GenBank에 등록된 유연 미생물들, Sphingomonas 속 type strains, 그리고 지금까지 보고된 대표적인 Sphingomonas 속에 해당하는 석유계 탄화수소 분해균들의 16S rRNA 유전자의 염기서열을 수집한 후 재료 및 방법에 기술한 것과 같이 계통수를 작성하였으며, 본 연구에서 사용된 지방족 탄화수소 중에서 Sphingomonas sp. 3Y는 hexadecane 뿐만 아니라 hexane을 이용하여 성장하였다. 원위치 생물학적 복원(in situ bioremediation)을 위한 전략을 세우기 위해 그 지역에 존재하는 석유계 탄화수소 분해생물의 존재와 더불어 그들의 분해능을 확인할 필요가 있다. Sphingomonas sp. 3Y는 방향족 탄화수소와 지방족 탄화수소를 포함하는 다양한 석유계탄화수소를 유일 탄소원으로 성장하는 것으로 나타나 유류성 분의 분해에 유용할 것으로 여겨지며, 이 균주가 분리된 경유 오염지역에 이미 적응된 토착미생물인 이 균주의 최적 분해조건을 향후 조사한다면 그 결과는 그 오염지역의 생물학적 분해를 최적화하게 해 줄 것이다.
<h1>결과 및 고찰</h1> <h2>16S rRNA 유전자의 비교분석</h2> <p>PCR로 증폭된 분리균의 16S rRNA 유전자는 GenBank da-tabase에 있는 세균들과의 계통발생학적 관계를 조사하기 위해 사용되었다. 분리균의 16S rRNA 유전자의 염기서열을 결정하여 최종적으로 얻은 1453 개의 염기의 서열에 대한 정보는 GenBank database에 등록하였다(accession number, AY646154). 이 서열은 GenBank에서 Sphingomonas sp. JS5와 Sphingomonas sp. MBIC3990의 16S rRNA 유전자의 염기서열과 가장 비슷한 것(\(98\%\))으로 나타났다.</p> <p>GenBank에 등록되어 있는 유연 미생물들, Sphingomonas 속 type strains, 그리고 지금까지 보고된 대표적인 Sphingomonas 속에 해당하는 석유계 탄화수소 분해균들의 16S rRNA 유전자의 염기서열을 수집한 후 재료 및 방법에 기술한 것과 같이 계통수를 작성하였다. 16S rRNA 유전자를 바탕으로 한 계통수에 의하면 다양한 석유계 탄화수소를 분해하는 것으로 보고된 Sphingomonas sp. EPA505, B1, Q1은 Sphingomonas sp. 3Y와 다른 cluster에 속하는 것으로 나타났다. EPA 505는 S. chlorophenolica와 같은 cluster에 속하였고, 균주 B1과 Q1은 S. yanoikuyae와 같은 cluster에 해당하는 것으로 나타났다. 한편 Sphingomonas sp. 3Y는 이들과는 달리 종이 아직 정해지지 않은 Sphingomonas sp. JS5 및 MBIC3990과 함께 같은 cluster를 이루었다.</p> <h2>Sphingomonas sp. 3Y의 지방족 탄화수소 이용</h2> <p>지방족과 방향족 탄화수소는 석유계 탄화수소의 주요성분이다. 지방족 탄화수소는 석유계 탄화수소의 상당한 부분을 차지함에도 불구하고 방향족탄화수소의 생분해에 비해 덜 연구되었다. 경유의 경우 지방족 탄화수소가 부피의 최고 \(90\%\)를 차지하며 \( \mathrm{Cl4}-\mathrm{C20}\) alkanes이 주를 이룬다. 그래서 이 성분들에 대한 모델 화합물로서 hexadecane (\( \mathrm{C}_{16} \))을 본 연구에서 사용하였다. Hexadecane은 경유의 alkanes (경유 범위 유기화 합물에 해당하는 \( \mathrm{C}_{10}-\mathrm{C}_{21} \)) 중에서 가장 높은 비율 \( (22.2 \%, \mathrm{w} / \mathrm{w}) \)을 차지하는 성분이다. 본 연구에서 사용된 지방족 탄화수소 중에서 Sphingomonas sp. 3Y는 hexadecane 뿐만 아니라 hex-ane을 이용하여 성장하였다.</p> <h2>분리균의 방향족 탄화수소 분해 특징</h2> <p>원위치 생물학적 복원(in situ bioremediation)을 위한 전략을 세우기 위해 그 지역에 존재하는 석유계 탄화수소 분해생물의 존재와 더불어 그 들의 분해능을 확인할 필요가 있다. 오염지역에서 발견되는 토착미생물은 이미 그 곳의 환경요인에 적응이 되었으므로 다른 곳으로부터 도입된 미생물을 원위치 처리에 이용하는 것보다 복원에 효과적인 것으로 보고되었다.</p> <p>본 연구에서는 국내의 한 경유 오염지역의 생물학적 복원전략을 위한 기초 정보를 얻기 위해 경유로 오염된 지역에 존재하는 토착 미생물 중에서 우점 개체군으로 분리된 균주의 계통발생학적 위치를 조사하고 석유계 탄화수소를 분해하는 특성을 조사하였다.</p> <p>Sphingomonas sp. 3Y는 다양한 종류의 방향족 석유계 탄화수소도 이용하여 성장할 수 있었다. Table 2에 나타난 것과 같이 현재 환경부에 의해 유류오염기준이 설정되어있는 BTEX는 물론이고 phenol, biphenyl, 그리고 phenanthrene에서 성장하였다. 한편 2개의 benzene 환이 결합된 naphthalene에서는 2주 만에 colony 형성이 관찰되지 않았으나 미세집락은 관찰되었다. Phenanthrene은 방향족 석유계 탄화수소를 분해하는 미생물을 연구하기 위해 흔히 사용되는 모델화합물이다. phenanthrene은 방향족 탄화수소 중에서 비교적 물에 대한 용해도와 생분해도가 높고 휘발성이 낮다. Sphingomonas sp. 3Y는 phenanthrene을 유일 탄소원으로 사용하는 MSM 배지에서 phenanthrene을 분해하며 성장하는 것을 OD의 증가로서 측정하였다. Sphingomonas sp. 3Y는 배양 초기에는 OD가 급격하게 증가하다가 108시간부터는 \(\mathrm{OD}=0.22\) 부근에서 더 이상 증가하지 않고 정지기에 도달하였다.</p> <p>Sphingomonas sp. 3Y는 indole을 indigo로 전환하는 활성조사에서 양성을 나타내었으므로 aromatic ring dioxygenase 활성을 가진 것으로 판단하였다. Aromatic ring dioxy-genase는 방향족 탄화수소의 생분해 과정의 맨 첫 단계 반응에 관여하는 효소로서 방향족 탄화수소의 benzene 환에 2 산소원자를 결합시키는 반응을 촉매 한다. 또한 Sphingomonas sp. 3Y는 meta-cleavage dioxygenase 활성을 나타내었다. Table 1과 2에 나타난 것과 같이 Sphingomonas sp. 3Y는 방향족 탄화수소와 지방족 탄화수소를 포함하는 다양한 석유계탄화수소를 유일 탄소원으로 성장하는 것으로 나타나 유류성 분의 분해에 유용할 것으로 여겨진다. 이 균주가 분리된 경유 오염지역에 이미 적응된 토착미생물인 이 균주의 최적 분해조건을 향후 조사한다면 그 결과는 그 오염지역의 생물학적 분해를 최적화하는데 기여할 것이다.</p>