각 배지 조건에서 중금속이 균주 생장에 미치는 중금속 저해 평가를 위해 비생장속도(specific growth rate)를 계산하고, 생장저해(growth inhibition, GI)로부터 배양 20시간을 기준으로 50%까지 저해하는 각 중금속 농도(EC50)를 내삽법(interpolation regression analysis)을 이용하여 구하였다. 생장 저해 평가를 위해 비생장속도와 생장저해를 계산하고, 배양 20시간을 기준으로 50%까지 저해하는 각 중금속 농도(EC50)를 내삽법으로 구하였다. 동일 종의 미생물에서도 배양조건이나 중금속의 종류에 따라 중금속에 대한 민감도나 값이 상이하게 보이며 중금속의 종류에 따라 서식지에 따른 생태독성 평가를 할 때 중금속으로 오염된 습지의 생태독성평가에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 보인다.
<h1>중금속에 의한 생장 저해 평가</h1> <p>각 배지 조건에서 중금속이 균주 생장에 미치는 영향을 평가하기 위해 비생장속도(specific growth rate)를 계산하였다. 비생장속도는 균주의 건조 중량(dry cell weight, DCW)과 탁도 사이의 관계를 도출하고 \( \mathrm{KC}-1 \)의 생장속도를 건조 중량으로 환산하였다. 또한, \( \mathrm{KC}-1 \) 균주의 생장에 미치는 중금속 저해를 정량적으로 평가하기 위하여, 균체의 생장량으로부터 생장저해(growth inhibition, GI)를 계산한 후, 배양 20시간을 기준으로 \( \mathrm{KC}-1 \) 의 생장을 \( 50 \% \)까지 저해하는 각 중금속 농도 \( \left(\mathrm{EC}_{50}\right) \)를 내삽법 (interpolation regression analysis)을 이용하여 구하였다.</p> <p>Alcaligenes sp.\( \mathrm{KC}-1 \)균주의 중금속 종류에 따른 비생장 속도는 Fig. 3에 나타내었다. \( \mathrm{Pb} \)이 있는 조건에서의 \( \mathrm{KC}-1 \)균주의 생장속도는 첨가한 중금속의 농도가 증가 할수록 감소 하였고, \( \mathrm{Cr}^{6+} \)은 큰 변화가 없었다. \( \mathrm{CW} \)가 존재하는 조건에서는 농도가 \( 7.9 \mathrm{mM} \) 까지는 생장속도가 큰 변화가 없다가 \( \mathrm{Cu} \)의 농도가 \( 9 \mathrm{mM} \)일 때부터 \( \mathrm{KC}-1 \)의 크게 감소하였다. 이는 Alcaligenes sp. \( \mathrm{KC}-1 \)이 \( \mathrm{Cu} \)에 강한 내성을 가지고 생장하고 있다는 것을 다시 한번 보여주는 결과이다. 또한, \( \mathrm{KC}-1 \)의 생장을 저해하는 \( 50 \% \)의 중금속의 농도 \( \left(\mathrm{EC}_{50}\right) \)는 \( \mathrm{Pb}, \mathrm{Cr}^{6+}, \mathrm{Cd} \), \( \mathrm{Zn} \) 그리고 \( \mathrm{Cu} \) 이 각각 2.37,0.19,0.00,0.00 그리고 7.34\( \mathrm{mM} \)로서, \( \mathrm{Cu} \) 에서 가장 높게 나타났다. \( \mathrm{Cr}^{6+} \)의 경우 농도가 \( 0.6 \mathrm{mM} \)일 때까지 균주가 생장하였지만 \( \mathrm{EC}_{50 \text { }} \) 값이 낮은 이유는 \( \mathrm{KC}-1 \)이 \( \mathrm{Cr}^{6+} \)의 농도가 \( 0.4 \mathrm{mM} \)까지 생장에 저해를 받았고, \( 0.6 \mathrm{mM} \)일 때 오히려 \( \mathrm{Cr}^{6+} \)이 존재하지 않는 조건에서보다 KC-1이 생장을 더욱 잘해 실험 시에 배지가 오염되었을 확률이 높아 \( \mathrm{EC}_{50} \) 값을 구할 때에는 \( 0.6 \mathrm{mM} \)의 값은 빼고 평가하였다.</p> <p>중금속에 대한 미생물의 내성 정도는 그 종류에 따라 매우 다르다. 또한, 동일 종의 미생물에서도 배양조건이나 중금속의 종류에 따라 중금속에 대한 민감도나 \( \mathrm{EC}_{50} \) 값이 상이하게 나타난다. 본 연구에서도 중금속의 종류에 따라 \( \mathrm{KC} \)1의 \( \mathrm{EC}_{50} \)이 다양하게 나타났다. 이는 중금속의 종류에 따라 서식지에 따른 생태독성 평가를 할 때 Alcaligenes sp. KC1은 중금속으로 오염된 습지의 생태독성평가에 유용하게 사용될 수 있을 것이라고 사료된다.</p> <p>\( \mathrm{Cu} \)에 내성을 가지고 \( \mathrm{Cu} \)를 대상으로 미생물을 이용한 생태독성 평가는 많이 이루어지지 않았으며, 지금까지 보고된 미생물을 대상으로 한 \( \mathrm{Cu} \)의 \( \mathrm{EC}_{50} \)은 E. Coli는 \( 2.00 \sim 2.50 \mathrm{mM} \), Pseudomonas putida \( a \)는 \( 0.01 \sim 0.02 \quad \mathrm{mM} \), Pseudomonas fluorescens는 \( 0.20 \sim 0.27 \mathrm{mM} \), Vibrio fischeri 는 \( 0.58 \sim 0.61 \mathrm{mM} \), Tetrahymena pyriformis는 \( 0.83 \mathrm{mM} \), Methylobacterium sp.는 \( 0.89 \mathrm{mM} \)로 보고되었다. 이밖에도 황산화 세균을 대상으로 \( \mathrm{Cu} \) 의 \( \mathrm{EC}_{50} \) 값이 \( 0.19 \mathrm{mM} \)로 평가되었고 중금속으로 장기간 오염된 토양에 서식하고 있는 토착 미생물을 대상으로 \( \mathrm{EC}_{50} \) 값을 평가한 결과 \( 0.45 \sim 1.42 \mathrm{mM} \)로 평가되었다. 지금까지 보고된 균주들과 비교하였을 때 \( \mathrm{Cu} \)에 강한 내성을 가지고 동시에 질소고정능력을 가지고 있는\( \mathrm{KC} \)1은 식물에게 생장촉인자를 공급해 줄 수 있고, 중금속 독성에 대한 스트레스에 대항할 수 있기 때문에 생태독성평가 지표 이외에도 오염된 습지토양의 생물상 복원에도 사용 할 수 있다고 기대된다.</p>