[보고서]유해 미세조류-미생물, 바이러스 분리, 배양 및 상호작용 연구

오희목

보고서 정보

주관연구기관

한국생명공학연구원
Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology

연구책임자

오희목

참여연구자

안치용 , 김희식 , 이형관 , 최영순 , 고소라 , 조대현 , 안키타 , 천성준 , 이준우 , 오형석 , 이창수 , 조수형

보고서유형

1단계보고서

발행국가

대한민국

언어

한국어

발행년월

2017-12

과제시작연도

2017

주관부처

과학기술정보통신부
Ministry of Science and ICT

등록번호

TRKO201900022465

과제고유번호

1711048306

사업명

해양극지기초원천기술개발

DB 구축일자

2020-07-29

키워드

유해 미세조류.담수.살조미생물.바이러스.수질모니터링.생물다양성.영양염류.독소.융합오믹스.Harmful algae.Integraed water.Algicidal.Virus.Water monitoring.Microbe diversity.Nutrient limit.Toxin.Integrated Omics.

표 BIET 기반 유해 미세조류 연구개요
표 남조류 strain별 환경요인에 따른 독성의 차이 비교(J. M. Rinta-Kanto 2007)
표 1997-2012년 사이 대청호에서 조류주의보 발령횟수 및 발령일수. (약자: Dae, 대청호; Hoe, 호남; Choo, 추동; Moon, 문의)(이 2013)
표 주요 담수 유해 미세조류 대발생 제어 방법 및 실용화의 문제점
표 중국 Erhai 호수에서의 Microcystis genotype의 다양성 및 변화에 대한 연구 (Song 2015)
표 본 과제에서 제안한 3가지 차별적인 요소
표 환경/분자/생태 통합분석을 통한 유해조류 예측 및 제어의 연구 흐름도 (HAB: harmful algal bloom)
표 수역의 대통합적 이해
표 국내에서 남조류 녹조 관련 주요 논문 발표자(빨간 동그라미가 본 연구실 발표논문)
표 SCOPUS 검색 기반 담수 유해 미세조류 논문 게재 현황 및 각 나라 별 논문 발표 현황
표 제목, 초록, 항목에서 Hamful and Alga* 로 검색 된 특허맵 분포
표 OECD에 의한 영양상태의 구분 및 기준치(단위: μg/L)
표 UN에 의한 영양상태의 구분 및 기준치(단위: μg/L)
표 WHO (2006)의 유해조류 관리기준
표 광합성 특성 규명, Measurement of chlorophyll fluorescence by the saturation pulse method
표 미생물 분리 방법 모식도
표 해수 및 담수 샘플링 정점
표 CTD에 의한 정확한 수온, 염분 및 Chl-a 농도 측정 및 monitoring
표 Manifold and funnel based vacuum system was used to collect total seawater. 0.22㎛ filter paper was used to collect microbes in the seawater
표 Peristaltic pump and filter holders equipped with different filters (from left to right 20μm, 3μm, and 0.22μm filters) were used to collect different size of microbes in the seawater
표 deep-sequencing data analysis workflow and programs
표 담수 3지점 (물금 상류/하류 및 을숙도 담수)과 기수 1지점 (을숙도 기수)
표 수질인자 분석, 영양염류 농도분석, 현미경을 이용한 남조류 계수
표 BG11, R2A 평판배지를 이용한 남조류 및 미생물 분리
표 16S rRNA 유전자 증폭을 위한 프라이머 정보
표 Clear zones formed in spotting plaque assay
표 Type of Viral genome
표 Components of the Virome that can be characterized by metagenomic sequencing
표 해양 유해미세조류 순수배양
표 전기영동 확인결과 (M : marker, 1 : Alexandrium tamarense, 2 : Cochlodinium polykrikoides)
표 염기서열 분석 결과
표 Isolated Microcystis sp. strains genotype and characteristics. *Strains belonging to A2 possessed mcyD, B, and A genes
표 Microscopic images of isolated Microcystis strains
표 Neighbor-joining cpc gene phylogenetic tree of Microcystis. New stains isolated in this study were marked with red color. Sequences obtained from Daechung lake were marked with either blue or green color. Stains possessing mcy genes are shown in orange rectangles
표 Phycobilisome composition and relative amount per DCW of Microcystis isolates
표 PI curve and Fv/Fm of Microcystis isolates
표 Photosynthetic characteristic of Microcystis isolates
표 The list of bacterial strains isolated from Microcystis (Isolate ID) and their closest strains reported in previous studies
표 Neighbour-joining phylogenetic tree of bacterial isolates. Bootstrap values (expressed as percentages of 1000 replications) ≥50% are shown at branch points. Bar, 0.05 substitutions per nucleotide position. Bacteria belonging to the same genus were clustered together with the genus name on their right side
표 Neighbour-joining phylogenetic tree of novel strains isolated from Microcystis. New isolates were marked with red color. Bootstrap values (expressed as percentages of 1000 replications) ≥50% are shown at branch points. Bar, 0.02 for upper and 0.005 for bottom phylogenetic tree substitutions per nucleotide position
표 Bacterial communities of Microcystis strain except Microcystis portion
표 분리된 미생물 실험 방법 모식도
표 Alexandrium tamarense 운동성에 영향을 주는 박테리아 선별
표 Cochlodinium polykrikoides 운동성에 영향을 주는 박테리아 선별
표 클로로필 농도 및 카로테노이드 농도 측정 방법 모식도
표 Alexandrium tamarense에 살조미생물 처리 후, 클로로필 및 카로테노이드의 농도 변화
표 (A) Alexandrium tamarense의 정상세포 현미경 사진, (B) 세포막이 파괴되면서 갈색의 세포질이 유출되는 사진, (C) 세포막만 관찰된 사진
표 배양여액의 살조효과 비교
표 다른 미세조류 종들과의 살조효과 비교
표 Cochlodinium tamarense에 살조미생물 처리 후, 클로로필의 농도 변화
표 (A) Cochlodinium polykrikoides의 정상세포 (B) 세포막이 완전히 파괴되면서 세포질이 밖으로 나와 분해되는 사진
표 살조미생물 (M22A4M) 처리 후, 세포막이 파괴되면서 세포질이 밖으로 나와 분해되는 사진
표 살조미생물 (M32A2MR9) 처리 후, 세포막이 파괴되면서 세포질이 밖으로 나와 분해되는 사진
표 다른 미세조류 종들과의 살조효과 비교
표 분석에 사용한 화합물 리스트
표 KIOST-B2 화합물 처리 후, 세포변화 관찰
표 담수 시료 채취 정점
표 담수 환경 인자 측정 결과
표 Bacterial community compositions at class level in fresh water
표 Bacterial community compositions w/o Cyanobacteria (Class level), Cyanobacteria community composition (OTU)
표 Heatmap constructed with top 10 most abundant families in each sample
표 Non-metric multidimensional scaling (NMDS)
표 Diversity indices
표 Association network constructed with bacterial OTUs, environmental parameters A) based on Spearman
표 Sub-association network constructed with bacterial OTUs, environmental parameters
표 Microcystis sp. (OUT00002)와 상관관계를 보이는 OTUs의 sub-network
표 Classification and relative abundance of nodes correlated to OTU00002 (bloom-causing Microcystis) in association network based on Spearman and Pearson coefficient
표 Abiotic 환경인자
표 Fluctuation of Phytoplankton populations from month to month
표 Shannon diversity index
표 Bacterial community compositions (Class level)
표 Heatmap constructed with top 10 most abundant families in each sample
표 Non-metric multidimensional scaling (NMDS)
표 Distance-based Redundancy analysis (db-RDA)
표 담수 3지점(물금 상류/하류 및 을숙도 담수)과 기수 1지점(을숙도 기수)
표 남조류 Anabaena의 광학현미경 사진
표 남조류 Microcystis의 광학현미경 사진
표 미생물 분리 및 배양과정
표 순수 분리된 공생미생물의 계통분류학적 분석
표 M. aeruginosa의 고체배지 lawn 준비 및 바이러스 농축액에 의한 plaque 확인
표 Neighbour-joining phylogenetic tree based on 16S rRNA gene sequences, showing the relationship between strain BK-30 and other representatives of the family Comamonadaceae. Bootstrap values ( >70 % ) based on 1,000 resamplings are shown above nodes for the neighbour-joining and below nodes for the maximum-likelihood and maximum parsimony methods, respectively. Filled circles indicate that the corresponding nodes were recovered by all treeing methods. Open circle indicates that the corresponding node was recovered by the neighbour-joining and maximum-likelihood methods
표 Neighbour-joining phylogenetic tree based on 16S rRNA gene sequences, showing the relationship between strain IMCC9565T and other representatives of the order Rhodobacterales. Bootstrap values (>70 %) based on 1000 resamplings are shown above nodes for the neighbour-joining and below nodes for the maximum-likelihood and maximum parsimony methods, respectively. Filled circles indicate that the corresponding nodes were recovered by all treeing methods. Open circle indicates that the corresponding node was recovered by the neighbour-joining and maximum-likelihood methods
표 Neighbour-joining phylogenetic tree based on 16S rRNA gene sequences, showing the relationship between strain BK-2 and other representatives of the family Flavobacteriaceae. Bootstrap values (>70 %) based on 1000 resamplings are shown above nodes for the neighbour-joining and below nodes for the maximum-likelihood and maximum parsimony methods, respectively. Filled circles indicate that the corresponding nodes were recovered by all treeing methods. Open circle indicates that the corresponding node was recovered by the neighbour-joining and maximum-likelihood methods
표 Isolation of genomic DNA from BK30P
표 RFLP analysis of DNA sample extracted from isolated phage
표 Transmission electron micrographs of bacteriophage BK30P particles
표 Transmission electron micrographs of bacteriophage BK2P particles
표 Transmission electron micrographs of bacteriophage P9565 particles
표 Genome statistics
표 Phylogenetic tree showing the relationship of Macromonas phage BKP (shown in bold) and other phages or prophages. Phylogenetic tree highlighting the relationship of phage BK30P infecting Macromonas sp. BK30 with representatives of the families Myoviridae. Sequences of DNA polymerase I (polA) collected from NCBI were aligned using CLUSTALW software, with Bacillus phage SPO1 (NC011421.1) as an outgroup. The phylogenetic tree was generated using the neighbor-joining method implemented in MEGA6
표 Genome map of Macromonas phage BK30P. Total length of genome is 43,064 bp and functional modules are indicated by color (Green: structure; Blue: DNA packaging; Red: DNA replication Gray: hypothetical protein)
표 Genome map of Macromonas phage BK30P. From outside to the center genes on forward strand, GC content, GC skew
표 Analysis of cyanobacteria/microbial community structure (phylum level)
표 Analysis of cyanobacteria/microbial community structure (class level)
표 UPGMA phylogenetic tree of pyrosequencing reads
표 Analysis of cyanobacteria/microbial community structure (phylum level)
표 Analysis of cyanobacteria/microbial community structure (class level)
표 미세조류로부터 선택적 미생물 분리 기술의 필요성과 과정
표 유해미세조류로부터 미생물 분리 및 유전체 정제 기술 최적화
표 유해미세조류과 공생하는 미생물의 분리 A. 액체질소 법을 사용하여 추출된 gDNA로부터 16S rRNA 와 18S rRNA 증폭 결과 B. 미세조류의 선택적 제거 후 16S rRNA의 존재 확인 C. B 의 동일한 양의 gDNA 로부터 (1.25ng), 16S rRNA 와 18S rRNA 의 증폭을 통한 잔여 미세조류의 확인
표 미생물 커뮤니티 분석 위한 16S rRNA 차세대 시퀀싱 분석법. Full-length 16S rRNA 서열분석을 위한 MinION방법은 phylotype을 기본으로 하는 분석법이고, Illumina 방법은 V3-V4를 해독하여, 기존의 OTU 에 매칭하여, taxonomy를 결정하는 방법으로 두가지 방법은 서로의 단점을 상호보완 하는 역할을 함
표 Mi-seq 시퀀싱 결과
표 16s rRNA 분석 프로세스 단계 (Holly M et al. 2012)
표 각 library의 paired read 수
표 독특한 시퀀스의 개수
표 라이브러리의 종분포도를 위한 스크립트 구성
표 Rarefaction curve 이 후 보정된 OTU 개수
표 MinION 시퀀싱을 위한 16S full-length rRNA DNA 라이브러리 제작
표 OTU를 기본으로 한 유해미세조류내의 미생물들의 다양성과 분포도 조사
표 MinION 해독 결과
표 MinION 2D read 생성 결과
표 SILVA128과 SILVA123 데이터베이스에 MinION alignment 결과
표 MinION 2D read들의 길이 및 quality
표 Rarefaction 그래프
표 MinION과 Illumina data간의 상관관계
표 Illumina 과 MinION 데이터의 종 분포도 비교 결과
표 PCR primers
표 MinION과 Illumina의 PCR bias 확인
표 MinION과 Illumina 결과의 GC contents vs abundance
표 Illumina와 MinION 분석 pipeline의 차이점
표 분석 pipeline 비교
표 분석 pipeline의 abundance 비교
표 적조 관련 미생물의 리니지와 분포도

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연구책임자(Manager) :	-
과제기간(DetailSeriesProject) :	-
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유해 미세조류-미생물, 바이러스 분리, 배양 및 상호작용 연구
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