초록 ▼

총 연구기간 36개월 동안 본 연구를 통하여 의도적 또는 비의도적으로 농업환경에 잔류하는 유기오염물질들의 복합독성을 밝혀 이들이 농업생태계에 미치는 영향을 규명하였다. 본 연구를 위하여 육상생태계의 독성평가시험 종인 줄지렁이(Eisenia fetida)를 사용하였고, 개별 독성물질의 줄지렁이에 대한 독성을 평가하였다. 줄지렁이에 대하여 농약을 국소처리 하였을 때, carbaryl을 제외한 시험물질의 독성은 endosulfan(END) > carbofuran > chlorpyifos (CHL)> propoxur > captan > p

총 연구기간 36개월 동안 본 연구를 통하여 의도적 또는 비의도적으로 농업환경에 잔류하는 유기오염물질들의 복합독성을 밝혀 이들이 농업생태계에 미치는 영향을 규명하였다. 본 연구를 위하여 육상생태계의 독성평가시험 종인 줄지렁이(Eisenia fetida)를 사용하였고, 개별 독성물질의 줄지렁이에 대한 독성을 평가하였다. 줄지렁이에 대하여 농약을 국소처리 하였을 때, carbaryl을 제외한 시험물질의 독성은 endosulfan(END) > carbofuran > chlorpyifos (CHL)> propoxur > captan > propoxur 순으로 측정되었다. 농약에 노출된 줄지렁이의 acetylcholinesterase(AChE)의 활성은 carbaryl, carbofuran, propoxur 처리구에서 감소하였다. CHL와 END는 줄지렁이의 AChE 활성에 영향을 미치지 않았다. 또한, 시험농약들은 줄지렁이의 carboxylesterase(CE)의 활성에도 영향이 없었다. SELDI-TOF MS를 이용하여 농약에 노출된 줄지렁이는 총 42개의 저분자 단백질들의 발현이 상이하였다. 5429.45 질량(m/z)을 지닌 단백질이 END을 제외한 모든 처리구에서 증가하였고, 5696.29 질량의 단백질은 CHL 및 END 처리구에서는 변화가 없었던 반면에 다른 농약의 처리구에서는 모두 감소하였다. 9876.53의 질량을 지닌 단백질은 CHL 및 END 처리구에서는 변화가 없던 반면 다른 모든 처리구에서는 증가하였다. 이외에도 13475.36의 질량을 지닌 단백질은 captan 처리구를 제외한 모든 농약 처리구에서 감소하였다. 따라서 5429.45, 5696.29, 9876.53, 13475.36의 질량을 지닌 단백질들은 농약에 대한 바이오마커로서 활용가능하다고 사료된다. 줄지렁이에 대한 다환방향족탄화수소(PAH)의 독성은 시험 물질 5종 중 phnanthrene(PHN)이 가장 강하게 나타났으며, 다음으로 Fluorene(FLU)의 강한 독성을 보였다. 다른 PAH 시험물질들은 1000 mgL^-1 농도 수준에서 독성이 측정되지 않았다. CE 활성은 전체 PAH 물질 처리구에서 감소하였고 AChE 활성 또한 PHN 및 FLU에 의하여 강하게 저해되었다. 따라서 AChE 활성억제는 PHN 및 FLU의 독성기작 중 하나로서 생각된다. 총 54개의 저분자 단백질이 PAH 처리에 의하여 상이하게 발현하였고 16,174 질량의 단백질만이 FLU, PHN, fluoranthene에 노출된 줄지렁이에서만 관측되었다. 시험농약 중 가장 독성이 강한 END와 PAH 물질의 복합독성을 구명하기 위하여 시험토양을 이용한 독성평가를 실시하였다. 시험토양에서 LC₅₀값을 얻은 후 이 농도 수준에서 첫 번째 조합으로 END와 FLU를 동시에 줄지렁이에 처리하였고 두 번째 조합으로 END와 PHN을 동시에 처리하였다. 이들 복합물질이 나타내는 복합독성의 성격을 구명하기 위하여 줄지렁이에 대한 독성작용이 상이하다는 가정을 세웠고 독성 값을 분석한 결과 두 PAH 물질에 대한 END의 첨가는 두 PAH 물질의 독성작용을 상승시킨다는 사실을 발견할 수 있었다. FLU에 대한 END의 첨가는 FLU 독성을 약 20% 상승시켰고, PHN에 대한 END의 첨가는 23.5%의 독성상승효과를 유도하였다. 따라서, END과 FLU 및 PHN이 함께 존재하는 곳에서 복합독성은 발생할 수 있으며 이는 세계에서 처음으로 보고하는 연구결과이다. 그러나 독성을 나타내지 않았던 다른 시험 PAH 물질에 대해서는 END의 첨가로 인한 복합독성은 관찰되지 않았다. 각각의 복합물질 처리구에서 Glutathione S-transferase의 활성은 증가하였고, Heat shock protein 70 (HSP70) 유전자의 발현 또한 각각의 처리구에서 증가하였다. 단백질을 MALDI-TOF MS/MS로 분석한 결과, PHN 및 END가 동시에 처리된 처리구의 줄지렁이에서 총 30개의 발현량이 상이한 단백질을 측정하였으며 이 중 4677.74, 7557.26, 3239.68 질량 값을 지닌 단백질들이 2배 이상 발현의 증감을 나타내었다. 마지막으로 PHN 및 END 복합물질 처리구의 줄지렁이의 지질을 MALDI-TOF MS/MS로 분석한 결과, 131종 이상의 지질이 생성에 차이를 보였다. 이 중 774.58, 510.27, 482.25 질량을 지닌 지질들은 복합물질에 노출된 후 적어도 6배 이상 증가하였다. 이들 모두 인지질로서 동정되었으며 구조식은 C₄₂H₆₅NO₁₀P, C₂₃H₄₅NO₉P, C21H41NO9P이었고 이들은 PS(36:8), LPS(17:0), LPS(15:0)로 알려진 물질들이었다. 상이하게 발현된 단백질 및 인지질들은 복합독성이 유발되는 환경에서 중요한 바이오마커로서 환경영향평가에 사용될 수 있다.

(출처 : Ⅰ. 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 3
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 4
• 1. 연구과제의 개요 ... 4
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 4
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 4
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• 참고문헌 ... 7
• Ⅲ. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 9