에토프로포스 살충제를 분해하는 토양 미생물 Sphingobium sp. EP60845 분리 및 특성 (Isolation and characterization of ethoprophos-degrading soil bacterium Sphingobium sp. EP60845)

서지정보

· 발행기관 : 한국국제농업개발학회
· 수록지 정보 : 한국국제농업개발학회지 / 29권 / 3호 / 315 ~ 322페이지
· 저자명 : 김수연, 백희진, 최수지, 김지선, 이창묵, 권순우, 한범수, 김동헌, 윤상홍, 심준수

초록

미생물을 이용한 환경정화는 기존의 화학공학적 기법들을이용할 때 보다 훨씬 더 저렴하고, 오염물질을 선택적으로 제거할 수 있게 하는 특이성도 다른 여타의 방법에 비하여 우수하다. 본 연구에서는 유기인계 농약인 에토프로포스의 분해능이 우수한 신규 미생물을 선발하기 위해 과량의 에토프로포스를 첨가한 특수 시설을 제작하여 실험을 수행하였고, 90일 동안 15일 간격으로 토양시료를 채취하여 토양 내 잔류하는 에토프로포스의 농도와 미생물 군집들의 변화를 조사하여 생물적환경정화 활성이 우수한 신규 미생물을 분리하였다.
1. 에토프로포스를 토양에 처리하고 잔류량을 모니터링한 결과 처리 당일 농도인 184.37 mg/kg에서 30일 경과 후 89.96 mg/kg으로 유효농도가 급격하게 감소하였고, 최종 90일에는잔류양이 1.25 mg/kg로 원상태에 가까워짐을 확인하였다.
2. 에토프로포스 처리 후 경시별 토양에서 추출한 DNA를pyrosequencing 하여 종 다양성을 분석한 결과 처리 전 토양에서 종 다양성과 생존 집락을 나타냈고, 처리 후 15일 부터는 현저한 감소가 나타났다.
3. 에토프로포스 처리 후 경시별 토양 내 미생물 군집의 분포를 genus 수준에서 분석시 Pseudomonas 속의 미생물이 15 일과 30일 경과 토양에서 급격히 증가하였고, species 수준에서는 P. amygdali, P. frederiksbergensis, P. agarici가 15일과30일 경과 토양에서 우점하는 양상을 보였다.
4. 에토프로포스 함유 배지에서 분해활성 나타내는 미생물을 선발하기 위해 in vitro assay 및 HPLC 분석을 수행한결과 EP60845가 5시간 이내에 배지 내 에토프로포스를 완전분해하는 것으로 확인되었다.
5. EP60845의 토양 내 에토프로포스 분해 활성 여부를 조사한 결과 접종 1일, 3일, 5일, 7일 경과 후 농도의 감소율은각각 27%, 54%, 71%, 86%로 확인되어 단기간 내에 에토프로포스로 오염된 토양을 정화하는 능력이 있음을 확인하였다.
6. EP60845의 16S rRNA gene의 염기서열 및 계통분류학적 분석을 통해 Sphingobium herbicidovorans MH (KACC12333)와 높은 염기서열 상동성을 나타냈지만 생리·화학적 특성을 분석한 결과 질산환원능, 탄소원 기질의 이용성, 효소생산능 등에서 많은 차이를 나타냈다.

영어초록

An organophosphorus pesticide, ethoprophos, has been widely used in agriculture to control major insect pests. As ethoprophos is a well-known neurotoxin, its accumulation in soils and groundwater is concerning worldwide. In this study, we constructed an artificial ethoprophos-enrichment soil system, and its active concentration in soils was measured by gas chromatography on 15-days intervals during 90 days after ethoprophos treatment. Furthermore, the changes in bacterial community and microorganisms responsible for efficient bioremediation were investigated while ethoprophos was degraded in soils. From 15 to 60 days after the treatment, ethoprophos was actively degraded in soils and members of genera Collimonas and Sphingobium appeared dominantly in a natural microbial community especially in 60-days-after-treatment soil. We isolated a bacterium EP60845 from this soil sample, showing significant ethoprophos biodegradation activity in vitro. When we challenged EP60845 strain into ethoprophos-enrichment soils (250 mg/kg of soil), most ethoprophos was removed within 5-days. Phylogenetic 16S rRNA gene sequence analysis and biochemical properties by API 20GN kit demonstrated that the EP60845 strain was a novel Sphingobium sp., which could be used as an efficient ethoprophos-degrading agents for bioremediation purposes.

참고자료

· 없음