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목차
I. 연구 배경 및 목적 13
1. 연구 배경 13
가. 환경 변화로 인한 남세균 과다 성장 및 수질 자원 피해 증가 13
나. 남세균 생장 조절 공생미생물과 남세균과의 관계 구명 연구 필요성 증가 14
2. 연구 목적 16
II. 연구 내용 및 결과 17
1. 남세균 성장조절 물질 탐색 및 기작 규명 17
가. 성장조절 물질에 의한 남세균 사멸 기작 제시 17
나. 남세균 자가사멸 유도 물질 발굴 및 기작 연구 29
2. 남세균 생장조절 기능을 가진 공생세균 대사경로 규명 34
가. 공생미생물의 생장조절물질 대사경로에 의한 남세균 성장조절 기작 분석 34
나. 성장조절 공생세균의 공배양 전사체(남세균, 공생세균) 분석 38
3. 오믹스 기반 남세균 환경적응 기작 연구 43
가. 남세균 대발생 환경인자(빛, 산소 등) 심화 연구 43
나. 나노포어 시퀀싱 기반 남세균 오믹스 분석 53
4. 공생미생물의 환경 유해물질 분해 분자적 기작 구명 60
가. 환경유해물질(항생제, 아미노산) 남세균 생장억제물질 연구 60
나. 공생미생물 환경유해물질 대사회로 연구 79
다. 환경적용을 위한 남세균 공생체 생장억제 물질 발굴 80
III. 결론 86
IV. 참고문헌 89
V. 연구실적 91
가. 논문 및 특허 91
뒷표지 97
그림 1. 남세균에 의한 피해 13
그림 2. 남세균 과다 성장 지역 행주대교의 남세균 응집체 14
그림 3. 남세균-세균 상호작용 기반 탐색 연구 15
그림 4. 본 연구의 목적 및 연구방향 16
그림 5. 다양한 유기물질이 M. aeruginosa의 성장에 미치는 영향 17
그림 6. M. aeruginosa 성장에 대한 다양한 당알코올의 영향 18
그림 7. 성장 저해 효과 만니톨 농토 테스트 (A) OD680 (B)... 19
그림 8. 광조건에 따른 만니톨의 M. aeruginosa 저해효과 20
그림 9. 항산화효소와 항산화물질 처리 후 만니톨 저해 효과 테스트 20
그림 10. 만니톨 처리 조건에서 Caspase 활성 테스트 22
그림 11. 만니톨에 의한 세포 파괴 과정 (A-E) 광학현미경(F-K)... 23
그림 12. 세포 lysis에 의한 세포 내 유기물질과 (A) 클로로필 a 유출 (B) 25
그림 13. 만니톨 처리 후 배양액에서의 만나톨 농도 변화 26
그림 14. M. aeruginosa NIES-298과 Pseudomonas sp. MAe1-K... 28
그림 15. 다른 남세균에 대한 mannitol의 독성 (A) M. aeruginosa PCC 7806(axenic) (B) M. aeruginosa... 29
그림 16. (A) M. aeruginosa의 성장곡선 (B) death phase에서... 30
그림 17. M. aeruginosa NIES-298 성장곡선 및 nitrate 농도 변화 31
그림 18. M. aeruginosa의 자연 사멸과정과 (A-E) 만니톨에 의한 사멸 과정(F-J) 비교 32
그림 19. 자연적으로 사멸하는 M. aeruginosa의 세포구조 (A) exponential phase (B-D)... 33
그림 20. 추출 분획 성장 테스트 33
그림 21. 탈색된 배양액 Ethyl acetate 분획의 LC-qTOF TIC 34
그림 22. Bleached culture로부터 획득한 추출 분획의 액체크로마토그래피 분석 결과 34
그림 23. Pseudomonas sp. MAE1-K와 트랜스포존 돌연변이... 35
그림 24. Methionine 생합성 경로 36
그림 25. M. aeruginosa와 Pseudomonas sp. MAE1-K의 공배양 조건에서의 M.... 37
그림 26. MAE1-K에 의한 탈색된 배양액의 독성 저감 38
그림 27. RNA isolation 시점 39
그림 28. 공배양 또는 methionine에 의한 M. aeruginosa와 유전자 발현 변화 40
그림 29. 공배양 또는 methionine에 의한 Pseudomonas sp. MME1-K의 유전자... 41
그림 30. 다양한 광도(10, 25, 80 µmol/m²/sec)에서 배양된 PCC7806 균주 44
그림 31. M. aeruginosa 균주의 마이크로시스틴 합성 유전자 오페론 분석 45
그림 32. (A) 생장 저해 광도 조건에서 Rhizobium sp. MK23 공배양 및 비 공배양 PCC7806 균... 46
그림 33. H₂O₂ 처리된 PCC7806 균주의 상향(red colored), 하향(blue colored) 조절된 유전자... 47
그림 34. 남세균 공생균 그룹별 분비 단백질의 H₂O₂... 49
그림 35. 균 10종 배양 시 H₂O₂(1 mM) 처리 유무에 따라 얻은... 51
그림 36. Massilia sp. HC52의 whole genome sequence map 52
그림 37. 나노포어 시퀀싱 기반 남세균 대발생 지역 5곳의 미생물 군집 54
그림 38. 담수 환경 샘플의 H₂O₂ 민감도 및 catalase 활성 55
그림 39. Catalase 활성이 상이한 미생물 군집과 공배양한 PCC7806의 생장 56
그림 40. 35일간 LCC와 배양된 PCC7806 균주 57
그림 41. HCC와 LCC의 산소 발생량 및 H₂O₂ 분해능 58
그림 42. Illumina sequencing과 Oxford... 60
그림 43. NIBR18 균주와 공생미생물의 유전체 분석 61
그림 44. NIBR18 균주와 공생미생물의 대사경로 63
그림 45. 담수 환경의 부영양화를 유발할 수 있는 영양분(아미노산 13종)과... 64
그림 46. Lysine과 35종의 영양분을 50 µM 첨가하여... 65
그림 47. 농도별 lysine과 50 µM arginine 조건 하 남세균의 생장... 66
그림 48. M. aeruginosa PCC7806에 방사성 동위원소로 표지된... 67
그림 49. Microcystis aeruginosa PCC7806에 lysine 처리 후 시간에 따른... 69
그림 50. Lysine 처리 후 24시간, 48시간 뒤 M.... 70
그림 51. 수생태계에 존재하는 14가지 항생제를 M. aeruginosa에 처리하여 스크리... 71
그림 52. 페니실린 계열의 항생제를 처리한 axenic 남세균과 xenic 남세균의 생장 72
그림 53. Ampicillin을 처리한 M. aeruginosa PCC7806의 주사전자현미경 및 광학현미경 사진 74
그림 54. 니트로세핀을 이용한 베타 락타메이즈 효소 활성 테스트 75
그림 55. M. aeruginosa NIBR18 메타지놈 분석 결과 77
그림 56. Ampicillin 유무에 따른 M. aeruginosa NIBR18 군집의 시간별 변화 78
그림 57. 전사체 분석 기반 M. aeruginosa PCC7806의 lysine 생합성 회로 80
그림 58. 분리된 53종의 공생세균 5x10⁶ CFU/ml 처리에 따른 남세균의 생존율 평가 81
그림 59. Paucibacter 종 배양액의 상등액과 세포 내 물질 처리 후... 82
그림 60. Paucibacter sp. B51과 M. aeruginosa PCC7806의 공배양 시 생... 83
그림 61. Paucibacter species와 M. aeruginosa PCC7806의 공배 양 시... 84
그림 62. Paucibacter sp. B51의 남세균 생장 억제 예상 물질. (A) Azithromycin과 erythromycin을... 85
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