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다당류는 점성이 높고 다양한 기능성이 있어서 오래전부터 널리 알려져 있다. 그 대표적인 특성으로는 겔 형성능력, 점착성 및 생필름 형성 등 광범위한 범위에서 다양한 특징을 나타내고 있다. 특히, 발효에 의해 생산된 다양한 미생물 다당류는 기존 다당류와 함께 새로운 성질의 다당류로서 발견되고 있으며 많은 분야에서 연구개발이 진행되고 있다. 미생물에 의해 생산된 다당류에 관한 연구는 덱스트란(dextran)과 잔탄검(xanthan gum)의 발표를 시작으로 계속적으로 진행되고 있다. 그리고 다당류의 구조, 물성, 기능의 상호관계가 밝혀지고 또 유전자 조작에 의한 구조적 변형도 가능하게 되어 원하는 물성의 다당류를 얻을 수 있게 되었다. 이와 같이 미생물 유래 다당류의 독특한 물성과 생리활성으로 인하여 여러 분야에 있어서 산업적 신소재로서 잠재력이 매우 크며 미생물 발효법에 의해 대량 생산될 수 있는 장점이 있다. 따라서 본 연구에서는 Bacillus sp. CP912로부터 세포외 다당류(EPS)의 구조와 특성 사이의 관계를 알아보기 위하여 순수 분리된 세포외 다당류의 구조와 정제 그리고 특별한 물성을 규명하였다. Bacillus sp. CP912로부터 생산된 세포외 다당류는 투석막(dialysis tubing)을 이용하여 정제하였다. 그리고 그것의 정제물을 이용하여 부분적인 산가수분해(acid hydrolysis)를 실시하여 가수분해물을 TLC와 HPLC로 분석하여 glucose와 mannose로 이루어져 있다는 것을 확인하였다. 메틸화(methylation)분석을 위하여 부분적으로 가수분해 된 세포외 다당류를 NaOH와 CH3I를 반응시켜서 cis-1,2-dimethoxycyclopropane와 glycine이 생성되었다. 그리고 GC-MS로 완전한 구조를 규명하였는데 약 9:5의 비율로 D-glucose와 D-mannose로 구성되었으며 약간의 fructose와 galactose도 구성성분으로 존재하였다. 규명된 세포외 다당류의 분자량은 60 kDa으로서 MALDI-TOF mass spectrometer로 측정하였다. 이상과 같이 Bacillus sp. CP912로부터 생산된 세포외 다당류의 구조, 구성성분 그리고 분자량 등 특별한 물성을 규명하였으며 나아가 여러 연구 분야와 산업적 소재로서 다양하게 적용되어 질 수 있을 것으로 사료된다.
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To evaluate the relative influences of environmental heterogeneity such as plant species and abiotic factors, I characterized bacterial community compositions in rhizosphere soil collected from Canadian and Norwegian arctic ecosystems. To elucidate the impacts of abiotic factors and plant species on rhizosphere bacterial communities, I compared rhizosphere bacterial communities on Salix polaris and Saxifraga oppsitifolia in Svalbard, Norway. In addition, to identify the influences of abiotic factors on compositions of bacterial communities in the rhizosphere, I analyzed soil bacterial communities from the rhizosphere of Dryas integrilfolia in a setting of factorial treatment of warming and adding water in Cambridge bay, Canada. Soil bacterial community structure was studied using both next generation sequencing (NGS) and terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) with 16S ribosomal RNA (rRNA) coding genes. I conducted partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) to select important genera associated with each samples and performed Canonical Correspondence Analysis (CCA) to analyze relationships between soil properties and rhizosphere bacterial communities. In the glacial retreat area study in Svalbard, T-RFLP profiles and NGS sequences from S. polaris samples were clearly separated from those of S. oppsitifolia samples in PLS-DA plots. I found that Spingobium and Sphingomonas were detected in rhizosphere samples from S. polaris while Pseudomonas, Pseudonocardia and Spartobateria were largely observed in rhizosphere samples from S. oppsitifolia. In a warming and adding watering study using open-top chambers in Cambridge Bay, rhizosphere bacterial community structures appeared to be significantly dependent on soil temperature. Additionally, I found that Geminicoccus, Sphingomonas and Ilumatobacter occurred in the D. integrifoila samples with high soil temperature, while Acidobacteria_Gp17, Pseudomonas and Pedomicrobium were largely detected in those with low soil temperature. In conclusion, my results show that soil temperature was an important factor in determining rhizosphere bacterial community compositions in Canadian and Norwegian arctic and Ilumatobacter was one of potentially useful marker genera for increase of rhizosphere soil temperature. In the further study, characterization of not only rhizosphere bacterial community but also fungi and nematode community structure were required to investigate whole responses of soil microbial communities.
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