Furthermore, our study is also purposed to promote extension of remediation boundaries and to improve capability of bioremediation by fungi in detection of applicable technique for biological soil remediation.

□ Result
(1) Selection of potential PAHs-degrading fungi
Total 120 strains of indigenous white rot fungi were collected and identified, and seven strains were selected as potential PAHs-degrading fungi.

(2) Culture optimization for lignin-degrading enzyme production
Using Peniophora incarnata KUC8836, 2% ME medium with 0.5 g/L of Tween 80 was appeared to be the best culture condition by significantly increasing the activities of lignin-degrading enzymes and thus enhancing PAHs degradation rate.

(3) Investigation of lignin-degrading enzyme genes
A sequences of laccase and MnP genes from P. incarnata KUC8836 were identified and named pilc1 and pimp1, respectively.

(4) Investigation of expression pattern of lignin-degrading enzyme genes
Among the seven selected strains, up-regulation of MnP genes was found in five starins of P. incarnata when degrading pyrene.

(5) Heterogeneous expression of lignin-degrading enzyem
The MnP gene of P. incarnata, pimp1, was transferred to Saccharomyces cerevisiae, and MnP activity of the transformant was significantly increased.

(6) PAHs degradation using transformant
Using Tween 80 and MnP transformant, 6.5% of anthracene was degraded in two weeks demonstrating the extracellular secretion of MnP.

(7) Tolerance test against PAHs-contaminated condition
As the results of the tolerance test, P. incarnata KUC10218 was selected demonstrating to adapt for PAHs-contaminated condition.

(8) Degradation pathway of PAHs and ligninolytic enzymes
Pyrene was degraded over 97% within 15 days after the incubation of P. incarnata KUC10218, and intermediates were analyzed during the degradation of pyrene related with the ligninolytic enzyme activities and their gene expression.

(9) Remediation of PAHs-contaminated environment
Bioremeidation of PAHs-contaminated sediments was successfully operated by the selected fungus, and its degrading ability of PAHs was certainly observed.

□ Expected Contribution
(1) Application of the bioremediation technology to contaminated soil environments.
(2) Utilization of the selected fungi as microorganisms for degradation of pollutants
(3) Application of the selected fungi to selective degradation of PAHs
(4) Utilization of the LMEs (Lignin Modifying Enzymes) producing white rot fungi for degradation of industrial wastewater and recalcitrant substances.
(5) Provision of a database about utilizing basidiomycetes for degrading environmental pollutants and recycling agricultural wastes
(6) Provision of relevant information to domestic environmental remediation projects

( 출처 : SUMMARY 6p )

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 3연구계획 요약문 ... 4연구결과 요약문 ... 5 한글요약문 ... 5 SUMMARY ... 6연구내용 및 결과 ... 7 1. 연구개발과제의 개요 ... 7 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 8 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 12 5. 연구결과의 활용계획 ... 15 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 16 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 17 8. 참고문헌 ... 17 9. 연구성과 ... 19 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 21 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 21 12. 기타사항 ... 22별첨1 ... 23별첨2 ... 37끝페이지 ... 56