공생미생물 상호작용 기반 남세균 생장조절 유용성 탐색(5차년도)

국문 초록 (Abstract)

1. 연구배경 및 필요성

1) 남세균 대발생 제어기술을 실용화하기 위해 주변 공생미생물에 영향을 주지 않는 남세균 특이적 사멸물질을 확보해야함. 물리화학적 및 생물학적 남세균 제어기술은 수생환경의 변화를 주는 단점이 있으며, 사후처리방법으로써 남세균 제어에 대한 근본적인 방제기술이 아님.
2) 수생태계에 영향을 주지 않는 친환경적 남세균 억제 혼합제제의 기술개발은 미흡한 실정임. 마이크로코즘 연구 기반 혼합제제의 실환경 적용 가능성을 검토하여 남세균 저감효과 시험 및 국내 남세균 대발생 환경 시료에서의 남세균 사멸 효과시험이 요구됨.
3) 최근 남세균 제어 방법에 활용하기 위해 남세균 사멸에 대한 기초적인 원리가 연구되고 있음. 대표적인 남세균 사멸 원인으로는 산화적 스트레스, programmed cell death, 영양분 부족 등이 있음 (Aguilera et al., 2021). 남세균의 활용과 제어를 위해서는 남세균의 사멸 원리와 공생미생물의 역할에 대한 기본적인 이해가 필수적이며 공생미생물과 상호작용에서 중요하게 작용하는 대사물질, 핵심 유전자 등의 규명이 요구됨.
4) 국내 자생 Microcystis의 순수 배양체는 아직 확보되지 않았으며 주로 해외 균주 은행으로부터 분양받아 연구되고 있는 실정임. M. aeruginosa의 유전체는 서식 지역마다 독특한 특징을 가지고 있는 것으로 예상됨 (P?rez-Carrascal, 2019). 국내에서 확보한 순수배양체를 바탕으로 개발된 제어기술이 국내 남세균 대발생을 제어하는데 더 효과적일 것으로 여겨짐.

2. 연구목적

1) 선행연구에서 확보한 남세균 생장 억제 물질의 다양한 추출법 및 제형에 따른 현장적용 기능성 평가를 진행하고, 남세균 생장 억제 물질의 환경적용 시험을 위한 효과적인 남세균 사멸 혼합제제를 개발하여 국내 남세균 대발생 억제 기술에 기여하고자 함.
2) 남세균 대발생 환경을 모방한 마이크로코즘 시험을 통해 혼합제제의 남세균 사멸 효과를 확인하고, 남세균 대발생 환경 시료를 대상으로 혼합제제의 남세균 생장 저해 효과를 시험하고자 함.
3) 남세균 자가 사멸 유도 물질에 의한 bleach 현상의 심화 기작 연구를 수행하고, 자가 사멸 유도 물질에 대한 남세균-공생미생물 상호작용 기반 남세균 사멸 지연 현상의 원리를 탐색하고자 함.
4) 남세균 심화 연구에 필수적으로 요구되는 순수배양체 획득 기술개발을 통해 1개 균주 이상의 순수배양체를 분리하여 향후 연구 기반으로 활용하고자 함.

3. 연구 내용 및 결과

가. 현장적용을 위한 남세균 생장 억제 물질 제형 제작
1) 추출법, 제형에 따른 남세균 생장 억제 물질 효과시험
2) 남세균 생장 억제 물질 혼합제제 조건 탐색

나. 남세균 생장 억제 물질 환경적용기술 제시
1.1.1. 마이크로코즘 시험 방법 및 남세균 환경시험방법 구축
1.1.2. 남세균 생장 억제 물질 현장적용(용량 50L 이상)시험 및 검증

다. 자가사멸 유도물질을 이용한 남세균 생장 저해 적용을 위한 기반 연구
1) 자가사멸 유도물질을 이용한 남세균 생장 저해능 평가
2) 남세균 자가사멸 유도물질 규명

가. 남세균 순수배양체 분리
1) 남세균 순수배양체 분리 기술 개발
2) 남세균 순수배양체 획득 1건 및 유전체 정보 1건

4. 연구결과의 활용

1) 생물 유래 물질을 활용한 친환경적 남세균 생장 억제 혼합제제를 제시 및 기존 남세균 제어에 사용된 과산화수소의 사용향을 감소시켜 생태계 및 수자원 보존에 이바지할 것으로 판단됨.
2) 원료 수급이 용이한 장점을 지닌 국내 자생식물 및 미생물자원의 유효물질 추출 및 제형의 기능성 시험을 통해 남세균 생장 억제에 있어 효율성과 더불어 경제성 또한 확보될 것으로 예상됨.
3) 당해 발생하는 녹조 대발생 지역의 환경 군집을 대상으로 자생식물 활용 제제의 실제 환경 남세균 억제 효과를 시험하여 남세균 대발생 지역에의 실질적인 남세균 생장 저감 효과를 평가할 수 있음.
4) 공생미생물에 의해 녹조 유발 남세균의 사멸이 지연될 수 있음을 밝혔으며 남세균 사멸에 관한 연구 결과가 향후 남세균 조절 방법 개발을 위한 기초 정보로 활용할 수 있을 것으로 기대됨.
5) 남세균 순수배양체 획득을 위해 남세균의 형태적 및 유전적 특징을 분석하였으며 일반 세균으로부터 남세균을 선별적으로 획득하여 배양하는 방안에 대해 연구하였음. 다른 종류의 xenic 남세균 배양체 및 환경 시료에도 적용하여 새로운 남세균 순수배양체를 획득할 수 있을 것으로 예상됨.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 연구 목적 및 배경
• 1. 연구 목적
• 2. 연구 배경
• Ⅱ. 연구 내용 및 결과
• 1. 현장적용을 위한 남세균 생장 억제 물질 제형 제작
• 2. 남세균 생장 억제 물질 환경적용기술 제시
• 3. 자가사멸 유도물질을 이용한 남세균 생장 저해 적용을 위한 기반 연구
• 4. 남세균 순수배양체 분리
• Ⅲ. 결론
• Ⅳ. 참고문헌
• Ⅴ. 연구실적