KR101008568B1 - Novel Aquitalea sp. 5YN1-3 strain for effective denitrification - Google Patents

Novel Aquitalea sp. 5YN1-3 strain for effective denitrification Download PDF

Info

Publication number
KR101008568B1
KR101008568B1 KR1020080111631A KR20080111631A KR101008568B1 KR 101008568 B1 KR101008568 B1 KR 101008568B1 KR 1020080111631 A KR1020080111631 A KR 1020080111631A KR 20080111631 A KR20080111631 A KR 20080111631A KR 101008568 B1 KR101008568 B1 KR 101008568B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
aquitalea
strain
nitrogen
denitrification
nitrate
Prior art date
Application number
KR1020080111631A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20100052777A (en
Inventor
이창묵
권순우
원항연
윤상홍
구본성
여윤수
김수진
Original Assignee
대한민국
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 대한민국 filed Critical 대한민국
Priority to KR1020080111631A priority Critical patent/KR101008568B1/en
Publication of KR20100052777A publication Critical patent/KR20100052777A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101008568B1 publication Critical patent/KR101008568B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20Bacteria; Culture media therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05FORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F11/00Other organic fertilisers
    • C05F11/08Organic fertilisers containing added bacterial cultures, mycelia or the like

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 한국 내 용늪의 부엽 토양으로부터 분리한 질산염 제거 기능이 탁월한 저영양 신종 세균 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3 균주 및 상기 균주가 가진 특징적인 질소 제거 기능을 이용하는 방법에 관한 발명이다.The present invention relates to a low nutrient novel bacterium Aquitalea sp. 5YN1-3 strain having excellent nitrate removal function isolated from the foliar soils of Yong swamp in Korea and a method using the characteristic nitrogen removal function of the strain. to be.

Description

질산염 제거 기능이 우수한 아퀴태리아 속 5와이엔1-3 균주{Novel Aquitalea sp. 5YN1-3 strain for effective denitrification}Novel Aquitalea sp. 5YN1-3 strain for effective denitrification

본 발명은 용늪 부엽 토양에서 분리한 저영양 세균 중 질산염 제거 활성이 뛰어나고 여러 가지 질산염 제거 효소를 생산하는 신종 세균 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3 균주 및 이 균주가 보유한 탈질소 기능을 생태계 정화에 이용하는 방법에 관한 것이다.The present invention provides a novel bacterium Aquitalea sp. 5YN1-3 , which has excellent nitrate removal activity and produces various nitrate scavenging enzymes among low-nutrition bacteria isolated from larvae soil . It is about method to use for ecosystem purification.

기존의 질소 제거에 적용되는 생물학적 제거방법은 1) 활성탄을 여재로 이용한 생물학적 여과공정 및 2) 호기성 질산화균을 이용하여 암모니아성 질소를 질산성 질소로 산화시킨 후 무산소 조건에 반송하여 질산성 질소를 환원시켜 질소가스로 탈질시키는 질산화(Nitrification)-탈질화(Denitrification) 공정이 있다. The biological removal method applied to the conventional nitrogen removal is 1) biological filtration process using activated carbon as a medium, and 2) ammonia nitrogen is oxidized to nitrate nitrogen using aerobic nitrification bacteria and returned to anoxic conditions to recover nitrate nitrogen. There is a nitrification-denitrification process that reduces and denitrates to nitrogen gas.

유기성 질소 성분의 축적은 중요한 환경문제이다. 유기성 질소 성분은 식량 증산을 위하여 지속적으로 토양에 투여되는 질소비료, 가축 사육에 의해 발생하는 축산 폐수 등에 의해 토양에 축적된다. 생태계의 자정능력을 넘어서는 질소 성분의 축적은 토양의 산성화, 수질의 부영양화에 직접 영향을 미치게 된다. 또한 질소 성분이 환경에 축적되면 불량한 토양조건이 만들어지고 토양 내 질소성분 분해자의 부족현상이 생겨, 결국 질소 축적의 악순환이 만들어 진다. 환경에 축적되는 질소는 유기성 질소(Org-N), 암모니아성 질소(NH3-N), 아질산성 질소(NO2-N) 및 질산성 질소(NO3-N)의 형태로 존재하는데, 환경에 잔류되는 질소의 주된 형태는 유기질소와 암모니아성 질소이다. 환경에 과축적된 질소 성분을 완전히 제거하기 위해서는 질소성분의 질산화와 탈질화가 모두 이루어져야 한다. 질소성분의 오염은 초기에는 주로 암모니아성 질소로 존재하지만 오염이 회복됨에 따라 호기성 상태에서 질산성 질소로 다시 산화되는데, 이 산화과정을 질산화라고 한다. 산화반응에 의한 질산화의 주된 산물은 질산염(NO3-)과 아질산염(NO2-)의 형태로 존재한다. 자연스러운 생태계 질소 순환에서는 이 두개의 질산화 물질을 최종적으로 질소가스(N2)로 환원하여 공기 중으로 되돌리게 된다. 결국 위의 두 가지 질산화 산물이 신속하게 제거되지 않을 경우, 질소 성분의 과량 축적이 해결되지 않는다.Accumulation of organic nitrogen is an important environmental problem. Organic nitrogen is accumulated in soil by nitrogen fertilizer, which is continuously administered to soil for food production, and livestock wastewater generated by livestock raising. The accumulation of nitrogen above the self-cleaning capacity of the ecosystem directly affects the acidification of the soil and eutrophication of the water quality. In addition, when nitrogen is accumulated in the environment, poor soil conditions are created, and a lack of nitrogen decomposers in the soil leads to a vicious cycle of nitrogen accumulation. Nitrogen accumulates in the environment in the form of organic nitrogen (Org-N), ammonia nitrogen (NH 3 -N), nitrite nitrogen (NO 2 -N) and nitrate nitrogen (NO 3 -N). The main forms of nitrogen remaining in are organic nitrogen and ammonia nitrogen. In order to completely remove nitrogen accumulated in the environment, both nitrification and denitrification of nitrogen must be carried out. Nitrogen contamination is primarily present as ammonia nitrogen, but as the contamination is restored, it is oxidized back to nitrate nitrogen in an aerobic state. This oxidation process is called nitrification. The main products of nitrification by oxidation are in the form of nitrates (NO 3- ) and nitrites (NO 2- ). In the natural ecosystem nitrogen cycle, these two nitrification substances are finally reduced to nitrogen gas (N 2 ) and returned to the air. After all, if the above two nitrification products are not removed quickly, the excess accumulation of nitrogen is not solved.

탈질소 과정은 아래 모식도에서 보인바와 같이 일련의 연쇄적인 효소가 관여하여 이루어진다. 자연 상태에서 니트로박터(Nitrobacter)나 니트로시스티스(Nitrocystis) 같은 균에 의해, The denitrification process involves a series of chain enzymes as shown in the diagram below. In nature, by bacteria such as Nitrobacter or Nitrocystis,

NO2 - + (1/2) O2 ↔ NO3 - NO 2 - + (1/2) O 2 ↔ NO 3 -

로 표시되는 반응이 이루어지고 이 질산염들이 토양이나 환경에 축적되면 자연 상태에서 여러 종류의 미생물들에 의해 아래의 혐기성 탈질소 반응 메카니즘에 의하여 질소로 변환된다.When these nitrates accumulate in the soil or environment, they are converted into nitrogen by the anaerobic denitrification mechanism below by various microorganisms in nature.

2NO3 + 10H (유기물유래) → N2↑ + 4H2O + 2OH- (또는)2NO 3 + 10H (organic origin) → N 2 ↑ + 4H 2 O + 2OH - ( or)

2NO2 + 6H (유기물유래) → N2↑ + 2H2O + 2OH- 2NO 2 + 6H (organic origin) → N 2 ↑ + 2H 2 O + 2OH -

질산염이 최종적으로 질소 형태로 환경에 배출되는 상기 과정에 관여하는 효소는 여러 종류의 환원효소(reductase)들로 아래 3단계 모식도에 해당하는 효소나 그 이소자임(isozyme)이 필요하다.Enzymes involved in the process of the final release of nitrates into the environment in the form of nitrogen is required of enzymes or isozymes corresponding to the following three steps as reductases.

(단계 1) NO3 - → NO2 - ; 질산염 환원효소(Nitrate reductase, narG 유전자)(Step 1) NO 3 → NO 2 ; Nitrate reductase ( narG gene)

(단계 2) NO2 - →→→ NO → N2O; 아질산염 환원효소(Nitric oxide reductase, norB 유전자)(Step 2) NO 2 →→→ NO → N 2 O; Nitric oxide reductase ( norB gene)

(단계 3) N2O → N2 ↑ ; 아산화질소 환원효소(Nitrous oxide reductase, nosZ 유전자) (Step 3) N 2 O → N 2 ↑; Nitrous oxide reductase ( nosZ gene)

따라서 질산염 제거 이후 최종적으로 질소로 환원되기 위한 상기 단계 효소가 미생물 안에 존재하지 않으면 불완전 탈질이 되어 질소 축적이 해소되지 않는다.Therefore, if the step enzyme to be finally reduced to nitrogen after the removal of nitrate is not present in the microorganism is incomplete denitrification does not eliminate the nitrogen accumulation.

환경의 질산염 산물은 일정부분 이상이 초과하여 축적되면 자연스러운 질소 순환으로 제거되지 못한다. 그 이유는 토양에 존재하는 미생물 군집은 그 자체로 토양의 산성도와 질산염 농도에 따라 우점종이 변경되기 때문이다. 일단 토양에 과다 축적된 질소 성분은 미생물 군집의 건강한 우점종 군을 변화시켜 질소 순환의 효율이 떨어지게 됨으로 질소 축적이 반복되는 악순환을 유발한다.Nitrate products in the environment cannot be removed by natural nitrogen cycles if they accumulate in excess. The reason is that the microbial community in the soil itself changes the dominant species depending on the acidity and nitrate concentration in the soil. Nitrogen, once accumulated in the soil, changes the healthy dominant species in the microbial community, resulting in a poor circulation of nitrogen, resulting in a vicious cycle of nitrogen accumulation.

이를 해결하기 위한 수단은 크게 화학적 방법과 생물학적인 방법이 있다. 화학적인 방법은 촉매제를 사용하여 질소 성분을 흡수하는 방법 등이 있지만, 대규모 공정으로 환경오염을 악화시킬 수 있으므로 생물학적인 방법이 경제적이고 에너지 소모도 줄일 수 있다. 국내 특수 토양 환경 미생물 가운데 실제 질소 과다 축적된 현장에서 응용하기 위하여 몇 가지 전제 조건을 설정하여 미생물을 선별하여야 한다. 즉, 1) 기존에 산업화된 적이 없는 속에 속하는 신종 환경 미생물, 2) 충분한 호기성을 가진 통성 혐기성 세균, 3) 질산염을 질소 기체로 환경에 재순환시킬 수 있는 일련의 효소를 모두 가진 세균, 4) 질산염 제거 속도가 비교군에 비하여 신속하고 효율적인 세균, 5) 소량의 세균량으로도 충분한 질산염 제거 효과를 볼 수 있는 세균을 기준으로 선별하였다. Means to solve this problem are largely chemical and biological methods. Chemical methods include the use of catalysts to absorb nitrogen, but large-scale processes can exacerbate environmental pollution, making biological methods economical and reducing energy consumption. Among the special soil environment microorganisms in Korea, microorganisms should be selected by setting some prerequisites for the application in the site of actual nitrogen overaccumulation. 1) a new environmental microorganism belonging to a genus that has never been industrialized; 5) The removal rate was selected based on the bacterium, which was faster and more efficient than the comparison group, and 5) the bacterium which was able to remove the nitrate even with a small amount of bacteria.

본 발명은 새로운 아퀴태리아(Aquitalea) 균의 탈질소 기능을 여러 가지 분석시험을 통해 규명한 것을 설명하고 있다. 또한 이 균주는 국내에서는 매우 특수한 생태계인 용늪으로부터 분리한 신종 세균으로 이 균이 보유한 탈질소 기능과 관련한 유전자 및 효소의 신규성이 예상되고 이 균을 활용한 유기물과 질소 오염이 심한 토양 및 수질 환경 정화에 유용하게 사용될 수 있다. 특히 이 균주가 속한 속(genus)에서 탈질소 효과를 특허화한 사례가 국내에서는 없다.The present invention describes the denitrification function of the new Aquitalea bacterium through various assays. In addition, this strain is a new bacterium isolated from the swamp, which is a very special ecosystem in Korea, and it is expected that novelty of genes and enzymes related to the denitrification function of the bacterium is expected. It can be usefully used. In particular, there are no cases of patenting the denitrogen effect in the genus to which this strain belongs.

본 발명은 탈질소 기능이 뛰어난 신종 균 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3 균주을 분리하여 균 자체의 탈질소 기능을 이용하고, 이 균에 존재하는 탈질소 효소 관련 유전자 및 효소를 개량하여 생태환경에 축적된 과량의 질소제거에 이용할 재료로 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention isolates a new strain Aquitalea sp. 5YN1-3 having excellent denitrogen function, utilizes the denitrification function of the bacterium itself, and improves denitrification enzyme-related genes and enzymes present in the bacterium. It aims to provide a material for removal of excess nitrogen accumulated in the ecological environment.

본 발명의 한 측면은 탈질소 기능이 우수한 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3 균주 KACC91389P를 제공한다.One aspect of the present invention provides Aquitalea sp. 5YN1-3 strain KACC91389P with excellent denitrogen function.

또한, 본 발명의 다른 측면은 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3 균주 KACC91389P를 이용하여 토양 또는 수질을 탈질소화하는 방법을 제공한다.In addition, another aspect of the present invention provides a method for denitrifying soil or water quality using Aquitalea sp. 5YN1-3 strain KACC91389P.

본 발명에 의한 저영양 세균 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3 균주는 상기 전제 조건을 모두 만족시키는 기능적 특성을 보였으며, 질산염 과다 축적을 질소 가스로 효과적으로 제거하는데 관련하는 일련의 탈질소 효소도 모두 생산하였다. 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3 균주는 국내외에 아직 보고되지 않은 저영양 신종 균이며 질산염 제거 능력이 비교군에 비하여 5배 이상 우수하다. 신종 저영양 세균은 토양 환경에서 중요한 역할을 수행하지만, 통상농도의 고 영양 배지에서는 잘 분리되지 않기 때문에 신규 생리활성기능 탐색에 유용한 자료이다.The low-nutrition bacterium Aquitalea sp. 5YN1-3 strain according to the present invention showed functional characteristics satisfying all of the above prerequisites, and a series of denitrogenases involved in effectively removing nitrate excess accumulation with nitrogen gas. All enzymes were produced. The Aquitalea sp. 5YN1-3 strain is a low-nutrition strain that has not yet been reported at home and abroad. New low-nutrition bacteria play an important role in the soil environment, but are not useful in high-nutrient media at normal concentrations, which is useful for the search for new bioactive functions.

또한 본 발명의 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3는 국내 특수 생태 환경인 용늪에서 분리된 세균으로 이 균이 보유한 탈질소 관련 유전자 및 효소의 고유성을 기대할 수 있다. 산업적으로는 균주 자체나 그 생성물을 활용하여 질소 비료나 질소 유기물이 과다 투여되어 C/N 비율이 비균형적인 농업환경 개선을 위한 탈질소 공정에 사용할 수 있다. 특히 이 균주는 신종으로 판명된 새로운 미생물이며 이것이 속한 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.)(genus)은 아직까지 표준균주가 하나에 불과할 뿐 아니라 관련 균주의 탈질소 효과를 특허화한 사례가 국내외에 없다.In addition, the Aquitalea sp. 5YN1-3 of the present invention is a bacterium isolated from a swamp, which is a special ecological environment in Korea, and can be expected to have uniqueness of denitrification-related genes and enzymes. Industrially, the strain itself or its products can be utilized in an overdose of nitrogen fertilizers or nitrogen organics, which can be used for denitrification processes to improve the agricultural environment where the C / N ratio is imbalanced. In particular, this strain is a new microorganism that has emerged as a new species, and Aquitalea sp. (Genus), to which it belongs, has only one standard strain and there are no cases of patenting the denitrogen effect of related strains at home and abroad. .

본 발명은 국내 용늪 부엽 토양으로부터 분리한 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3 균주의 우수한 질산염 제거 기능과 탈질소 관련 산업용 효소 등으로 구성된다. 이 균주의 분리는 통상의 방법으로 불가능하나, 분리 후 그 증식은 통상의 방법으로 배양할 수 있다. The present invention is composed of excellent nitrate removal function and denitrification-related industrial enzymes of Aquitalea sp. Isolation of this strain is not possible with conventional methods, but after isolation the proliferation can be cultured by conventional methods.

이하 실시 예에 의해 본 발명의 균주분리, 종 분류, 생화학적 동정, 관련 유전자의 분리와 탈질소 능력 검정에 대해 설명한다.Hereinafter, the strain isolation, species classification, biochemical identification, isolation of related genes, and denitrogenase assay of the present invention will be described by examples.

[실시예 1] 균주 선발Example 1 Strain Selection

세균분리를 위한 토양시료는 비무장 구역 인접지대 "용늪"(GPS 좌표; 38°12'53"N 128°07'30"E) 산림지역의 부엽 토양 중에서 채취하였다. 채취한 시료는 2mm 체로 고상물질을 제거한 후, 0.85% NaCl 용액에서 150rpm으로 30분간 진탕시켜 일련의 희석현탁액(102-5)을 제조하였다. 현탁액은 희석계열별로 1/10 밀리리터씩 취해 저영양배지인 R2A 고체배지(효모 추출물(Yeast extract ;0.5g/L), 미트 펩톤(Meat peptone ;0.5g/L), 카사미노산(Casamino acid ;0.5g/L), 포도당(0.5g/L), 전분(0.5g/L), 인산수소이칼륨(dipotassium hydrogen phosphate; 0.3g/L), MgSO4(0.05g/L), 피루브산나트륨(Sodium pyruvate ;0.3g/L), 1.5% 아가, pH7.0~7.2)상에 도말한 후 28℃로 조절된 항온기에서 배양하였다. 5일간 배양 후 나타난 콜로니는 백금이로 2-3회 반복 분리하여 순수 분리하였다. 이로부터 총 600균주를 분리하였으며, 이들 균주를 공시균주로 하여 탈질소 기능을 탐색하였다. Soil samples for bacterial isolation were collected from the deciduous soils of forest areas in the "arm swamp" (GPS coordinate; 38 ° 12'53 "N 128 ° 07'30" E) adjacent to the unarmed area. The collected sample was removed by a 2mm sieve, and then shaken at 150 rpm for 30 minutes in 0.85% NaCl solution to prepare a series of diluted suspensions (10 2-5 ). Suspensions were taken in 1/10 milliliters of each dilution series and used as a low-nutrient medium for R2A solid medium (Yeast extract; 0.5 g / L), meat peptone (0.5 g / L), and casamino acid (0.5). g / L), glucose (0.5 g / L), starch (0.5 g / L), dipotassium hydrogen phosphate (0.3 g / L), MgSO 4 (0.05 g / L), sodium pyruvate; 0.3 g / L), 1.5% agar, pH 7.0-7.2) and incubated in a thermostat controlled at 28 ℃. Colonies that appeared after 5 days of incubation were separated by repeated repeated 2-3 times with platinum. From this, a total of 600 strains were isolated, and the denitrification function was explored using these strains as test strains.

각 공시균주를 멸균한 더르함 튜브(Durham tube)와 액체 탈질소 테스트 배지 (비프 추출물(Beef extract; 3g/L), 펩톤(5g/L), KNO3(0.5g/L))에서 28℃, 1일간 현탁 배양하면서 배지에 녹은 산소를 소모시켰다. 균주가 적당하게 성장한 뒤, 배지에 멸균한 파라핀오일을 1 밀리리터 정도 도포시켜 공기 중 산소를 차단한 상태로 28℃, 2일간 정치 배양시켰다. 배지의 질산염(NO3-)을 전자 전달계에서 질소(N2) 가스로 변환되는 것을 더르함 튜브에 포집된 기체 기포로 탈질소 기능을 판단하였다. 공시 균주 가운데 약한 초록빛을 띄는 5YN1-3은 그람 음성의 간균으로서 R2A 고체 배지 상에서 점질성 집락을 형성하는 저영양 세균으로 10~40℃ 범위에서 모두 성장 가능하지만 28℃가 최적 성장 온도이다. 산소 요구성은 호기성이며 약한 혐기성에서도 성장하는 통성 혐기성 (facultative anaerobic) 성질을 가지고 있다. 28 ° C in sterilized Durham tube and liquid denitrogen test medium (Beef extract (3g / L), peptone (5g / L), KNO 3 (0.5g / L)) , Suspended culture for 1 day was consumed oxygen dissolved in the medium. After the strain was grown properly, about 1 milliliter of sterilized paraffin oil was applied to the medium and allowed to stand at 28 ° C. for 2 days while blocking oxygen in the air. The denitrification function was determined by the gas bubbles trapped in the tube, in addition to the conversion of nitrate (NO 3 −) from the medium to nitrogen (N 2 ) gas in an electron transfer system. 5YN1-3, which is weak green among the disclosed strains, is a gram-negative bacillus, which is a low-nutritic bacterium that forms viscous colonies on R2A solid medium. Oxygen demand is aerobic and has a facultative anaerobic nature that grows even in weak anaerobic conditions.

[실시예 2] 5YN1-3의 분자생물학적 종 분석Example 2 Molecular Biological Species Analysis of 5YN1-3

5YN1-3 세균의 동정을 위해서 16S rRNA 유전자 염기서열분석을 이용하였다. DNA 추출 키트(DNA extraction kit ;Toyobo, Japan)로 분리균주의 DNA를 추출한 후 일반적 프라이머(universal primer) 27F(5'-AGAGTTTGATCMTGGCTCAG-3')와 1492R(5'-TACGGYTACCTTGTTACGACTT-3')(Schmidt et al. (1991). Analysis of a marine picoplankton community by 16S rRNA gene cloning and sequencing. J Bacteriol 173:4371-4378)을 이용하여 16S rDNA 유전자를 증폭하였다. 이렇게 얻어진 PCR 산물은 DNA 시퀸싱 키트(DNA sequencing knit; BigDye terminator Cycle Sequencing Ready Reacions v. 3. 1.; Applied Biosystem)를 사용하여 반응시킨 후, 유전자 분석기 3100(Genetic Analyser 3100 ;Applied Biosystems)로 염기서열(서열번호 1)을 분석하였다. 이를 도 1에 나타냈다. 16S rRNA gene sequencing was used to identify 5YN1-3 bacteria. DNA extraction of the isolate strain with a DNA extraction kit (Toyobo, Japan) followed by universal primer 27F (5'-AGAGTTTGATCMTGGCTCAG-3 ') and 1492R (5'-TACGGYTACCTTGTTACGACTT-3') (Schmidt et (1991) Analysis of a marine picoplankton community by 16S rRNA gene cloning and sequencing.J Bacteriol 173: 4371-4378) was used to amplify the 16S rDNA gene. The PCR product thus obtained was reacted using a DNA sequencing knit (DNA sequencing knit; BigDye terminator Cycle Sequencing Ready Reacions v. 3. Sequence (SEQ ID NO: 1) was analyzed. This is shown in FIG.

[실시예 3] 5YN1-3 균주의 종 분류 및 기탁Example 3 Species Classification and Deposit of 5YN1-3 Strains

5YN1-3 균주는 도 1의 16S rDNA 염기서열을 기준으로 종 분류 하였다. 도 2는 본 발명의 미생물 5YN1-3 균주의 16S rDNA에 따른 계통 분류 그림이다. 16S rDNA 염기서열은 미국 NCBI 서버의 BLAST 프로그램을 통해 종(species)까지 동정하였다. 분리균주와 표준균주간의 유연관계를 분석하기 위하여 ClustalW 알고리즘(Thompson et al. (1994). CLUSTAL W: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position-specific gap penalties and weight matrix choice. Nucleic Acids Res 22:4673- 4680)을 이용하여 염기서열을 정렬하였다. 정렬된 데이터세트는 MEGA version 4(Tamura et al. (2007). MEGA4: Molecular Evolutionary Genetics Analysis (MEGA) software version 4.0. Mol Biol Evol 24:1596-1599) 프로그램을 이용하여 진화 계통수를 작성하였다. 분과(Branch)의 안정성(bootstrap value)은 1,000회의 재샘플링을 통하여 조사하였다. 5YN1-3은 16S rDNA 염기서열을 사용한 계통진화 유사도 분석으로 가장 근사 표준군주인 아퀴태리아 매그누소니(Aquitalea magnusonii)와 98.6% 일치하였다. 아퀴태리아(Aquitalea) 속에 속하는 균은 지금까지 전 세계에 단 1종만 알려져 있다(Lau et al. (2006). Aquitalea magnusonii gen. nov., sp. nov., a novel Gram-negative bacterium isolated from a humic lake. Int J Syst Evol Microbiol 56:867-871). 이상의 결과에 따라 본 발명자들은 본 발명의 미생물 균주가 아퀴태리아(Aquiltalea) 속에 속하는 균주임을 확인하고, 상기 균주 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3 균주를 2008년 6월 26일 농촌진흥청 농업미생물자원센터에 기탁하여 수탁번호(KACC 91389P)를 부여받았다.5YN1-3 strains were classified based on the 16S rDNA sequence of FIG. Figure 2 is a lineage classification according to 16S rDNA of the microorganism 5YN1-3 strain of the present invention. 16S rDNA sequences were identified to species through the BLAST program of the US NCBI server. ClustalW algorithm (Thompson et al. (1994) to improve the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position-specific gap penalties and weight matrix choice.Nucleic Acids The base sequence was aligned using Res 22: 4673-4680). The sorted datasets were developed using the MEGA version 4 (Tamura et al. (2007). MEGA4: Molecular Evolutionary Genetics Analysis (MEGA) software version 4.0. Mol Biol Evol 24: 1596-1599) program. The stability of the branch (bootstrap value) was investigated through 1,000 resampling. 5YN1-3 was 98.6% identical to Aquitalea magnusonii , the closest standard monarch, by phylogenetic similarity analysis using 16S rDNA sequences. Only one species of the genus Aquitalea is known throughout the world so far (Lau et al. (2006). Aquitalea magnusonii gen.nov ., Sp.nov ., A novel Gram-negative bacterium isolated from a humic lake.Int J Syst Evol Microbiol 56: 867-871). According to the above results, the present inventors have found that the microbial strain of the present invention is in the genus Aquiltalea . The strain belonging to the strain Aquitalea sp. ( Aquitalea sp.) 5YN1-3 strain was deposited on June 26, 2008 at the Rural Development Administration Agricultural Microbial Resources Center and received accession number (KACC 91389P).

[실시예 4 ] 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3 균주의 API 키트를 사용한 효소 특성 검증Example 4 Enzyme Characterization Using API Kit of Aquitalea sp. 5YN1-3 Strain

아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3 균주의 생화학적인 특성을 조사하고자 상기 균주를 생육 적온인 28℃에 24시간 배양한 후 단일 집락을 수거하여 0.85% NaCl 완충액에 현탁하였다. 배양된 균은 표준 완충액(standard buffer)를 기준으로 하여 O.D.값을 맞춘 후에 다양한 API 키트(20NE, 32GN; BioMerieux Inc.)로 생화학 적 특성을 조사하였다. 분석 시 표준균주 아퀴태리아 매그누소니(Aquitalea magnusonii)를 대조군으로 사용하였다. 그 결과를 표 1에 나타냈다.To investigate the biochemical properties of the Aquitalea sp. 5YN1-3 strain, the strain was incubated at 28 ° C. for 24 hours, and a single colony was collected and suspended in 0.85% NaCl buffer. The cultured bacteria were examined for their biochemical properties using various API kits (20NE, 32GN; BioMerieux Inc.) after adjusting the OD values based on standard buffers. In the analysis, the standard strain Aquitalea magnusonii was used as a control. The results are shown in Table 1.

표 1에서 보는 바와 같이, 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3는 동화작용(assimilation)과 발효능력(fermentation) 등에서 표준균주들과는 생화학적 특성의 차이가 확연하므로, 이 균이 16S-rDNA 염기서열 뿐만 아니라 생화학적 특성에서도 신종이 유력하다는 보조적인 증거라고 할 수 있다.As shown in Table 1, Aquitalea sp. 5YN1-3 has a significant difference in biochemical properties from standard strains in assimilation and fermentation. Not only the sequencing but also the biochemical properties of the new species can be seen as supporting evidence.

[표 1] 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3와 표준균주의 생화학적 효소특성 비교Table 1 Comparison of Biochemical Enzyme Characteristics of Aquitalea sp. 5YN1-3 and Standard Strains

생리·화학적 특징Physiological and chemical features 5YN1-3* 5YN1-3 * 표준균주* Standard strain * 성장온도 (℃)Growth temperature (℃) 10~4010-40 28~3728-37 DNA G+C 양 (Molecular %)DNA G + C Volume (% Molecular) 5656 59.259.2 글루코오즈 발효Glucose Fermentation -- ++ 우레아제(Urease)Urease -- ++ 젤라틴 가수분해Gelatin hydrolysis -- (+)(+) 동화작용Assimilation 말론산나트륨  Sodium malate -- ++ 살리신  Salinity -- ++ 효소반응Enzyme reaction 알칼리 포스파타아제  Alkaline phosphatase -- ++ 에스테라제 리파아제(C8)  Esterase lipase (C8) -- ++ Naphthol-AS-BI-phosphohydrolase  Naphthol-AS-BI-phosphohydrolase -- ++

*“+”는 양성반응, “-”는 음성반응, “(+)”는 약한 양성반응을 표시한다. * "+" Indicates a positive reaction, "-" indicates a negative reaction, and "(+)" indicates a weak positive reaction.

표 1에 표시하지 않은 5YN1-3과 표준균주에서 공히 양성으로 나타나는 효소 생화학 특성은 다음과 같다. 카탈라아제(Catalase), 옥시다아제(Oxidase), 인돌 생성(Indole production), 아르기닌 디하이드로라아제(Arginine dihydrolase). 또 동 화작용 기질로 D-글루코오즈, N-아세틸글루코사민(acetylglucosamine), 글루콘산칼륨(Potassium gluconate), 카프릭산(Capric acid), 말릭산(Malic acid), 구연산삼나트륨(Trisodium citrate), D-리보오즈(ribose), 이노시톨(Inositol), 아세트산 나트륨(Sodium acetate), 젖산(Lactic acid), L-알라닌(alanine), L-세린(serine), 프로피온산(Propionic acid), 발레르산(Valeric acid), L-히스티딘(histidine), 3-하이드록시뷰티린산(hydroxybutyric acid), L-프롤린(proline), 에스테라제)(Esterase) (C4), 루신 아릴아미다아제(Leucine arylamidase), 산성 포스파타제(Acid phosphatase)가 모두에서 양성으로 나타났다.Enzyme biochemical characteristics which are positive in both 5YN1-3 and standard strains not shown in Table 1 are as follows. Catalase, Oxidase, Indole production, Arginine dihydrolase. In addition, D -glucose, N -acetylglucosamine, potassium gluconate, capric acid, malic acid, trisodium citrate, D -ribose, inositol, sodium acetate, lactic acid, L -alanine, L -serine, propionic acid, valeric acid acid, L -histidine, 3-hydroxybutyric acid, L -proline, esterase (C4), leucine arylamidase, acid Acid phosphatase was positive in all.

[실시예 5] 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3의 지질 특성 검증Example 5 Lipid Characterization of Aquitalea sp. 5YN1-3

지질(fatty acid) 특성 분류는 세균의 생리적인 특성을 구별하기 위한 방법이다. 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3과 표준균주를 30℃에서 24시간 배양 후, 각 세균의 지질 성분을 추출하였다. 추출된 지질은 메칠기(methylation)를 붙인 뒤 표준 개스 크로마토 그래피 MIDI(Microbial Identification) 시스템을 사용하여 분석하였다(Sasser (1990) Identification of bacteria by gas chromatography of cellular fatty acids. Technical Note 101, DE: MIDI Inc.). 그 결과를 표 2에 나타냈다.Fatty acid characterization is a method for identifying the physiological properties of bacteria. After culturing Aquitalea sp. 5YN1-3 and standard strains at 30 ° C. for 24 hours, lipid components of each bacterium were extracted. Extracted lipids were methylated and analyzed using standard gas chromatography Microbial Identification (MIDI) system (Sasser (1990) Identification of bacteria by gas chromatography of cellular fatty acids.Technical Note 101, DE: MIDI Inc.). The results are shown in Table 2.

표 2에서 보는 바와 같이, 표준균주와 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3는 지질 특성이 상이한 같은 속(genus)에 속하는 다른 종이다. As shown in Table 2, the standard strain and Aquitalea sp. 5YN1-3 are different species belonging to the same genus with different lipid properties.

[표 2] 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3와 표준균주의 지질특성 비교[Table 2] Lipid Characteristics of Aquitalea sp. 5YN1-3 and Standard Strains

지질(fatty acid)Fat acid 5YN1-35YN1-3 표준균주Standard strain C10:0 3-OHC 10: 0 3-OH 6.86.8 1.51.5 C12:0 C 12: 0 9.09.0 5.15.1 C12:0 3-OHC 12: 0 3-OH 4.04.0 1.21.2 C14:0 C 14: 0 1.81.8 2.82.8 C15:0 C 15: 0 -- 2.02.0 C16:0 C 16: 0 25.625.6 21.721.7 C17:1 오메가-6CC 17: 1 Omega-6C -- 1.21.2 C18:1 오메가-7CC 18: 1 Omega-7C 6.66.6 8.08.0 iso-C15:0 2-OH 또는
C16:1 오메가 7C
iso-C 15: 0 2-OH or
C 16: 1 Omega 7C
45.545.5 52.552.5

*분석 값이 0.5% 이하는 검출되지 않은 것으로 표시하였음.* Analysis values below 0.5% were not detected.

[실시예 6] 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3의 탈질소관련 유전자 검증Example 6 Denitrification Related Gene Verification of Aquitalea sp. 5YN1-3

아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3의 탈질소 관련 효소 유전자의 존재를 확인하기 위하여 5YN1-3의 DNA를 분리하여 대표적인 탈질소 유전자들의 단편부위를 PCR로 증폭하였다. 사용한 프라이머(primer) 쌍은 각 유전자 별로 아래와 같다.In order to confirm the presence of the denitrogenase-related enzyme gene of Aquitalea sp. 5YN1-3, 5YN1-3 DNA was isolated and fragments of representative denitrogen genes were amplified by PCR. The primer pairs used are as follows for each gene.

단계 1) narG 유전자 증폭; Step 1) narG gene amplification;

TAYGTSGGGCAGGARAAACTG / CGTAGAAGAAGCTGGTGCTGTTTAYGTSGGGCAGGARAAACTG / CGTAGAAGAAGCTGGTGCTGTT

단계 2) norB 유전자 증폭; Step 2) norB gene amplification;

GACAAGNNNTACTGGTGGT / GAANCCCCANACNCCNGCGACAAGNNNTACTGGTGGT / GAANCCCCANACNCCNGC

단계 3) nosZ 유전자 증폭Step 3) NosZ Gene Amplification

CGYTGTTCMTCGACAGCCAG / CGSACCTTSTTGCCSTYGCGCGYTGTTCMTCGACAGCCAG / CGSACCTTSTTGCCSTYGCG

PCR 증폭은 태그 폴리머라제(Taq polymerase)를 1unit 사용하여 (94℃, 1분) → (프라이머 Melting point - 5℃, 30초) → (72℃, 30초) 사이클을 30회 반복하여 증폭하였다. 증폭한 PCR 산물은 TOPO 벡터(Invitrogen Co.)에 클로닝하여 상기 방법과 같이 염기서열을 결정하였다. 염기서열은 NCBI의 BLASTX 알고리즘을 사용하여 단백질 아미노산 서열로 변경하여 데이터베이스를 검색하였다. 그 결과를 도 3에 나타냈다. PCR amplification was repeated amplified 30 times using (Tak polymerase) 1 unit (94 ℃, 1 minute) → (Primer Melting point-5 ℃, 30 seconds) → (72 ℃, 30 seconds) cycle. The amplified PCR product was cloned into a TOPO vector (Invitrogen Co.) to determine the base sequence as described above. The base sequence was changed into protein amino acid sequence using NCBI's BLASTX algorithm to search the database. The result is shown in FIG.

도 3은 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3 균주의 탈질소 관련 유전자들의 부분 염기서열 비교한 것으로, "쿼리 시퀀스(Query sequence)"는 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3 균주로부터 PCR로 증폭한 탈질 유전자 단편 염기서열을 말한다. 가장 높은 유사성을 보이는 탈질 유전자의 GenBank Gene Identification (gi) 번호를 같이 표시하였다. 도 3에서 보는 바와 같이, 탈질소 각 단계에서 잘 알려진 효소 유전자가 존재하는 것을 검출할 수 있었다.Figure 3 is a partial sequence comparison of the denitrification related genes of the Aquitalea sp. 5YN1-3 strain, "Query sequence" is Aquitalea sp. 5YN1-3 Refers to the denitrification gene fragment nucleotide sequence amplified by PCR from the strain. GenBank Gene Identification (gi) numbers of the denitrification genes showing the highest similarity are also indicated. As shown in Figure 3, it was possible to detect the presence of a well-known enzyme gene in each step of denitrification.

[실시예 7] 아퀴태리아 속 5YN1-3의 질산염 제거 효율성 검증Example 7 Verification of Nitrate Removal Efficiency of 5YN1-3

아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3 균주가 배지의 질소성분을 대사과정을 통하여 질소 가스로 변환시키는 것을 확인하기 위하여, KNO3의 NO3-를 전자 전달계의 어셉터(acceptor)로 사용하는 것을 이용하였다. 균주 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3를 멸균한 R2A 액체 배지에 넣고 하루 동안 배양하였다. 충분히 성장한 활성이 좋은 균주를 질산염 배지(R2A + 100ppm KNO3)에 초기 OD600 흡광도가 0.01이 되게 희석하여, 28℃, 8시간 동안 정치배양 시키면서 배지 내에 잔류하는 질산 염(NO3 -)과 아질산염(NO2 -) 이온 농도를 측정하였다. 질산염 배지는 균주를 넣기 전 물에서 5분간 끓여 용존 산소를 제거하였고, 균주를 넣은 다음에는 멸균한 파라핀오일을 1 밀리리터 정도 도포시켜 공기 중 산소를 차단한 상태로 정치 배양시켰다. 배지를 시간별로 채취하여 배지의 질산염(NO3 -)이 아질산염(NO2 -)을 거쳐 전자 전달계에서 질소(N2) 가스로 변환시키는 것을 이온크로마토그래피로 측정하였다. 그 결과를 도 4에 표시하였다. In order to confirm that the Aquitalea sp. 5YN1-3 strain converts the nitrogen component of the medium into nitrogen gas through metabolism, NO 3 − of KNO 3 is used as an acceptor of the electron transport system. Was used. Strain Aquitalea sp. 5YN1-3 was placed in sterile R2A liquid medium and cultured for one day. Full-grown by the active dilution good strain to be the initial OD 600 absorbance of 0.01 in a nitrate medium (R2A + 100ppm KNO3), while stationary culture for 28 ℃, 8 sigan nitrate salts which remain in the culture medium (NO 3 -), and nitrite ( NO 2 -) ion concentration was measured. The nitrate medium was boiled in water for 5 minutes prior to adding the strain to remove dissolved oxygen. After the strain was added, sterilized paraffin oil was applied to about 1 milliliter and stationary cultured in the state of blocking oxygen in the air. The medium was sampled by time and ion chromatography was used to convert nitrate (NO 3 ) from the medium to nitrite (NO 2 ) into nitrogen (N 2 ) gas in an electron transport system. The result is shown in FIG.

도 4에서 실선으로 표시한 것이 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3이고 점선은 비교균주 아퀴태리아 매그누소니(Aquitalea magnusonii)의 탈질소 패턴을 나타낸다. 산소가 차단된 혐기성 상태에서 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3은 4시간 안에 배지의 질산염(NO3 -)을 전부 소모하였으며, 생성되는 아질산염(NO2 -)은 질산염(NO3 -)이 전부 소모된 4시간에 최고치를 보였다. 생성된 아질산염(NO2 -)은 혐기성 상태에서 감소하기 시작하여 총 6시간 안에 배지에 존재하는 초기 질산염이 전부 소모되었다. 이렇게 혐기성 상태에서 조금씩 성장한 두 세균의 최종 OD600은 동일하였다 (OD600~0.21). 비교균주도 비슷한 패턴을 보였으나, 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3이 두 시간 정도 짧은 시간에 주어진 질산염을 모두 제거하는 우수한 탈질 능력을 보였다 <도 6>.The solid line in FIG. 4 is Aquitalea sp. 5YN1-3 and the dotted line shows the denitrification pattern of the comparative strain Aquitalea magnusonii . In the anaerobic, oxygen-blocked state, Aquitalea sp. 5YN1-3 consumed all of the nitrate (NO 3 ) in the medium within 4 hours, and the resulting nitrite (NO 2 ) was nitrate (NO 3 −). ) Peaked at 4 hours of total consumption. The resulting nitrite (NO 2 ) began to decrease in anaerobic conditions and consumed all of the initial nitrate present in the medium in a total of 6 hours. The final OD 600 of the two bacteria growing little by little in the anaerobic state was the same (OD 600 ~ 0.21). Comparative strains showed a similar pattern, but Aquitalea sp. 5YN1-3 showed excellent denitrification ability to remove all given nitrates in a short time of about 2 hours (Fig. 6).

[실시예 8] 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3의 탈질소 능력 검증Example 8 Validation of Denitrogen Capacity of Aquitalea sp. 5YN1-3

아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3 균주의 탈질소 능력을 질산염 이온을 실시예 7에서 사용한 질산염 배지보다 5~100 배 과량으로 넣어준(최대 NO3 - 농도 10,000 ppm) 여러 R2A 탈질 배지 상태에서 검정하였다. 실험 하루 전 계대 배양한 활성이 좋은 균을 미리 10분간 끓는 물에서 용존 산소를 제거한 질산염 배지(질산염 농도가 각각 500ppm, 1,000ppm, 5,000ppm, 10,000ppm) 10 밀리리터에 초기 OD600~0.01이 되도록 동일하게 접종하였다. 멸균된 파라핀 오일을 1 밀리미터 정도 도포한 뒤, 정치 배양으로 12시간 혐기성 상태를 유지하였다. 혐기성 12시간 정치배양 후 재 측정한 OD600 값은 두 균주 모두 0.2정도로 동일하였다. 시료를 동일한 12시간에 채취한 뒤, 이온 크로마토그래피로 각각의 탈질 배지에 잔류하는 질산염(NO3 -)과 아질산염(NO2 -)의 양을 측정하였다. 그 결과를 도 5에 나타냈다. Multiple R2A denitrification media in which the denitrification capacity of the Aquitalea sp. 5YN1-3 strain was 5 to 100 times greater than the nitrate medium used in Example 7 (maximum NO 3 10,000 ppm). Assay in the state. In the same experiments a day such that the passage before the activity is to remove the dissolved oxygen from the good bacteria for 10 minutes in boiling water in advance nitrate medium (each of the nitrate concentration of 500ppm, 1,000ppm, 5,000ppm, 10,000ppm) Initial OD 600 ~ 0.01 in 10 ml of culture Inoculated. Sterilized paraffin oil was applied about 1 millimeter, and then maintained in an anaerobic state for 12 hours by standing culture. Re-measured OD 600 after 12-hour anaerobic culture was the same at 0.2. Samples were taken at the same 12 hours and then the amount of nitrates (NO 3 ) and nitrites (NO 2 ) remaining in each denitrification medium was measured by ion chromatography. The result is shown in FIG.

도 5에서 보는 바와 같이, 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3은 혐기성 상태에서 초기 넣은 양의 20% 이하의 질산염만 잔류하고 나머지는 모두 제거되었다. 반면, 표준균주는 질산염 농도가 높아질수록 탈질소 능력이 감소하여 10,000ppm 정도의 고농도 질소염 상태에서는 탈질소 능력이 현저하게 감소하여 전체의 약 10% 정도 질산염만이 제거되었다. 따라서 동일한 시간에 고 질소염 배지에서 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3는 표준균주보다 최대 7배 많은 양의 질 소성분을 질소 개스로 변환시키는 우수한 탈질능력을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 5, Aquitalea sp. 5YN1-3 remained only 20% or less of the initial nitrate in the anaerobic state, and all others were removed. On the other hand, as the standard nitrate concentration increased, the denitrification capacity decreased, and the denitrification capacity was remarkably decreased in the high nitrogen salt condition of about 10,000 ppm, and only about 10% of the total nitrate was removed. Therefore, at the same time, Aquitalea sp. 5YN1-3 in high nitrogen salt medium was found to have an excellent denitrification ability to convert nitrogen components into nitrogen gas up to 7 times more than standard strains.

상술한 바와 같이 본 발명의 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3 균주는 탈질소 기능이 뛰어난 일련의 탈질소 효소를 생산하는 능력을 가지고 있다. 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3 균주는 통상적인 방법으로 대량 배양 시 하루에 산업적으로 이용할 충분한 양을 확보할 수 있다. 상기 도 4 및 도 5를 근거로 판단하면, 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3는 OD600이 0.2 정도로 적은 수의 세균에서도 충분한 양의 탈질소 효과를 얻을 수 있었다. 즉, 적절한 담채화를 통할 경우 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3는 주어진 시간에 더 효율적으로 더 많은 양의 탈질소가 가능하다. 특히 이 균주의 이런 특성은 국내외에 아직 보고되지 않은 것이다. 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3이 유래한 저영양 세균은 토양 환경에서 중요한 역할을 수행하지만, 통상농도의 고 영양 배지에서는 잘 분리되지 않기 때문에 신규 생리활성기능 탐색에 유용한 자료이다. 또한 본 발명의 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3는 국내 특수 생태 환경인 용늪에서 분리된 세균으로 이 균이 보유한 탈질소 관련 유전자 및 효소의 고유성을 기대할 수 있다. 기존의 탈질소 미생물에 비하여 진보된 특성으로 이 균은 수분이나 습한 지역에서 잘 성장하는 능력이 있다. 따라서 수질오염이 심한지역에서도 장기간 생존이 가능하다. 산업적 응용으로는 균주 자체나 그 생성물을 활용하여 질소 비료나 질소 유기물이 과다 투여되어 C/N 비율이 비균형적인 농업환경 개선을 위한 탈질소 공정에 사용할 수 있 을 것으로 기대된다. 특히 전체 탈질소 관련 유전자 군을 다 가지고 있기 때문에 이 균을 파쇄 하여 세포의 추출물을 사용하여 탈질소에 사용할 수도 있다. 아직까지 이 균이 속한 속(genus)에서 탈질소 효과를 특허화한 사례가 국내외에 없다.As described above, the Aquitalea sp. 5YN1-3 strain of the present invention has the ability to produce a series of denitrogenases having excellent denitrogen function. Aquitalea sp. 5YN1-3 strains can be obtained in a conventional manner in sufficient amounts for industrial use in one day when mass cultivation. 4 and 5, Aquitalea sp. 5YN1-3 was able to obtain a sufficient denitrogen effect even in a small number of bacteria with an OD 600 of 0.2. In other words, with proper tinting, Aquitalea sp. 5YN1-3 is capable of a greater amount of denitrogenation more efficiently at a given time. In particular, this property of the strain has not yet been reported at home and abroad. Low nutrient bacteria derived from Aquitalea sp. 5YN1-3 play an important role in soil environments, but are not useful in the normal concentration of high-nutrient media, which is useful for the search for new bioactive functions. In addition, the Aquitalea sp. 5YN1-3 of the present invention is a bacterium isolated from a swamp, which is a special ecological environment in Korea, and can be expected to have uniqueness of denitrification-related genes and enzymes. Compared to the existing denitrification microorganisms, the bacterium has the ability to grow well in water or wet areas. Therefore, long-term survival is possible even in areas with severe water pollution. Industrial applications are expected to be used in denitrification processes to improve agricultural environments where the fertilizer or nitrogen organics are overdosed using the strain itself or its products. In particular, because it has the entire group of denitrogen-related genes, it can be crushed and used for denitrogen using extracts of cells. There have been no cases of patenting the denitrogen effect in genus belonging to this genus.

도 1은 본 발명에 따라 분석된 신종 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3의 16S rDNA 전체 염기서열이다.1 is a complete sequence of 16S rDNA of the new Aquitalea sp. 5YN1-3 analyzed according to the present invention.

도 2는 본 발명인 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3 균주가 신종에 속함을 보여주는 16S rDNA 계통 분류도를 보여주는 그림이다.Figure 2 is a diagram showing a 16S rDNA lineage classification showing that the Aquitalea sp. 5YN1-3 strain of the present invention belongs to a new species.

도 3은 본 발명의 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3이 가지고 있는 탈질소 관련 유전자 염기서열 단편의 BLASTX 검색결과이다.3 is a BLASTX search result of a denitrogen-related gene sequence fragment of Aquitalea sp. 5YN1-3 of the present invention.

도 4는 본 발명의 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3 균주의 질산염 제거 효율을 이온 크로마토그래피로 분석한 결과를 보여주는 그림이다.Figure 4 is a diagram showing the result of the ion chromatography analysis of the nitrate removal efficiency of the Aquitalea sp. 5YN1-3 strain of the present invention.

도 5는 본 발명의 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3이 고농도의 질소염 스트레스 하에서 단위 시간당 더 뛰어난 탈질소 능력을 가지고 있음을 보여주는 그림이다.FIG. 5 shows that the Aquitalea sp. 5YN1-3 of the present invention has better denitrification ability per unit time under high nitrogen salt stress.

<110> Republic of Korea <120> Novel Aquitalea sp. 5YN1-3 strain for effective denitrification <160> 1 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 1406 <212> DNA <213> Aquitalea sp. <400> 1 catgcagtcg aacggtaaca gggagcttgc tccgctgacg agtggcgaac gggtgagtaa 60 tgcgtcggaa cgtgccgagt agtgggggat aactatccga aaggatagct aataccgcat 120 acgctttgag aaggaaagca ggggatcgca agaccttgcg ctattcgagc ggccgacgtc 180 tgattagcta gttggtgagg taaaggctca ccaaggcatc gatcagtagc gggtctgaga 240 ggatgatccg ccacactggg actgagacac ggcccagact cctacgggag gcagcagtgg 300 ggaattttgg acaatgggcg caagcctgat ccagccatgc cgcgtgtctg aagaaggcct 360 tcgggttgta aaggactttt gtcagggagg aaatccctaa ggttaatacc cttgggggat 420 gacagtacct gaagaataag caccggctaa ctacgtgcca gcagccgcgg taatacgtag 480 ggtgcaagcg ttaatcggaa ttactgggcg taaagcgtgc gcaggcggtt gtgtaagtct 540 gatgtgaaag ccccgggctc aacctgggaa ctgcattgga gactgcacgg ctagagtgcg 600 tcagaggggg gtagaattcc gcgtgtagca gtgaaatgcg tagagatgcg gaggaatacc 660 gatggcgaag gcagccccct gggatgacac tgacgctcat gcacgaaagc gtggggagca 720 aacaggatta gataccctgg tagtccacgc cctaaacgat gtcaactagc tgttgggggt 780 ttgaatcctt ggtagcgtag ctaacgcgag aagttgaccg cctggggagt acggccgcaa 840 ggttaaaact caaaggaatt gacggggacc cgcacaagcg gtggatgatg tggattaatt 900 cgatgcaacg cgaaaaacct tacctggtct tgacatgtac ggaacttgcc agagatggct 960 tggtgcccga aagggagccg taacacaggt gctgcatggc tgtcgtcagc tcgtgtcgtg 1020 agatgttggg ttaagtcccg caacgagcgc aacccttgcc attagttgct accatttagt 1080 tgagcactct aatgggactg ccggtgacaa accggaggaa ggtggggatg acgtcaagtc 1140 ctcatggccc ttatgaccag ggcttcacac gtcatacaat ggtcggtaca gagggtagcc 1200 aagccgcgag gtggagccaa tctcataaaa ccgatcgtag tccggatcgc actctgcaac 1260 tcgagtgcgt gaagtcggaa tcgctagtaa tcgcagatca gcatgctgcg gtgaatacgt 1320 tcccgggtct tgtacacacc gcccgtcaca ccatgggagt gagtttcacc agaagtgggt 1380 aggctaaccg taaggaggcc gctacc 1406 <110> Republic of Korea <120> Novel Aquitalea sp. 5YN1-3 strain for effective denitrification <160> 1 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 1406 <212> DNA <213> Aquitalea sp. <400> 1 catgcagtcg aacggtaaca gggagcttgc tccgctgacg agtggcgaac gggtgagtaa 60 tgcgtcggaa cgtgccgagt agtgggggat aactatccga aaggatagct aataccgcat 120 acgctttgag aaggaaagca ggggatcgca agaccttgcg ctattcgagc ggccgacgtc 180 tgattagcta gttggtgagg taaaggctca ccaaggcatc gatcagtagc gggtctgaga 240 ggatgatccg ccacactggg actgagacac ggcccagact cctacgggag gcagcagtgg 300 ggaattttgg acaatgggcg caagcctgat ccagccatgc cgcgtgtctg aagaaggcct 360 tcgggttgta aaggactttt gtcagggagg aaatccctaa ggttaatacc cttgggggat 420 gacagtacct gaagaataag caccggctaa ctacgtgcca gcagccgcgg taatacgtag 480 ggtgcaagcg ttaatcggaa ttactgggcg taaagcgtgc gcaggcggtt gtgtaagtct 540 gatgtgaaag ccccgggctc aacctgggaa ctgcattgga gactgcacgg ctagagtgcg 600 tcagaggggg gtagaattcc gcgtgtagca gtgaaatgcg tagagatgcg gaggaatacc 660 gatggcgaag gcagccccct gggatgacac tgacgctcat gcacgaaagc gtggggagca 720 aacaggatta gataccctgg tagtccacgc cctaaacgat gtcaactagc tgttgggggt 780 ttgaatcctt ggtagcgtag ctaacgcgag aagttgaccg cctggggagt acggccgcaa 840 ggttaaaact caaaggaatt gacggggacc cgcacaagcg gtggatgatg tggattaatt 900 cgatgcaacg cgaaaaacct tacctggtct tgacatgtac ggaacttgcc agagatggct 960 tggtgcccga aagggagccg taacacaggt gctgcatggc tgtcgtcagc tcgtgtcgtg 1020 agatgttggg ttaagtcccg caacgagcgc aacccttgcc attagttgct accatttagt 1080 tgagcactct aatgggactg ccggtgacaa accggaggaa ggtggggatg acgtcaagtc 1140 ctcatggccc ttatgaccag ggcttcacac gtcatacaat ggtcggtaca gagggtagcc 1200 aagccgcgag gtggagccaa tctcataaaa ccgatcgtag tccggatcgc actctgcaac 1260 tcgagtgcgt gaagtcggaa tcgctagtaa tcgcagatca gcatgctgcg gtgaatacgt 1320 tcccgggtct tgtacacacc gcccgtcaca ccatgggagt gagtttcacc agaagtgggt 1380 aggctaaccg taaggaggcc gctacc 1406  

Claims (2)

탈질소 기능이 우수한 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3 균주 KACC91389P. Aquitalea sp. 5YN1-3 strain KACC91389P with excellent denitrogen function. 아퀴태리아 속(Aquitalea sp.) 5YN1-3 균주 KACC91389P를 이용하여 토양 또는 수질을 탈질소화하는 방법. Aquitalea sp. 5YN1-3 strain KACC91389P for denitrification of soil or water quality.
KR1020080111631A 2008-11-11 2008-11-11 Novel Aquitalea sp. 5YN1-3 strain for effective denitrification KR101008568B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080111631A KR101008568B1 (en) 2008-11-11 2008-11-11 Novel Aquitalea sp. 5YN1-3 strain for effective denitrification

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080111631A KR101008568B1 (en) 2008-11-11 2008-11-11 Novel Aquitalea sp. 5YN1-3 strain for effective denitrification

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100052777A KR20100052777A (en) 2010-05-20
KR101008568B1 true KR101008568B1 (en) 2011-01-19

Family

ID=42277976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080111631A KR101008568B1 (en) 2008-11-11 2008-11-11 Novel Aquitalea sp. 5YN1-3 strain for effective denitrification

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101008568B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102607676B1 (en) * 2019-12-04 2023-11-29 선 바이오 (주) Probiotics composition for companion animals comprising aerotolerant Bifidobacterium strain as effective component and production method thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070002472A (en) * 2005-06-30 2007-01-05 오계헌 Two novel bacteria of bacillus sp. ck-10 and ck-13 having a decomposing capacity of nitrogen and/or phosphorus in water, and a method of decomposing of nitrogen and/or phosphorus by the said bacteria

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070002472A (en) * 2005-06-30 2007-01-05 오계헌 Two novel bacteria of bacillus sp. ck-10 and ck-13 having a decomposing capacity of nitrogen and/or phosphorus in water, and a method of decomposing of nitrogen and/or phosphorus by the said bacteria

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100052777A (en) 2010-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yang et al. Ammonium removal characteristics of an acid-resistant bacterium Acinetobacter sp. JR1 from pharmaceutical wastewater capable of heterotrophic nitrification-aerobic denitrification
Ueno et al. Microbial community in anaerobic hydrogen-producing microflora enriched from sludge compost
Yang et al. Highly efficient nitrogen removal of a coldness-resistant and low nutrient needed bacterium, Janthinobacterium sp. M-11
Koops et al. The lithoautotrophic ammonia-oxidizing bacteria
Kim et al. Aerobic denitrification of Pseudomonas putida AD-21 at different C/N ratios
CN110655199B (en) Method for treating ammonia nitrogen wastewater by using heterotrophic nitrification-aerobic denitrification pseudomonas strain
Liu et al. Heterotrophic nitrogen removal by Acinetobacter sp. Y1 isolated from coke plant wastewater
Sompong et al. Evaluation of methods for preparing hydrogen-producing seed inocula under thermophilic condition by process performance and microbial community analysis
Ishizawa et al. Enhanced biomass production and nutrient removal capacity of duckweed via two-step cultivation process with a plant growth-promoting bacterium, Acinetobacter calcoaceticus P23
CN112625942B (en) Aerobic denitrifying bacterium and application thereof
CN110656058A (en) Heterotrophic nitrification-aerobic denitrification pseudomonas strain, seed liquid, and preparation method and application thereof
CN109385388A (en) Thermophilic salt denitrifying bacterium YL5-2 and its application
Anandham et al. Acinetobacter brisouii sp. nov., isolated from a wetland in Korea
Lee et al. Effect of alkaline protease-producing Exiguobacterium sp. YS1 inoculation on the solubilization and bacterial community of waste activated sludge
CN108342339A (en) Klebsiella bacterial strain and its application of sanitary sewage containing ammonia nitrogen in river sewage and rural area
CN110656066B (en) Acinetobacter strain for shortcut nitrification and denitrification and application thereof
Zhao et al. Isolation and application of a thermotolerant nitrifying bacterium Gordonia paraffinivorans N52 in sewage sludge composting for reducing nitrogen loss
Liu et al. Isolation and characterization of a heterotrophic nitrifier from coke plant wastewater
CN107674844B (en) Novel methylobacterium MR1 and application thereof
Lin et al. Isolation and characterization of a new heterotrophic nitrifying Bacillus sp. strain
Sato et al. Nitrogenase activity (acetylene reduction) of an iron-oxidizing Leptospirillum strain cultured as a pioneer microbe from a recent volcanic deposit on Miyake-jima, Japan
KR101008568B1 (en) Novel Aquitalea sp. 5YN1-3 strain for effective denitrification
Lu et al. Characterization of Herbaspirillum-and Limnobacter-related strains isolated from young volcanic deposits in Miyake-jima Island, Japan
CN114214229B (en) Paracoccus pantoea strain MA3, production method and application thereof
CN110157637A (en) Enterobacteria Z1 and klebsiella Z2 composite bacteria agent removal high nitrogen pollutant effluents and application

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant