KR102106698B1 - Method for assessing soil toxicity using nematode offspring counting assay - Google Patents

Method for assessing soil toxicity using nematode offspring counting assay Download PDF

Info

Publication number
KR102106698B1
KR102106698B1 KR1020180065503A KR20180065503A KR102106698B1 KR 102106698 B1 KR102106698 B1 KR 102106698B1 KR 1020180065503 A KR1020180065503 A KR 1020180065503A KR 20180065503 A KR20180065503 A KR 20180065503A KR 102106698 B1 KR102106698 B1 KR 102106698B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
soil
nematode
toxicity
test
larvae
Prior art date
Application number
KR1020180065503A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20190139023A (en
Inventor
안윤주
김신웅
문종민
Original Assignee
건국대학교 산학협력단
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 건국대학교 산학협력단 filed Critical 건국대학교 산학협력단
Priority to KR1020180065503A priority Critical patent/KR102106698B1/en
Publication of KR20190139023A publication Critical patent/KR20190139023A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102106698B1 publication Critical patent/KR102106698B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24Earth materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/02Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
    • C12Q1/025Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • G01N33/5014Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics for testing toxicity
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • G01N33/5082Supracellular entities, e.g. tissue, organisms
    • G01N33/5085Supracellular entities, e.g. tissue, organisms of invertebrates

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

본 발명은 선충 유충 계수법을 이용한 토양 독성 평가 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 a) 성충 상태의 선충을 시험 토양에 노출시키는 단계; b) 선충의 먹이원을 한천 플레이트에 도포하는 단계; c) 상기 a) 단계의 선충을 함유하는 시험 토양을 상기 먹이원이 도포된 부분과 접촉되지 않도록 한천 플레이트에 배치하는 단계; 및 d) 상기 시험 토양으로부터 발생한 유충 수를 상기 먹이원으로 유도하여 계수하는 단계를 포함하는 토양 독성 평가 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for evaluating soil toxicity using the nematode larval counting method, more specifically, a) exposing an adult nematode to test soil; b) applying the nematode food source to an agar plate; c) placing the test soil containing the nematode of step a) on an agar plate so as not to contact the portion to which the food source is applied; And d) inducing and counting the number of larvae generated from the test soil to the food source.

Description

선충 유충 계수법을 이용한 토양 독성 평가 방법 {Method for assessing soil toxicity using nematode offspring counting assay}Method for assessing soil toxicity using nematode offspring counting assay

본 발명은 선충 유충 계수법을 이용한 토양 독성 평가 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 a) 성충 상태의 선충을 시험 토양에 노출시키는 단계; b) 선충의 먹이원을 한천 플레이트에 도포하는 단계; c) 상기 a) 단계의 선충을 함유하는 시험 토양을 상기 먹이원이 도포된 부분과 접촉되지 않도록 한천 플레이트에 배치하는 단계; 및 d) 상기 시험 토양으로부터 발생한 유충 수를 상기 먹이원으로 유도하여 계수하는 단계를 포함하는 토양 독성 평가 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for evaluating soil toxicity using the nematode larval counting method, more specifically, a) exposing an adult nematode to test soil; b) applying the nematode food source to an agar plate; c) placing the test soil containing the nematode of step a) on an agar plate so as not to contact the portion to which the food source is applied; And d) inducing and counting the number of larvae generated from the test soil to the food source.

선충은 환경 영양 시스템과 영양 사이클에 중요한 역할을 하며, 토양과 미생물이 풍부한 서식지에 널리 분포해 있다. 독립생활을 하는 선충인, 예쁜꼬마선충 (Caenorhabditis elegans)은 짧은 수명을 갖는 발달 단계가 표준화되었고, 완전히 알려진 세포 계통 및 신경계를 갖는 유일한 동물이다. 따라서, 예쁜꼬마선충은 일반적으로 독성 시험에 사용하기 위한 핵심 종으로 알려져 있다.Nematodes play an important role in the environmental nutrition system and the nutrition cycle, and are widely distributed in soil and microbial-rich habitats. The independent nematode, Caenorhabditis elegans , is a standardized, short-lived developmental stage and the only animal with a fully known cellular and nervous system. Therefore, the pretty little nematode is generally known as a key species for use in toxicity testing.

Williams 및 Dusenbery (1990)의 문헌 [Aquatic toxicity testing using the nematode, Caenorhabditis elegans] (Environ. Toxicol. Chem. 9, 1285-1290.)에 예쁜꼬마선충을 이용한 수상 시험 방법이 처음으로 제시된 이후로 다양한 연구들이 이러한 바이오 어세이를 이용해왔다. 선충 독성 시험 방법은 또한 토양 배지에서 수행되었고, 다양한 연구에서 자연 현장으로부터 수득된 전체 퇴적물과 토양 샘플을 사용한 이러한 바이오 어세이 종류의 개발이 보고되어 왔다.Williams and Dusenbery (1990), Aquatic toxicity testing using the nematode, Caenorhabditis elegans ] (Environ. Toxicol. Chem. 9, 1285-1290.), a variety of studies have been using these bioassays since the first water test method using nematode nematodes was first presented. The nematode toxicity test method was also performed in soil media, and various studies have reported the development of this type of bioassay using whole sediment and soil samples obtained from natural sites.

미국재료시험협회(ASTM)와 국제표준화기구(ISO)가 표준화된 선충 독성 시험 방법을 확립한 이후(ASTM, 2001; ISO, 2010), 연구들은 이들 표준화 방법을 일상적으로 사용해 왔다. 최근, 예쁜꼬마선충은 환경호르몬과 금속 기반 나노물질을 포함한 다양한 생체화합이물의 독성 메커니즘을 평가하는데 널리 사용되어 왔으며, 바이오 어세이 또한 다중 세대 또는 영양 전달 효과와 같은 복잡한 노출 시나리오를 평가하는데 사용되어 왔다.Since the American Society for Testing and Materials (ASTM) and the International Organization for Standardization (ISO) established standardized nematode toxicity testing methods (ASTM, 2001; ISO, 2010), studies have routinely used these methods. Recently, nematode nematodes have been widely used to evaluate the toxicity mechanisms of various biocomposites, including environmental hormones and metal-based nanomaterials, and bioassays have also been used to evaluate complex exposure scenarios such as multi-generational or nutrient delivery effects. come.

이러한 종래의 연구들에서, 한천 및 액체가 시험 배지로 선택되었으나, 토양 기질은 사용되지 않았었다. 선충을 이용한 표준 독성 시험에서, 예쁜꼬마선충 개체들은 오염된 토양과 퇴적물 시스템에 노출되고, LUDOX 용액을 이용한 콜로이드 실리카 부유 방법 (colloidal silica flotation method)에 의해 배지로부터 추출된다 (ASTM, 2001; ISO, 2010). ISO (2010) 표준 방법은 회수율을 개선하기 위한 로즈 벵갈 염색 방법을 포함한다.In these prior studies, agar and liquid were selected as test media, but no soil substrate was used. In a standard toxicity test using nematodes, pretty nematode individuals are exposed to contaminated soil and sediment systems and extracted from the medium by a colloidal silica flotation method using LUDOX solution (ASTM, 2001; ISO, 2010). The ISO (2010) standard method includes a Rose Bengal dyeing method to improve recovery.

이러한 방법들이 국제적으로 표준화되어 있지만, 독성값 유도에 대한 보고에서 제한이 있다. ISO 표준을 이용한 종래의 연구들은 배지 특성 및 독성 사이의 관계, 자연계 샘플에 대한 적용 방법 및 표준화 방법을 해석하는데 중점을 두어왔다.Although these methods have been internationally standardized, there are limitations in reporting toxicity values. Prior studies using ISO standards have focused on interpreting the relationship between media properties and toxicity, application methods for natural samples, and standardization methods.

ASTM 표준을 이용한 연구들은 토양 배지에서 선충에 대한 여러 가지 금속 독성 물질의 치사 또는 아치사 효과의 평가를 위해 고안되었다 (ASTM, 2001).Studies using ASTM standards were designed to evaluate the lethal or arch death effects of various metal toxic substances on nematodes in soil media (ASTM, 2001).

토양 환경에서 생태 수용체에 대한 보호 수준을 결정하기 위해, 데이터를 평가하고 정량화하기 위한 종 민감도 분포 (SSD)를 이용하여 확률적 생태 위험 평가 (PERA)가 수행된다 (ECB, 2003; NEPC, 2011). 이 단계를 위해, 바이오 어세이 배터리로부터의 다양한 생태 독성 데이터의 사용이 매우 중요하며, 계산은 표준화된 방법을 이용하여 신중하고 신뢰성 있게 수행되어야 한다. ISO 및 ASTM 표준방법이 이미 공개되고 신뢰성 있는 데이터를 제공함에도 불구하고, 독성값의 유도, 신속한 방법 및 연구자의 접근 가능성을 위한 추가의 필요성이 제기되고 있다.To determine the level of protection against ecological receptors in soil environments, a stochastic ecological risk assessment (PERA) is performed using species sensitivity distribution (SSD) to evaluate and quantify data (ECB, 2003; NEPC, 2011). . For this step, the use of various ecological toxicity data from bioassay batteries is very important, and the calculations should be performed carefully and reliably using standardized methods. Although ISO and ASTM standard methods have already been published and provide reliable data, there is a growing need for derivation of toxicity values, rapid methods and accessibility of researchers.

한편, 대한민국 공개특허 제10-2012-0041063호는 꼬마 선충의 기능 유전체 기술, 특히 RNAi 기술을 이용하여 민감 지표와 개체의 생리학적 수준과의 상관관계에 대한 귀납적 분석을 통해 독성물질에 대한 바이오마커를 선별하고, 이를 이용하여 환경 독성물질을 탐색하는 방법을 개시한 바 있다.On the other hand, Republic of Korea Patent Publication No. 10-2012-0041063 using a functional genome technology, especially RNAi technology of the small nematodes, biomarkers for toxic substances through inductive analysis of the correlation between the sensitive indicator and the physiological level of the individual It has been disclosed a method for screening and searching for environmental toxic substances using the same.

그러나, 선충 유충 계수법에 의한 토양 생태 독성을 평가하는 방법에 대해서는 제시된 바가 없다.However, no method has been proposed for evaluating soil ecological toxicity by nematode larval counting.

이에, 본 발명자들은 선충을 표준화 독성 시험 방법을 이용하여 토양에 노출시킨 다음, 먹이원에 의해 유인된 시험 토양에 형성된 유충을 계수하는 경우, 종래의 토양 생태 독성 평가 방법보다 신속하고 간편할 뿐만 아니라, 더 민감한 독성값을 유도할 수 있다는 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.Thus, the present inventors exposed the nematodes to the soil using a standardized toxicity test method, and then counted the larvae formed in the test soil attracted by the food source, as well as being faster and simpler than the conventional soil ecological toxicity evaluation method. , The present invention was completed by confirming that a more sensitive toxicity value can be induced.

따라서, 본 발명의 목적은 선충 유충 계수법을 이용한 토양 독성 평가 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for evaluating soil toxicity using nematode larval counting.

상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 토양 독성 평가 방법을 제공한다: a) 성충 상태(adult)의 선충을 시험 토양에 노출시키는 단계; b) 선충의 먹이원을 한천 플레이트에 도포하는 단계; c) 상기 a) 단계의 선충을 함유하는 시험 토양을 상기 먹이원이 도포된 부분과 접촉되지 않도록 한천 플레이트에 배치하는 단계; 및 d) 상기 시험 토양으로부터 발생한 유충 수를 상기 먹이원으로 유도하여 계수하는 단계.In order to solve the above-described problems, the present invention provides a soil toxicity evaluation method comprising the following steps: a) exposing adult nematodes to test soil; b) applying the nematode food source to an agar plate; c) placing the test soil containing the nematode of step a) on an agar plate so as not to contact the portion to which the food source is applied; And d) deriving and counting the number of larvae from the test soil into the food source.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 a) 단계의 선충은 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)일 수 있다.According to one preferred embodiment of the present invention, the nematode of step a) may be a pretty little nematode ( Caenorhabditis elegans ).

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 a) 단계의 성충 상태의 선충은 알 (embryo) 상태에서 54 내지 58시간 동조화된 성충(age-synchronized adults)일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the nematode in the adult state of step a) may be an adult-synchronized adult for 54 to 58 hours in an egg state.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 b) 단계의 시험 토양은 한천 플레이트 중심에 선형으로 배치할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the test soil of step b) may be arranged linearly in the center of an agar plate.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 c) 단계의 미생물 먹이원은 대장균일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the microbial food source of step c) may be E. coli.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 d) 단계의 계수는 상기 c) 단계를 수행한 다음 1 내지 3시간 후에 이루어질 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the coefficient of step d) may be performed 1 to 3 hours after performing step c).

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 방법은 환기가 되는 조건에서 수행될 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the method can be carried out under ventilated conditions.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 토양 독성은 금속에 대한 독성일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the soil toxicity may be toxicity to the metal.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 금속은 비소, 카드뮴, 구리, 니켈, 납 및 아연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the metal may be at least one selected from the group consisting of arsenic, cadmium, copper, nickel, lead and zinc.

본 발명의 선충 유충 계수법을 이용한 토양 생태 독성 평가 방법은 종래의 방법보다 신속하고 간편한 바이오 어세이로 사용될 수 있다. 본 발명의 방법은 반복 실험(replication) 당 60-90초 내에 수행될 수 있고, 유충 측정 전 3시간 동안 작업자의 손을 자유롭게 유지한다는 명백한 장점을 갖는다. 본 발명의 선충 유충 계수법은 또한 살아있는 종에 대한 최소의 추가 스트레스를 포함하고, 산화 스트레스, 유전자 분석, 및 다중 세대 분석과 같은 2차 독성 시험을 가능하게 하여, 종래의 방법과 비교하여 더 민감한 독성값을 유도할 수 있도록 한다.The method for evaluating soil ecological toxicity using the nematode larval counting method of the present invention can be used as a quick and simple bioassay than a conventional method. The method of the present invention can be performed within 60-90 seconds per replicate and has the obvious advantage of keeping the operator's hands free for 3 hours before larval measurement. The nematode larva counting method of the present invention also includes minimal additional stress on living species and enables secondary toxicity tests such as oxidative stress, genetic analysis, and multi-generational analysis, making it more sensitive to toxicity compared to conventional methods. Make it possible to derive the value.

도 1은 본 발명의 예쁜꼬마선충을 이용한 선충 유충 계수법의 모식도를 나타낸 것이다.
도 2A는 본 발명의 선충 유충 계수법에 사용하기 위해 고안된 토양-한천 분리 플레이트의 도식화하여 나타낸 것이고, 도 2B는 토양-한천 분리 플레이트에서 회수된 유충에 대한 정의를 도식화하여 나타낸 것이며, 도 2C는 토양-한천 분리 플레이트를 이용하여 시험 토양을 배치하는 과정을 도식화하여 나타낸 것이다.
도 3A는 먹이원을 공급하거나 공급하지 않은 토양-한천 분리 플레이트 상에서 유충 수의 시간 의존적 변화를 나타낸 것이고, 도 3B는 50회의 반복 실험에서 LUFA 2.2에서의 유충 수를 나타낸다. 흰색의 실선과 주황색 영역은 각각 평균값과 표준편차를 나타낸다. 유충의 평균, 최대, 및 최소값은 각각 124 ± 36, 192, 및 42 마리로 계산되었다.
도 4는 LUFA 2.2 토양에서 다양한 금속에 노출된 예쁜꼬마선충의 유충 수 변화를 나타낸 것으로, A는 비소 (As), B는 카드뮴 (Cd), C는 구리 (Cu), D는 니켈 (Ni), E는 납 (Pb), 그리고 F는 아연을 나타낸다. 데이터는 대조군의 백분율로 표시하였고, 대조군과 비교하여 유의적인 차이 (*)는 던네트 프로그램을 이용하여 계산하였다 (p < 0.05). 오류 바는 표준편차를 나타내고, 각 금속의 EC50 값은 트림드 스피어만-카버 (trimmed Spearman-Karber) 방법으로 계산하였다.
도 5는 36가지 필드 토양 샘플 (S1-S36)로부터 발생한 유충 수를 나타낸 것으로, 흰색의 실선과 주황색 영역은 각각 평균값과 표준편차를 나타낸다. 유충 수의 평균, 최대, 및 최소값은 각각 41 ± 26, 98 (S35), 및 1마리 (S5)로 계산되었다.
Figure 1 shows a schematic diagram of the nematode larval counting method using the pretty little nematode of the present invention.
Figure 2A is a schematic representation of a soil-agar separation plate designed for use in the nematode larval counting method of the present invention, Figure 2B is a schematic representation of a larva recovered from a soil-agar separation plate, and Figure 2C is a soil -It shows the process of placing the test soil using agar separation plate.
FIG. 3A shows the time-dependent change in larval number on soil-agar separation plates with or without food sources, and FIG. 3B shows the number of larvae in LUFA 2.2 in 50 replicate experiments. The solid white line and the orange area indicate the mean value and the standard deviation, respectively. The average, maximum, and minimum values of the larvae were calculated as 124 ± 36, 192, and 42, respectively.
Figure 4 shows the change in the number of larvae of pretty little nematodes exposed to various metals in LUFA 2.2 soil, A is arsenic (As), B is cadmium (Cd), C is copper (Cu), D is nickel (Ni) , E represents lead (Pb), and F represents zinc. Data were expressed as a percentage of the control group, and a significant difference (*) compared to the control group was calculated using the Dunnet program ( p <0.05). Error bars indicate standard deviation, and EC50 values of each metal were calculated by the trimmed Spearman-Karber method.
FIG. 5 shows the number of larvae generated from 36 field soil samples (S1-S36), and solid white lines and orange areas indicate mean values and standard deviations, respectively. The mean, maximum, and minimum values of the larvae were calculated to be 41 ± 26, 98 (S35), and 1 (S5), respectively.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

상술한 바와 같이, ISO 및 ASTM 표준방법이 이미 공개되고 신뢰성 있는 데이터를 제공함에도 불구하고, 독성값의 유도, 신속한 방법 및 연구자의 접근 가능성을 위한 추가의 필요성이 제기되고 있다. 이에, 본 발명자들은 선충을 표준화 독성 시험 방법을 이용하여 토양에 노출시킨 다음, 먹이원을 공급하여 먹이원에 의해 유인된 시험 토양에 형성된 유충을 계수하는 경우, 종래의 토양 생태 독성 평가 방법보다 신속하고 간편할 뿐만 아니라, 더 민감한 독성값을 유도할 수 있다는 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.As mentioned above, although ISO and ASTM standard methods have already been published and provide reliable data, there is a growing need for derivation of toxicity values, rapid methods and accessibility of researchers. Thus, the present inventors exposed the nematodes to the soil using a standardized toxicity test method, and then supplied a food source to count larvae formed in the test soil attracted by the food source, which is faster than the conventional soil ecological toxicity evaluation method. The present invention was completed by confirming that it was not only simple and simple, but also capable of inducing more sensitive toxicity values.

본 발명의 선충 유충 계수법을 이용한 토양 생태 독성 평가 방법은 종래의 방법보다 신속하고 간편한 바이오 어세이로 사용될 수 있다.The method for evaluating soil ecological toxicity using the nematode larval counting method of the present invention can be used as a quick and simple bioassay than a conventional method.

따라서, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 토양 독성 평가 방법을 제공한다:Accordingly, the present invention provides a method for evaluating soil toxicity comprising the following steps:

a) 성충 상태의 선충을 시험 토양에 노출시키는 단계;a) exposing adult nematodes to test soil;

b) 선충의 먹이원을 한천 플레이트에 도포하는 단계;b) applying the nematode food source to an agar plate;

c) 상기 a) 단계의 선충을 함유하는 시험 토양을 상기 먹이원이 도포된 부분과 접촉되지 않도록 한천 플레이트에 배치하는 단계; 및 c) placing the test soil containing the nematode of step a) on an agar plate so as not to contact the portion to which the food source is applied; And

d) 상기 시험 토양으로부터 발생한 유충 수를 상기 먹이원으로 유도하여 계수하는 단계.d) counting by deriving the number of larvae from the test soil to the food source.

본 발명의 토양 독성 평가 방법에 있어서, 상기 a) 단계의 선충은 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)인 것이 바람직하고, 상기 예쁜꼬마선충은 알 상태에서 54 내지 58시간 동조화된 성충인 것이 바람직하다.In the method for evaluating soil toxicity of the present invention, it is preferable that the nematode of step a) is a nematode nematode ( Caenorhabditis elegans ), and the nematode nematode is preferably an adult tuned for 54 to 58 hours in an egg state.

본 발명의 토양 독성 평가 방법은 토양-한천 분리 플레이트를 사용한 방법을 기반으로 하며, 예를 들어 상기 토양-한천 분리 플레이트는 NGM 한천 플레이트를 사용할 수 있으나, 이로 한정되지 않는다.The soil toxicity evaluation method of the present invention is based on a method using a soil-agar separation plate, for example, the soil-agar separation plate may use an NGM agar plate, but is not limited thereto.

토양-한천 분리 방법을 위한 최적의 조건은 선형으로 배치된 토양, 먹이의 존재 및 환기가 되는 조건이며, 시험 토양은 구체적으로 한천 플레이트 중심에 선형으로 배치되는 것이 바람직하다.The optimum conditions for the soil-agar separation method are linearly placed soil, the presence of food and ventilation, and it is preferable that the test soil is specifically placed linearly in the center of the agar plate.

본 발명의 토양 독성 평가 방법에 있어서, 상기 c) 단계의 미생물 먹이원은 대장균일 수 있고, 예를 들어, 대장균 균주 OP50을 사용할 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.In the method for evaluating soil toxicity of the present invention, the microbial food source in step c) may be E. coli, for example, E. coli strain OP50 may be used, but is not limited thereto.

본 발명의 토양 독성 평가 방법에 있어서, 토양으로부터 발생한 유충의 수는 1 내지 3시간에서 안정한 것으로 나타났으므로, 상기 d) 단계의 계수는 상기 c) 단계를 수행한 다음 1 내지 3시간 후, 보다 바람직하게는 3시간 후에 수행할 수 있다.In the soil toxicity evaluation method of the present invention, since the number of larvae generated from the soil was found to be stable in 1 to 3 hours, the coefficient of step d) was performed after 1 to 3 hours after performing step c), Preferably it can be carried out after 3 hours.

본 발명의 토양 독성 평가 방법은 이의 종점(endpoint)이 "유충의 수 (number of offspring)"라는 점에서, Kim 등(2014)의 문헌 [A highly efficient nonchemical method for isolating live nematodes (Caenorhabditis elegans) from soil during toxicity assays] (Environ. Toxicol. Chem. 34, 208-213)(이하 'Kim 등(2014)의 문헌'이라 함)에 기재된 살아있는 성충의 수를 계수하는 종래의 방법과 상이하다.The method for evaluating soil toxicity of the present invention is a highly efficient nonchemical method for isolating live nematodes ( Caenorhabditis ) in Kim et al. (2014) in that its endpoint is "number of offspring". elegans ) from soil during toxicity assays] (Environ. Toxicol. Chem. 34, 208-213) (hereinafter referred to as 'Kim et al. (2014) literature') is different from the conventional method of counting the number of live adults. .

또한, Kim 등(2014)의 문헌에서 사용한 방법은 토양-한천 분리 플레이트에 선충을 함유하는 시험 토양을 배치한 후 24시간 동안 주기적으로 성체를 회수하지만, 본 발명의 토양 독성 평가 방법은 시험 토양을 배치한 다음 1 내지 3시간 후, 바람직하게는 3시간 후에 유충 수를 단 1회 계수하는 것만으로도 토양의 독성을 평가할 수 있다는 점에서 매우 유리한 효과를 갖는다.In addition, the method used in the literature of Kim et al. (2014) periodically recovers the adult for 24 hours after placing the test soil containing nematodes on the soil-agar separation plate, but the soil toxicity evaluation method of the present invention uses the test soil. It has a very advantageous effect in that the toxicity of the soil can be evaluated by counting the number of larvae only once after 1 to 3 hours after placement, preferably after 3 hours.

본 발명의 토양 독성 평가 방법은 토양의 화학 독성을 평가하는 것으로, 바람직하게는 금속 토양 독성이고, 상기 금속은 비소, 카드뮴, 구리, 니켈, 납 및 아연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.Soil toxicity evaluation method of the present invention is to evaluate the chemical toxicity of the soil, preferably metal soil toxicity, the metal may be at least one selected from the group consisting of arsenic, cadmium, copper, nickel, lead and zinc, , But is not limited to this.

본 발명의 선충 유충 계수법을 이용한 토양 독성 평가 방법의 적용가능성은 실시예 2에 기재된 바와 같이 금속 혼입 토양을 사용하여 입증하였고, 도 4에 나타난 바와 같이 계수된 유충의 수는 금속 농도에 의존적으로 감소함을 확인하였다.The applicability of the method for evaluating soil toxicity using the nematode larva counting method of the present invention was verified by using metal mixed soil as described in Example 2, and the number of counted larvae decreased depending on the metal concentration as shown in FIG. 4. Was confirmed.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for illustrating the present invention, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not to be construed as limited by these examples.

선충eelworm 유충 계수법 Larval counting

1.1 시험1.1 Test 생물 Biology

예쁜꼬마선충(야생형, 브리스톨 계통 N2)은 건국대학교 동물 유전체 실험실로부터 수득하였다 (서울, 대한민국). 모든 선충은 먹이원으로 대장균 균주 OP50을 포함하는 선충 성장 배지 (NGM: NaCl 3 g/L, 펩톤 2.5 g/L, 한천 17 g/L, 1 M 인산칼륨 25 mL/L, 1 M CaCl22H2O 1 mL/L, 1 M MgSO4·7H2O 1 mL/L, 콜레스테롤 1 mL/L)에서 배양하였다 (Brenner, 1974). 대장균 균주는 한국농업미생물자원센터 (KACC, 서울, 대한민국)으로부터 수득하였다. 배양은 빛이 없는 조건 하에 20 ± 2 (SE) °C에서 유지하였다.The pretty little nematode (wild type, Bristol line N2) was obtained from Konkuk University Animal Genome Laboratory (Seoul, Korea). All nematodes are source of nematode growth media containing E. coli strain OP50 (NGM: NaCl 3 g / L, peptone 2.5 g / L, agar 17 g / L, 1 M potassium phosphate 25 mL / L, 1 M CaCl 2 2H 2 O 1 mL / L, 1 M MgSO 4 · 7H 2 O 1 mL / L, cholesterol 1 mL / L) (Brenner, 1974). The E. coli strain was obtained from the Korea Agricultural Microbiological Resource Center (KACC, Seoul, Korea). Incubation was maintained at 20 ± 2 (SE) ° C under no light conditions.

동조화된(age-synchronized) 선충을 수득하기 위해, 적어도 3일된 예쁜꼬마선충을 10분 동안 클로록스 용액으로 처리하였고, 용액을 2분 동안 400 × g에서 원심분리하였다. 처리된 샘플을 K-배지 (0.032 M KCl, 0.051 M NaCl) (Williams 및 Dusenbery, 1990)로 3회 세척하였고, 알의 펠릿을 대장균 OP50을 포함한 NGM 배지에 적용하였다. 플레이트를 빛이 없는 20 °C의 조건 하에 초기 성충 단계 (클로록스 용액 처리 후 54-58 시간 동조화)까지 배양기에서 배양하였다. 염화나트륨 및 염화칼륨 (덕산, 아산, 대한민국)을 제외한 배지의 모든 성분은 BD (메릴랜드, 미국)로부터 구입하였다. To obtain an age-synchronized nematode, at least 3 days old nematodes were treated with a chlorox solution for 10 minutes, and the solution was centrifuged at 400 × g for 2 minutes. The treated samples were washed three times with K-medium (0.032 M KCl, 0.051 M NaCl) (Williams and Dusenbery, 1990) and pellets of eggs were applied to NGM medium containing E. coli OP50. Plates were incubated in the incubator until the initial adult stage (54-58 hour synchronisation after treatment with Clorox solution) under conditions of no light at 20 ° C. All components of the medium except sodium chloride and potassium chloride (Deoksan, Asan, Korea) were purchased from BD (Maryland, USA).

1.2 1.2 선충eelworm 유충 계수법 Larval counting

LUFA (Landwirtschaftliche Untersuchungs- und Forschungsanstalt) 2.2 (LUFA 슈파이어, 독일)가 선충 유충 계수법의 유용성을 평가하기 위한 시험 토양으로 선택되었다. 공급업체의 지시에 따라, pH, 유기물 (OM) 함량, 유기 탄소 함량 및 텍스처 종류는 각각 5.5 ± 0.2, 3.82%, 1.77%, 및 로움질 모래로 하였다. LUFA 2.2 토양은 2mm 체로 체질하고 7일 동안 공기 건조시켰다. K-배지 (0.2mL)를 0.3 g의 LUFA 2.2 토양을 함유하는 24웰 플레이트의 각 웰에 첨가하였고, 10 마리의 동조화된 성충을 첨가하였다. 24시간 후, 선충을 함유하는 토양을 토양-한천 분리 플레이트에 퍼뜨렸다 (Kim 등(2014)의 문헌).LUFA (Landwirtschaftliche Untersuchungs-und Forschungsanstalt) 2.2 (LUFA Speyer, Germany) was chosen as the test soil for evaluating the usefulness of nematode larval counting. According to the supplier's instructions, the pH, organic matter (OM) content, organic carbon content and texture type were 5.5 ± 0.2, 3.82%, 1.77%, and roaming sand, respectively. The LUFA 2.2 soil was sieved through a 2 mm sieve and air dried for 7 days. K-medium (0.2 mL) was added to each well of a 24-well plate containing 0.3 g of LUFA 2.2 soil, and 10 synchronized adults were added. After 24 hours, soil containing nematodes was spread on a soil-agar separation plate (Kim et al. (2014)).

토양-한천 분리 플레이트를 제조하기 위해, 대장균 균주 OP50을 16시간 동안 37°C에서 LB 배지 (Luria-Bertani medium, 25 g/L)에 배양하였고, 도 2A에 나타난 바와 같이 150 μL의 세포 현탁액 (광학 밀도 1.1-1.2, 8.0-9.6 Х 108 세포/ml)을 NGM 한천 배지 상에 도말하였다. 도 2B에 나타낸 바와 같이 시험 토양을 토양-한천 분리 플레이트의 중심 영역에 선형으로 배치하고, 토양으로부터 발생한 유충을 계수하였다. 시험 토양의 배치는 세심한 주의와 정확성을 가지고 수행해야 하며, 먹이 영역과 토양 경계 사이의 접촉은 최소화되어야 한다.To prepare a soil-agar separation plate, E. coli strain OP50 was cultured in LB medium (Luria-Bertani medium, 25 g / L) at 37 ° C for 16 hours, and 150 μL of cell suspension (as shown in FIG. 2A). Optical density 1.1-1.2, 8.0-9.6 Х 10 8 cells / ml) were plated on NGM agar medium. As shown in Figure 2B, the test soil was placed linearly in the central region of the soil-agar separation plate, and the larvae from the soil were counted. The placement of the test soil should be performed with great care and accuracy, and the contact between the feeding area and the soil boundary should be minimized.

도 2C에 나타낸 바와 같이, 먼저 실험용 스패튤라를 사용하여 파낼 수 있는 토양 덩어리를 토양-한천 분리 플레이트에 옮기고, 토양 입자와 선충을 포함하는 남아있는 물을 웰 플레이트와 실험용 스패튤라 사이의 물 표면 장력을 이용하여 이동시켰다. 50 μL의 K-배지를 수분 손실을 막기 위해 첨가하였다. 0.5, 1, 2, 3, 4, 및 5시간 후, 시험 토양으로부터 발생한 유충을 현미경으로 계수하였다 (n = 3). 먹이의 부재가 유충 회복에 영향을 미치는지 평가하기 위해, 먹이원을 포함하지 않는 토양-한천 분리 플레이트도 준비하였다 (n = 4). 최적의 관측점 (h)을 결정하고, 50번의 반복 실험을 바탕으로 유충의 평균값을 계산하였다.As shown in Fig. 2C, first, an experimental spatula is used to transfer a lump of soil that can be excavated to a soil-agar separation plate, and the remaining water containing soil particles and nematodes is tensioned between the well plate and the experimental spatula. It was moved using. 50 μL of K-medium was added to prevent water loss. After 0.5, 1, 2, 3, 4, and 5 hours, larvae from the test soil were counted microscopically (n = 3). To assess whether the absence of food affects larval recovery, soil-agar separation plates that do not contain food sources were also prepared ( n = 4). The optimum observation point (h) was determined, and the average value of the larva was calculated based on 50 repeated experiments.

LUFA 2.2 토양으로부터 유충이 발생한 후 선충 유충 계수법을 수행하였고, 이들은 미생물 먹이존에서 매우 활동적인 행동을 보였다.After larval development from LUFA 2.2 soil, nematode larval counting was performed, and they showed very active behavior in the microbial food zone.

도 3A에 나타난 바와 같이, 먹이를 함유하는 토양-한천 분리 플레이트 상에서 유충의 수는 시간 의존적으로 증가하였다 (0.5, 1, 2, 3, 4, 및 5 시간에서 각각 148 ± 7, 177 ± 23, 177 ± 29, 177 ± 22, 181 ± 15, 및 199 ± 38 마리의 선충). 대조적으로, 먹이가 부족한 토양-한천 분리 플레이트로부터 발생한 유충의 수는 시간 의존적으로 감소하였다 (0.5, 1, 2, 3, 4, 및 5 시간에서 각각 90 ± 23, 88 ± 8, 78 ± 9, 66 ± 7, 54 ± 5, 및 21 ± 4 마리의 선충).As shown in Figure 3A, the number of larvae on the soil-agar separation plates containing food increased time-dependently (148 ± 7, 177 ± 23, respectively at 0.5, 1, 2, 3, 4, and 5 hours). 177 ± 29, 177 ± 22, 181 ± 15, and 199 ± 38 nematodes). In contrast, the number of larvae from soil-agar separating plates lacking food decreased time-dependently (90 ± 23, 88 ± 8, 78 ± 9, respectively at 0.5, 1, 2, 3, 4, and 5 hours). 66 ± 7, 54 ± 5, and 21 ± 4 nematodes).

발생한 유충의 수가 1 내지 3시간에서 안정한 것으로 나타났으므로, 최적의 관찰 시간을 3시간으로 결정하였다. LUFA 2.2에 대한 유충의 평균값을 결정하기 위해, 시험을 50회 반복하였다. 그 결과, 도 3B에 나타난 바와 같이 평균값은 124 ± 36 마리의 선충으로 계산되었고, 최대 및 최소값은 각각 192 및 42 마리의 선충으로 결정되었다.Since the number of larvae that appeared occurred to be stable at 1 to 3 hours, the optimal observation time was determined to be 3 hours. To determine the mean value of the larva for LUFA 2.2, the test was repeated 50 times. As a result, as shown in FIG. 3B, the average value was calculated as 124 ± 36 nematodes, and the maximum and minimum values were determined as 192 and 42 nematodes, respectively.

본 발명에서는 이전의 연구에 기재된 방법에 약간의 변형을 가하여 선충 유충 계수법을 수행하였다 (Kim 등(2014)의 문헌). 이 종래의 연구에서는 살아있는 성충 상태의 선충을 회수하기 위한 토양-한천 분리 방법을 제시하였다. 표준 시험 가이드라인 (ASTM, 2001; ISO, 2010)에 따라 노출을 위해 사용된 예쁜꼬마선충을 함유한 시험 토양을 NGM 한천 플레이트에 배치하고, 미생물 먹이원을 토양으로부터 살아있는 선충을 유인하기 위해 사용하였다.In the present invention, the nematode larval counting method was performed by slightly modifying the method described in the previous study (Kim et al. (2014)). This conventional study suggested a soil-agar separation method for recovering live nematodes. In accordance with standard test guidelines (ASTM, 2001; ISO, 2010), test soil containing pretty little nematodes used for exposure was placed on an NGM agar plate, and a microbial food source was used to attract live nematodes from the soil. .

본 발명의 방법을 이용하여, 유충 계수법이 선행 연구의 살아있는 성충 계수법 보다 더욱 효율적이고 신속하다는 것을 발견하였으며, 시험 표준화를 위해 상세한 방법을 조사하였다.Using the method of the present invention, it has been found that the larval counting method is more efficient and faster than the live adult counting method of the previous study, and detailed methods have been investigated for test standardization.

토양-한천 분리 방법을 위한 최적의 조건은 Kim 등(2014)의 문헌에 보고되어 있다: 선형으로 배치된 토양, 먹이의 존재, 및 환기.Optimal conditions for the soil-agar separation method are reported in the literature of Kim et al. (2014): linearly placed soil, the presence of prey, and ventilation.

앞서 확인한 바와 같이, 먹이를 함유한 토양-한천 분리 플레이트에서 발생한 유충의 수는 시간 의존적으로 증가한 반면, 먹이가 없는 토양-한천 분리 플레이트에서 발생한 유충의 수는 시간 의존적으로 감소하였다 (도 3A). 먹이의 존재와 부재의 차이는 먹이 냄새에 대한 예쁜꼬마선충의 주화성과 관련이 있을 수 있고, 이에 따라, 본 발명자들은 토양-한천 분리 플레이트의 먹이원이 선충 유충 계수법을 위한 필수조건이라고 결론지었다.As previously identified, the number of larvae generated in the soil-agar separation plate containing food increased in a time-dependent manner, while the number of larvae generated in the soil-agar separation plate without food decreased in a time-dependent manner (FIG. 3A). The difference between the presence and absence of food may be related to the chemotaxis of the pretty little nematode to the smell of food, and accordingly, the inventors have concluded that the food source of the soil-agar separation plate is an essential condition for nematode larval counting.

대표적인 대조군의 선택은 독성 평가에서 매우 중요한데, 그 이유는 신뢰할 수 있는 독성 정량화를 위해 비교 가능한 데이터가 필요하기 때문이다. 본 발명에서는, 대조군 토양으로 토양 생태 독성 연구에 널리 사용되는 LUFA 2.2 토양을 선택하였다 (Løkke 및 Van Gestel, 1998). The selection of a representative control group is very important in the toxicity assessment because it requires comparable data for reliable toxicity quantification. In the present invention, LUFA 2.2 soil widely used in soil ecological toxicity studies was selected as a control soil (Løkke and Van Gestel, 1998).

앞서 밝힌 바와 같이, 오염되지 않은 LUFA 2.2로부터 발생한 유충의 평균값은 124 ± 36 마리의 선충으로 결정되었고 (도 3B), 이 값은 성충 한 마리 당 12.4 ± 3.6 마리의 유충 수에 상응한다. 본 발명자들은 54 내지 58시간 동조화된 선충을 24시간 독성 바이오 어세이를 위해 사용하였고, 이에 따라 78 내지 82시간 성장한 성충으로부터 유충을 수득하였다. 예쁜꼬마선충 N2 균주는 일반적으로 73.0 시간의 평균 세대(68.5-80.5 시간)에서 알을 낳고, 생식 활동은 20 ± 1°C에서 118시간까지 지속한다. Muschiol 등(2009)의 문헌 [Life cycle and population growth rate of Caenorhabditis elegans studied by a new method.] (BMC Ecology 9, 14.)은 약 80.5 시간 세대의 선충이 17.8개의 알(embryos)을 생산할 수 있고, 이들이 7.3시간 (5.0-10.6 시간) 내에 부화한다고 보고한바 있다. 부화율이 20 °C에서 약 79.6 ± 7.1%임을 감안한다면, 이러한 정보는 성충 한 마리 당 평균 유충 수 (12.4 ± 3.6)에 대한 본 결과와 일치하였다.As indicated previously, the average value of larvae from uncontaminated LUFA 2.2 was determined to be 124 ± 36 nematodes (Figure 3B), which corresponds to the number of larvae of 12.4 ± 3.6 per adult. The inventors used 54 to 58 hours synchronized nematodes for 24 hour toxic bioassays, thus obtaining larvae from adult grown 78 to 82 hours. The nematode nematode N2 strain generally lays eggs at an average generation of 73.0 hours (68.5-80.5 hours), and reproductive activity lasts up to 118 hours at 20 ± 1 ° C. Muschiol et al. (2009), Life cycle and population growth rate of Caenorhabditis. elegans studied by a new method.] (BMC Ecology 9, 14.) reported that an 80.5-hour generation of nematodes can produce 17.8 eggs, which hatch within 7.3 hours (5.0-10.6 hours). . Given that the hatching rate is about 79.6 ± 7.1% at 20 ° C, this information is consistent with the results for the average number of larvae per adult (12.4 ± 3.6).

ISO 표준 방법은 생식 활동의 조절에 대한 유효성 기준이 선충 한 마리 당 30 마리의 유충 및 80% 번식력임을 보여주고, 이들은 제1 단계 유년기 선충을 이용한 96시간의 시험 기간 동안의 대표값이다 (ISO, 2010). 토양 및 퇴적물 배지에서 유충 생산에 대한 종래의 연구들에 따르면, 유충의 수는 다양한 기준 토양에서 선충 한 마리 당 44 내지 144마리의 유충 수의 범위로 높은 변동성을 보였고 (Hφss 등의 (2009)), 대조군의 퇴적물 및 토양에서 선충 한 마리 당 생산된 유충의 수는 각각 56 내지 235 마리 및 54 내지 165 마리인 것으로 보고된 바 있다 (Hφss 등의 (2012)). 이러한 연구들은 ISO 표준 절차를 이용하여 선충 바이오 어세이를 수행하였으므로, 수득된 유충의 수는 본 발명의 결과와 직접적으로 비교될 수 없다.The ISO standard method shows that the effectiveness criterion for the regulation of reproductive activity is 30 larvae and 80% fertility per nematode, which are representative values during a 96-hour trial period using stage 1 childhood nematodes (ISO, 2010). According to conventional studies on larva production in soil and sediment media, the number of larvae showed high variability in the range of 44 to 144 larvae per nematode in various reference soils (Hφss et al. (2009)) , The number of larvae produced per nematode in the sediments and soil of the control group was reported to be 56 to 235 and 54 to 165, respectively (Hφss, etc.) (2012)). Since these studies performed nematode bioassays using ISO standard procedures, the number of larvae obtained cannot be directly compared with the results of the present invention.

선충eelworm 유충 계수법의 적용가능성 Applicability of the larval counting method

독성 평가를 위한 선충 유충 계수법의 적용가능성을 평가하기 위해, 본 발명자들은 금속으로 개질된 토양을 시험함으로써 이의 유용성을 조사하였다. 비소 (As), 카드뮴 (Cd), 구리 (Cu), 니켈 (Ni), 납 (Pb), 및 아연 (Zn) 토양을 LUFA 2.2에 0, 200, 400, 600, 800, 및 1,000 mg/kg의 농도로 준비하였다. 시험 화학물질인 NaAsO2, CdCl2, CuCl2·2H2O, NiCl2, PbCl2, 및 ZnCl2는 시그마 (Sigma)로부터 수득하였고, 저장액을 K-배지에서 제조하여 토양에서 각 금속 (As, Cd, Cu, Ni, Pb, 및 Zn)의 이온 농도를 조절하였다.To evaluate the applicability of nematode larval counting for toxicity evaluation, we investigated its usefulness by testing soils modified with metal. Arsenic (As), cadmium (Cd), copper (Cu), nickel (Ni), lead (Pb), and zinc (Zn) soils at LUFA 2.2 0, 200, 400, 600, 800, and 1,000 mg / kg It was prepared at a concentration of. Test chemical, NaAsO 2, CdCl 2, CuCl 2 · 2H 2 O, NiCl 2, PbCl 2, and ZnCl 2 were obtained from Sigma (Sigma), a stock solution was prepared from each culture medium K- metal in the soil (As , Cd, Cu, Ni, Pb, and Zn).

토양 샘플 (0.3 g)을 24웰 플레이트의 각 웰 (n = 3) 및 금속을 함유하는 0.2 mL의 저장 용액에 넣었다. 토양의 최종 농도는 앞서 언급한 각각의 농도 (0, 200, 400, 600, 800, 및 1,000 mg/kg)로 결정되었다. 10마리의 선충을 각 웰에 첨가하고 빛이 없는 20 °C에서 24시간 동안 노출시켰다. 본 발명자들은 시험 종료 시 선충 계수법을 사용하였고, 3시간 후 시험 토양으로부터 발생한 유충의 수를 계수하였다.Soil samples (0.3 g) were placed in each well of a 24-well plate ( n = 3) and 0.2 mL of a stock solution containing metal. The final concentration of soil was determined for each of the aforementioned concentrations (0, 200, 400, 600, 800, and 1,000 mg / kg). Ten nematodes were added to each well and exposed for 24 hours at 20 ° C without light. The present inventors used the nematode counting method at the end of the test, and counted the number of larvae generated from the test soil after 3 hours.

그 결과, 표 1에 나타난 바와 같이 모든 대조군에서 발생한 유충 수는 104 내지 157 마리였고, 금속 농도에 의존적으로 감소하였다.As a result, as shown in Table 1, the number of caterpillars occurring in all the control groups was 104 to 157, and it was decreased depending on the metal concentration.

As, Cd, Cu, Ni, Pb, 및 Zn에 노출된 예쁜꼬마선충의 유충 수The number of larvae of nematode nematodes exposed to As, Cd, Cu, Ni, Pb, and Zn 농도
(mg/kg)
density
(mg / kg)
유충 수Larvae
AsAs CdCD CuCu NiNi PbPb ZnZn 00 104±24104 ± 24 119±24119 ± 24 157±17157 ± 17 143±8143 ± 8 134±19134 ± 19 115±25115 ± 25 200200 78±678 ± 6 126±18126 ± 18 150±37150 ± 37 145±10145 ± 10 103±46103 ± 46 86±2986 ± 29 400400 34±2534 ± 25 103±8103 ± 8 94±2894 ± 28 116±15116 ± 15 119±40119 ± 40 84±5084 ± 50 600600 14±214 ± 2 71±1071 ± 10 33±633 ± 6 101±12101 ± 12 89±3589 ± 35 76±3076 ± 30 800800 9±59 ± 5 29±1529 ± 15 18±718 ± 7 59±959 ± 9 94±4394 ± 43 51±1551 ± 15 10001000 3±33 ± 3 25±925 ± 9 5±35 ± 3 44±844 ± 8 71±2371 ± 23 34±1934 ± 19

오염된 토양에 대한 데이터는 발생한 대조군 유충 수에 대해 발생한 유충 수의 백분율로 표시하여 도 4에 나타내었다. As에 노출된 그룹에서, 발생한 유충의 양은 200, 400, 600, 800, 및 1,000 As mg/kg을 함유하는 토양에서 각각 75 ± 5%, 33 ± 24%, 14 ± 2%, 8 ± 4%, 및 3 ± 2%로 감소하였다 (도 4A). 동일한 범위의 농도의 다른 금속에 노출된 경우에도, 유충 발생은 농도 의존적으로 감소하였다: Cd에 노출된 그룹에서 106 ± 15%, 87 ± 7%, 59 ± 9%, 25 ± 12%, 및 21 ± 7% (도 4B); Cu에 노출된 그룹에서 96 ± 24%, 60 ± 18%, 21 ± 4%, 11 ± 5%, 및 3 ± 2% (도 4C); Ni에 노출된 그룹에서 101 ± 7%, 81 ± 10%, 70 ± 9%, 41 ± 6%, 및 31 ± 5% (도 4D); Pb에 노출된 그룹에서 76 ± 26%, 89 ± 21%, 66 ± 25%, 70 ± 27%, 및 53 ± 9% (도 4E); 및 Zn에 노출된 그룹에서 73 ± 27%, 68 ± 36%, 62 ± 20%, 43 ± 10%, 및 28 ± 15% (도 4F).The data for the contaminated soil is shown in FIG. 4 as a percentage of the number of larvae generated relative to the number of control larvae that occurred. In the group exposed to As, the amount of larvae that occurred was 75 ± 5%, 33 ± 24%, 14 ± 2%, 8 ± 4% in soils containing 200, 400, 600, 800, and 1,000 As mg / kg, respectively. , And 3 ± 2% (FIG. 4A). Even when exposed to other metals in the same range of concentration, larval development decreased concentration-dependently: 106 ± 15%, 87 ± 7%, 59 ± 9%, 25 ± 12%, and 21 in the group exposed to Cd. ± 7% (Figure 4B); 96 ± 24%, 60 ± 18%, 21 ± 4%, 11 ± 5%, and 3 ± 2% in the group exposed to Cu (FIG. 4C); 101 ± 7%, 81 ± 10%, 70 ± 9%, 41 ± 6%, and 31 ± 5% in the group exposed to Ni (FIG. 4D); 76 ± 26%, 89 ± 21%, 66 ± 25%, 70 ± 27%, and 53 ± 9% in the group exposed to Pb (FIG. 4E); And 73 ± 27%, 68 ± 36%, 62 ± 20%, 43 ± 10%, and 28 ± 15% in the group exposed to Zn (FIG. 4F).

도 4에 나타난 바와 같이, 발생한 유충 수에 대한 50% 효과 농도 (EC50) 값은 303 (272-338) As mg/kg, 637 (593-684) Cd mg/kg, 429 (400-460) Cu mg/kg, 744 (688-804) Ni mg/kg, > 1,000 Pb mg/kg, 및 669 (572-782) Zn mg/kg으로 계산되었다. 본 발명의 선충 유충 계수법을 이용한 결과, LUFA 2.2 토양에서 가장 독성인 금속은 As로 결정되었고, 그 다음으로는 Cu, Cd, Zn, Ni, 및 Pb의 순서였다.As shown in Figure 4, the 50% effective concentration (EC 50 ) value for the number of larvae that occurred was 303 (272-338) As mg / kg, 637 (593-684) Cd mg / kg, 429 (400-460) It was calculated as Cu mg / kg, 744 (688-804) Ni mg / kg,> 1,000 Pb mg / kg, and 669 (572-782) Zn mg / kg. As a result of using the nematode larva counting method of the present invention, the most toxic metal in LUFA 2.2 soil was determined as As, followed by Cu, Cd, Zn, Ni, and Pb.

상기와 같이, 본 발명자들은 선충 유충 계수법을 수행하여 금속 개질 LUFA 2.2 토양의 화학 독성을 평가하였다. 본 발명의 방법을 사용하는 경우, 발생한 유충의 수가 다양했고, 각 금속에 대한 독성 경향을 분류할 수 있었다.As described above, the present inventors performed the nematode larval counting method to evaluate the chemical toxicity of the metal-modified LUFA 2.2 soil. When using the method of the present invention, the number of caterpillars occurred varied, and the toxicity tendency for each metal could be classified.

토양 및 퇴적물 배지를 사용한 선충 독성 시험이 ASTM과 ISO에 의해 표준화 되었으나 (ASTM, 2001; ISO, 2010), EC50 및 50% 치사 농도 (LC50)와 같은 독성값의 결정은 예상보다 훨씬 어려웠다. ISO 표준 방법은 자연 현장으로부터의 전체 퇴적물 및 토양 샘플을 사용하여 다양한 연구들을 기반으로 개발되어 왔고, 최근 일부 연구는 이 방법을 이용하여 피렌과 Zn 독성에 대한 평가를 보고 하였다. 그러나, 이러한 연구는 배지 특성과 독성 사이의 관계의 해석, 자연 샘플의 적용 방법, 및 방법 표준화에 중점을 두었다. 다른 표준 시험 방법인, ASTM 표준 방법은 토양 배지에서 선충에 대한 치사 또는 아치사 독성 영향을 평가하기 위해 고안되었다 (ASTM, 2001). 예쁜꼬마선충을 이용한 토양 독성 시험방법이 처음으로 Donkin 및 Dusenbery (1993)의 문헌 [A soil toxicity test using the nematode Caenorhabditis elegans and an effective method of recovery] (Arch. Environ. Contam. Toxicol . 25, 145-151.)에서 제안되었고, 이 방법은 2009년까지 통상적으로 사용되었다.Nematode toxicity tests using soil and sediment media were standardized by ASTM and ISO (ASTM, 2001; ISO, 2010), but determination of toxicity values such as EC50 and 50% lethal concentration (LC50) was much more difficult than expected. ISO standard methods have been developed based on a variety of studies using whole sediment and soil samples from natural sites, and recently some studies have reported the assessment of pyrene and Zn toxicity using this method. However, these studies focused on interpreting the relationship between media properties and toxicity, how natural samples were applied, and how to standardize the method. Another standard test method, the ASTM standard method, was designed to assess the lethal or arch death toxic effects on nematodes in soil media (ASTM, 2001). Document of a pretty little for the first time Donkin Dusenbery and soil toxicity test method using a nematode (1993) [A soil nematode Caenorhabditis elegans and the toxicity test using an effective method of recovery] (Arch. Environ. Contam. Toxicol. 25, 145- 151.), and this method was routinely used until 2009.

대부분의 연구는 오염 물질이 혼입된 토양을 사용하여 선충 바이오 어세이를 수행하고, 독성값 (예를 들어, LC50)의 관점에서 이의 독성을 예측하였다. 상기 Donkin 및 Dusenbery (1993)의 문헌에서는 견본 물질로 Cu를 사용하였고, 이들은 다양한 자연 토양에 대해 413 내지 1061 mg/kg 범위의 LC50을 보고하였다.Most studies performed nematode bioassays using soils with contaminants and predicted their toxicity in terms of toxicity values (eg, LC50). Donkin and Dusenbery (1993) used Cu as the sample material, and they reported LC50 ranging from 413 to 1061 mg / kg for various natural soils.

Peredney 및 Williams (2000b)의 문헌 [Utility of Caenorhabditis elegans for assessing heavy metal contamination in artificial soil] (Arch. Environ. Contam. Toxicol. 39, 113-118.)은 ASTM 토양에서 24시간의 노출 동안, Cd, Cu, Ni, Pb, 및 Zn에 대해 각각 1,641, 1,272, 2,490, 2,293, 및 1,915 mg/kg의 LC50 값을 보고하였다. 이들 독성값은 본 발명의 결과와 직접적으로 비교할 수 없지만, 이를 통해 본 발명자들은 본 발명의 선충 유충 계수법이 더욱 신속하고 간단한 과정을 이용하여 보다 민감한 독성값을 도출할 수 있다고 결론지을 수 있다.Peredney and Williams (2000b), Utility of Caenorhabditis elegans for assessing heavy metal contamination in artificial soil] (Arch. Environ. Contam. Toxicol. 39, 113-118.) was 1,641 for Cd, Cu, Ni, Pb, and Zn, respectively, during 24 hours of exposure in ASTM soil. , LC50 values of 1,272, 2,490, 2,293, and 1,915 mg / kg were reported. These toxicity values cannot be directly compared with the results of the present invention, but through this, the inventors can conclude that the nematode larval counting method of the present invention can derive more sensitive toxicity values using a faster and simpler process.

필드 토양을 사용한 Field soil used 선충eelworm 유충 계수법의 적용 Application of larval counting method

본 발명자들은 36가지 필드 토양 샘플 (S1-S36)을 사용하여 선충 유충 계수법의 적용가능성을 조사하였다.The inventors investigated the applicability of nematode larval counting methods using 36 field soil samples (S1-S36).

36가지의 필드 토양 (S1-S36)은 대한민국에서 3가지 금속을 함유하는 현장 부지로부터 수집하였다. 이들 현장은 비소 제련소의 주변에 위치하고 있으며, 제련소 굴뚝에서 배출되는 먼지로 오염되어 있었다. 굴뚝을 중심으로 위치한 인근 지역 (2km)의 토양에서 높은 수준의 비소 (As), 카드뮴 (Cd), 및 납 (Pb)이 검출되었다.36 field soils (S1-S36) were collected from field sites containing 3 metals in Korea. These sites are located around the arsenic smelter, and have been contaminated with dust from the smelter chimney. High levels of arsenic (As), cadmium (Cd), and lead (Pb) were detected in soil in a nearby area (2 km) centered around the chimney.

토양을 손으로 분리하고, 공기 건조하여, < 2mm의 체로 걸렀다. 토양의 입단 안정성 (AS) 및 부피 밀도 (BD)는 각각 Friedman(2001)등의 문헌 [Guidelines for Soil Quality Assessment in Conservation Planning] (Joubert, B., Ed., NRCS SQI, Washington, DC, USA) 및 Tan (2005)의 문헌 [Measurement of bulk density. In Soil Sampling, Preparation, And Analysis] (2nd ed. Dekker M, CRC Press, New York, pp 178.)에 기재된 방법을 이용하여 분석하였다. 양이온 교환 용량 (CEC)을 아세트산 암모늄과 염화칼륨을 사용하여 추출로 평가하였고, 전기 전도도 (EC)와 pH는 각각 EC 계량기 (Multi Meter CP-500L; 이스텍, 서울, 대한민국) 및 열작 감량 (1:5 추출)을 이용하여 측정하였다. 토양 텍스처 (점토, 모래 및 실트의 백분율)와 용수량 (WHC)은 각각 토양 텍스처 시험 키트 (1067 모델; 라모트, 체스터타운, 메릴랜드, 미국) 및 표준 방법 (Harding 및 Ross, 1964; USDA, 2001)을 이용하여 평가하였다.The soil was separated by hand, air dried and sieved through a sieve of <2 mm. The soil stability (AS) and the bulk density (BD) of Friedman (2001) et al. (Guidelines for Soil Quality Assessment in Conservation Planning) (Joubert, B., Ed., NRCS SQI, Washington, DC, USA) And Tan (2005), Measurement of bulk density. In Soil Sampling, Preparation, And Analysis] (2nd ed. Dekker M, CRC Press, New York, pp 178.). The cation exchange capacity (CEC) was evaluated by extraction using ammonium acetate and potassium chloride, and the electrical conductivity (EC) and pH were respectively EC meter (Multi Meter CP-500L; Istech, Seoul, Korea) and heat loss (1: 5 Extraction). Soil texture (percentage of clay, sand and silt) and water volume (WHC) were tested using the soil texture test kit (1067 model; Lamot, Chestertown, Maryland, USA) and standard methods (Harding and Ross, 1964; USDA, 2001). It was evaluated using.

상기 실험 결과는 하기 표 2에 나타내었다.The experimental results are shown in Table 2 below.

36가지 (S1-S36) 필드 토양의 물리화학적 특성Physicochemical properties of 36 (S1-S36) field soils 특성characteristic 입단 안정성Stability 부피 밀도Bulk density 양이온Cation
교환exchange
용량Volume
전기 Electric
전도도conductivity
유기물Organic matter pHpH 모래sand 실트Silt 점토clay 용수량Water
약자Abbreviation ASAS BDBD CECCEC ECEC OMOM pHpH SandSand SiltSilt ClayClay WHCWHC 단위unit %% g/mlg / ml CmolCmol ++ /kg/ kg dSdS /m/ m %% 단위unit
없음none
%% %% %% ml/gml / g
S1S1 84.0 84.0 1.4 1.4 2.0 2.0 1.2 1.2 0.7 0.7 7.5 7.5 88.0 88.0 0.0 0.0 12.0 12.0 0.5 0.5 S2S2 85.0 85.0 1.2 1.2 9.0 9.0 6.3 6.3 7.4 7.4 5.8 5.8 8.0 8.0 58.0 58.0 34.0 34.0 0.7 0.7 S3S3 72.0 72.0 1.5 1.5 3.0 3.0 5.1 5.1 2.7 2.7 8.3 8.3 86.0 86.0 0.0 0.0 13.0 13.0 0.4 0.4 S4S4 73.0 73.0 1.3 1.3 3.0 3.0 0.5 0.5 1.6 1.6 7.4 7.4 77.0 77.0 7.0 7.0 16.0 16.0 0.5 0.5 S5S5 53.0 53.0 1.5 1.5 3.0 3.0 6.3 6.3 1.5 1.5 4.2 4.2 74.0 74.0 9.0 9.0 17.0 17.0 0.4 0.4 S6S6 49.0 49.0 1.0 1.0 5.0 5.0 1.1 1.1 4.3 4.3 6.3 6.3 7.0 7.0 56.0 56.0 37.0 37.0 0.7 0.7 S7S7 58.0 58.0 1.1 1.1 10.0 10.0 3.7 3.7 2.2 2.2 5.9 5.9 4.0 4.0 63.0 63.0 33.0 33.0 0.7 0.7 S8S8 79.0 79.0 1.4 1.4 4.0 4.0 1.0 1.0 1.2 1.2 8.3 8.3 87.0 87.0 0.0 0.0 13.0 13.0 0.4 0.4 S9S9 54.0 54.0 1.5 1.5 3.0 3.0 6.0 6.0 1.3 1.3 8.9 8.9 77.0 77.0 16.0 16.0 7.0 7.0 0.3 0.3 S10S10 68.0 68.0 1.1 1.1 20.0 20.0 1.9 1.9 3.5 3.5 7.9 7.9 17.0 17.0 28.0 28.0 55.0 55.0 0.7 0.7 S11S11 63.0 63.0 1.2 1.2 17.0 17.0 10.2 10.2 2.7 2.7 10.2 10.2 8.0 8.0 39.0 39.0 53.0 53.0 0.8 0.8 S12S12 61.0 61.0 1.3 1.3 17.0 17.0 3.0 3.0 5.0 5.0 9.49.4 13.0 13.0 33.0 33.0 54.0 54.0 0.5 0.5 S13S13 63.0 63.0 1.2 1.2 23.0 23.0 1.1 1.1 2.6 2.6 7.1 7.1 5.0 5.0 29.0 29.0 66.0 66.0 0.9 0.9 S14S14 58.0 58.0 1.2 1.2 24.0 24.0 2.2 2.2 3.3 3.3 6.7 6.7 5.0 5.0 44.0 44.0 51.0 51.0 0.9 0.9 S15S15 63.0 63.0 1.3 1.3 18.0 18.0 4.6 4.6 3.7 3.7 10.010.0 8.0 8.0 38.0 38.0 54.0 54.0 0.6 0.6 S16S16 44.0 44.0 1.4 1.4 16.0 16.0 0.8 0.8 2.5 2.5 7.67.6 44.0 44.0 35.0 35.0 21.0 21.0 0.5 0.5 S17S17 61.0 61.0 1.3 1.3 17.0 17.0 7.4 7.4 3.6 3.6 7.5 7.5 74.0 74.0 1.0 1.0 25.0 25.0 0.5 0.5 S18S18 47.0 47.0 1.3 1.3 19.0 19.0 7.8 7.8 7.8 7.8 6.76.7 57.0 57.0 1.0 1.0 42.0 42.0 0.5 0.5 S19S19 27.0 27.0 1.4 1.4 17.0 17.0 0.5 0.5 3.0 3.0 7.3 7.3 37.0 37.0 37.0 37.0 26.0 26.0 0.6 0.6 S20S20 52.0 52.0 1.4 1.4 17.0 17.0 1.0 1.0 6.9 6.9 7.27.2 39.0 39.0 6.0 6.0 55.0 55.0 0.5 0.5 S21S21 23.0 23.0 1.4 1.4 16.0 16.0 1.8 1.8 2.1 2.1 6.16.1 48.0 48.0 25.0 25.0 27.0 27.0 0.5 0.5 S22S22 60.0 60.0 1.2 1.2 23.0 23.0 2.8 2.8 5.2 5.2 6.3 6.3 10.0 10.0 15.0 15.0 75.0 75.0 0.7 0.7 S23S23 60.0 60.0 1.3 1.3 24.0 24.0 3.1 3.1 6.3 6.3 6.3 6.3 12.0 12.0 11.0 11.0 77.0 77.0 0.7 0.7 S24S24 53.0 53.0 1.4 1.4 16.0 16.0 0.5 0.5 6.0 6.0 5.3 5.3 10.0 10.0 59.0 59.0 31.0 31.0 0.5 0.5 S25S25 57.0 57.0 1.2 1.2 8.0 8.0 0.9 0.9 5.8 5.8 5.4 5.4 61.6 61.6 38.1 38.1 0.3 0.3 0.5 0.5 S26S26 54.0 54.0 1.4 1.4 4.0 4.0 1.9 1.9 2.2 2.2 7.5 7.5 78.8 78.8 20.9 20.9 0.3 0.3 0.4 0.4 S27S27 63.0 63.0 1.2 1.2 7.0 7.0 20.8 20.8 5.5 5.5 5.4 5.4 64.2 64.2 35.3 35.3 0.5 0.5 0.5 0.5 S28S28 76.5 76.5 1.4 1.4 10.0 10.0 0.4 0.4 1.9 1.9 5.6 5.6 48.1 48.1 18.6 18.6 33.3 33.3 0.5 0.5 S29S29 79.3 79.3 1.3 1.3 15.0 15.0 3.2 3.2 2.1 2.1 6.8 6.8 42.5 42.5 15.5 15.5 41.9 41.9 0.6 0.6 S30S30 77.4 77.4 1.1 1.1 14.7 14.7 1.3 1.3 5.5 5.5 6.5 6.5 51.3 51.3 15.6 15.6 33.1 33.1 0.6 0.6 S31S31 68.2 68.2 1.5 1.5 6.8 6.8 25.3 25.3 2.3 2.3 7.1 7.1 61.1 61.1 10.1 10.1 28.8 28.8 0.4 0.4 S32S32 65.3 65.3 1.5 1.5 6.7 6.7 0.8 0.8 1.5 1.5 9.6 9.6 61.9 61.9 4.6 4.6 33.5 33.5 0.4 0.4 S33S33 58.1 58.1 1.6 1.6 6.8 6.8 8.4 8.4 1.1 1.1 5.7 5.7 77.7 77.7 8.1 8.1 14.2 14.2 0.4 0.4 S34S34 57.0 57.0 1.6 1.6 6.8 6.8 0.2 0.2 0.9 0.9 7.1 7.1 86.6 86.6 3.3 3.3 10.1 10.1 0.3 0.3 S35S35 65.6 65.6 1.3 1.3 10.3 10.3 12.7 12.7 4.2 4.2 5.5 5.5 82.9 82.9 7.1 7.1 10.1 10.1 0.5 0.5 S36S36 65.7 65.7 1.3 1.3 10.1 10.1 0.7 0.7 3.7 3.7 6.5 6.5 82.3 82.3 6.8 6.8 10.9 10.9 0.5 0.5

각 토양 샘플의 총 금속 농도 (As, Cd, Cu, Ni, Pb, 및 Zn)는 산 분해 방법을 사용하여 결정한 다음, 유도결합 플라즈마 원자 배출 분광 광도계 (ICP-AES; JY 138, 울트레이스, 조빈 이본, 프랑스)를 이용하여 화합물을 분석하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.The total metal concentration (As, Cd, Cu, Ni, Pb, and Zn) of each soil sample was determined using an acid decomposition method, and then inductively coupled plasma atomic emission spectrophotometers (ICP-AES; JY 138, Ultrace, Jobin) Yvonne, France), the compounds were analyzed, and the results are shown in Table 3 below.

36가지 (S1-S36) 필드 토양에 대한 As, Cd, Cu, Ni, Pb, 및 Zn의 금속 농도Metal concentrations of As, Cd, Cu, Ni, Pb, and Zn for 36 (S1-S36) field soils 특성characteristic 비소 arsenic 카드뮴cadmium 구리Copper 니켈nickel lead 아연zinc 약자Abbreviation AsAs CdCD CuCu NiNi PbPb Zn Zn 단위unit mg/kgmg / kg mg/kgmg / kg mg/kgmg / kg mg/kgmg / kg mg/kgmg / kg mg/kgmg / kg S1S1 15.6 15.6 0.7 0.7 42.2 42.2 20.5 20.5 57.6 57.6 88.2 88.2 S2S2 20.7 20.7 0.3 0.3 33.6 33.6 21.4 21.4 42.4 42.4 85.1 85.1 S3S3 21.0 21.0 0.6 0.6 66.3 66.3 37.4 37.4 97.7 97.7 144.4 144.4 S4S4 18.6 18.6 NDND 31.5 31.5 9.6 9.6 52.5 52.5 48.7 48.7 S5S5 34.0 34.0 NDND 58.4 58.4 14.7 14.7 111.9 111.9 90.3 90.3 S6S6 31.2 31.2 NDND 44.1 44.1 21.8 21.8 48.5 48.5 89.7 89.7 S7S7 10.1 10.1 NDND 18.7 18.7 17.7 17.7 32.8 32.8 69.0 69.0 S8S8 24.3 24.3 NDND 97.4 97.4 10.4 10.4 125.0 125.0 340.2 340.2 S9S9 16.4 16.4 NDND 69.9 69.9 12.8 12.8 76.6 76.6 130.6 130.6 S10S10 12.9 12.9 NDND 40.2 40.2 17.5 17.5 59.4 59.4 90.1 90.1 S11S11 19.6 19.6 NDND 22.2 22.2 14.4 14.4 34.8 34.8 121.3 121.3 S12S12 18.3 18.3 NDND 17.5 17.5 14.2 14.2 29.8 29.8 80.7 80.7 S13S13 20.8 20.8 NDND 14.9 14.9 16.7 16.7 27.6 27.6 66.6 66.6 S14S14 26.9 26.9 NDND 19.1 19.1 17.6 17.6 32.2 32.2 69.1 69.1 S15S15 17.2 17.2 NDND 14.3 14.3 13.6 13.6 29.0 29.0 65.1 65.1 S16S16 12.4 12.4 NDND 22.3 22.3 26.0 26.0 31.4 31.4 83.4 83.4 S17S17 8.0 8.0 NDND 71.9 71.9 10.6 10.6 41.5 41.5 112.9 112.9 S18S18 17.5 17.5 NDND 44.7 44.7 14.2 14.2 60.4 60.4 141.0 141.0 S19S19 23.4 23.4 NDND 57.9 57.9 17.6 17.6 88.5 88.5 98.5 98.5 S20S20 17.5 17.5 NDND 43.3 43.3 17.9 17.9 68.7 68.7 88.7 88.7 S21S21 5.8 5.8 NDND 10.9 10.9 16.6 16.6 27.9 27.9 73.7 73.7 S22S22 38.0 38.0 NDND 26.7 26.7 18.1 18.1 51.6 51.6 77.6 77.6 S23S23 30.0 30.0 NDND 29.7 29.7 19.5 19.5 51.1 51.1 82.2 82.2 S24S24 6.3 6.3 NDND 27.5 27.5 88.6 88.6 30.6 30.6 82.3 82.3 S25S25 502.5 502.5 NDND 113.3 113.3 32.6 32.6 98.2 98.2 110.3 110.3 S26S26 43.5 43.5 NDND 45.3 45.3 9.5 9.5 96.3 96.3 124.0 124.0 S27S27 22.5 22.5 NDND 53.7 53.7 112.5 112.5 35.9 35.9 87.5 87.5 S28S28 35.3 35.3 NDND 59.8 59.8 41.5 41.5 17.8 17.8 85.7 85.7 S29S29 24.6 24.6 NDND 60.2 60.2 65.3 65.3 36.3 36.3 86.1 86.1 S30S30 19.1 19.1 NDND 44.4 44.4 50.6 50.6 27.6 27.6 67.1 67.1 S31S31 35.4 35.4 NDND 28.6 28.6 24.6 24.6 53.2 53.2 90.7 90.7 S32S32 49.4 49.4 NDND 31.8 31.8 22.6 22.6 52.6 52.6 94.6 94.6 S33S33 8.0 8.0 NDND 16.1 16.1 18.7 18.7 25.7 25.7 58.0 58.0 S34S34 5.5 5.5 NDND 14.1 14.1 19.1 19.1 21.9 21.9 65.2 65.2 S35S35 6.7 6.7 NDND 12.2 12.2 17.3 17.3 20.3 20.3 52.2 52.2 S36S36 15.3 15.3 NDND 12.9 12.9 12.4 12.4 24.9 24.9 56.4 56.4

(ND = 검출되지 않음)(ND = not detected)

각 금속은 ICP-AES 분석에 의해 3-4점의 표준 곡선을 가지며, 각 R2 값은 As, Cd, Cu, Ni, Pb, 및 Zn 분석에 의해 각각 0.99993, 0.99993, 0.99996, 0.99997, 0.99997, 및 0.99995로 계산되었다. ICP-AES를 이용한 As, Cd, Cu, Ni, Pb, 및 Zn의 검출 한계는 각각 0.5, 0.05, 0.05, 0.05, 0.1, 및 0.05 μg/L이었다. 필드 토양에 선충 유충 계수법을 적용하기 위해, 0.3 g의 공기 건조 토양 샘플을 24웰 플레이트의 웰에 첨가하고, 축축하게 수분을 공급하였다. 수분 함량을 조절하기 위해, 각 토양 시료의 WHC를 측정하였고, 수분 함량을 각 샘플에 대해 142%의 WHC (LUFA 시험에서와 동일한 수분 함량)로 조정하였다. 24웰 플레이트의 수분이 공급된 토양을 평형을 위해 24시간 동안 빛이 없는 20 °C에 두었다. 평형화 후, 10 마리의 동조화 선충을 준비된 토양에 24시간 동안 노출시키고, 선충 유충 계수법을 상기 언급한 바와 같이 수행하였다.Each metal has a standard curve of 3-4 points by ICP-AES analysis, and each R 2 value is 0.99993, 0.99993, 0.99996, 0.99997, 0.99997, respectively by As, Cd, Cu, Ni, Pb, and Zn analysis, respectively. And 0.99995. The detection limits of As, Cd, Cu, Ni, Pb, and Zn using ICP-AES were 0.5, 0.05, 0.05, 0.05, 0.1, and 0.05 μg / L, respectively. To apply nematode larva counting to field soil, 0.3 g of air dried soil sample was added to wells of a 24-well plate and moistened. To control the moisture content, the WHC of each soil sample was measured and the moisture content was adjusted to 142% WHC (the same moisture content as in the LUFA test) for each sample. The hydrated soil of the 24-well plate was placed at 20 ° C without light for 24 hours for equilibration. After equilibration, 10 synchronized nematodes were exposed to the prepared soil for 24 hours, and nematode larval counting was performed as mentioned above.

그 결과, 도 5에 나타난 바와 같이 S1 내지 S36의 필드 토양으로부터 발생한 유충의 수는 다음과 같이 결정되었다: 각각 44 ± 12, 14 ± 4, 37 ± 15, 58 ± 17, 1 ± 2, 49 ± 18, 18 ± 9, 57 ± 7, 4 ± 6, 17 ± 9, 58 ± 19, 50 ± 16, 10 ± 5, 15 ± 15, 34 ± 13, 30 ± 2, 25 ± 15, 64 ± 24, 23 ± 12, 44 ± 11, 14 ± 4, 48 ± 10, 28 ± 10, 15 ± 5, 14 ± 3, 96 ± 11, 46 ± 5, 86 ± 5, 47 ± 6, 70 ± 16, 52 ± 30, 41 ± 12, 87 ± 15, 28 ± 15, 98 ± 12, 및 57 ± 14 마리. 모든 필드 샘플로부터 발생한 유충 수에 대한 평균, 최대 및 최소값은 각각 41 ± 26, 98 ± 12 (S35), 및 1 ± 2 (S5) 마리로 결정되었다.As a result, as shown in FIG. 5, the number of larvae originating from the field soil of S1 to S36 was determined as follows: 44 ± 12, 14 ± 4, 37 ± 15, 58 ± 17, 1 ± 2, 49 ±, respectively. 18, 18 ± 9, 57 ± 7, 4 ± 6, 17 ± 9, 58 ± 19, 50 ± 16, 10 ± 5, 15 ± 15, 34 ± 13, 30 ± 2, 25 ± 15, 64 ± 24, 23 ± 12, 44 ± 11, 14 ± 4, 48 ± 10, 28 ± 10, 15 ± 5, 14 ± 3, 96 ± 11, 46 ± 5, 86 ± 5, 47 ± 6, 70 ± 16, 52 ± 30, 41 ± 12, 87 ± 15, 28 ± 15, 98 ± 12, and 57 ± 14 animals. The mean, maximum and minimum values for the number of larvae from all field samples were determined to be 41 ± 26, 98 ± 12 (S35), and 1 ± 2 (S5), respectively.

일부 데이터는 예쁜꼬마선충에서 금속 오염과 이의 독성으로 설명될 수 없었다. 예를 들어, 필드 토양 S2, S7, S13, 및 S24는 유충 수가 적었고 (각각 14 ± 4, 18 ± 9, 10 ± 5, 및 15 ± 5 마리의 선충), 이는 금속 농도와 관련이 없었으며, 이들 필드 토양은 총 데이터 세트의 평균값 보다 낮은 금속 농도를 나타내었다 (As는 34.3 mg/kg, Cd은 0.5 mg/kg, Cu는 39.4 mg/kg, Ni은 25.4 mg/kg, Pb은 50.6 mg/kg, 그리고 Zn은 94.4 mg/kg) (표 3). 토양 S8 또한 Zn 농도 (340.2 mg/kg) 및 유충 데이터 (57 ± 7 마리의 선충) 사이의 낮은 상관관계를 나타내었다.Some data could not be explained by metal contamination and its toxicity in nematode nematodes. For example, field soils S2, S7, S13, and S24 had fewer larvae (14 ± 4, 18 ± 9, 10 ± 5, and 15 ± 5 nematodes, respectively), which were not related to metal concentration, These field soils exhibited metal concentrations lower than the average of the total data set (As 34.3 mg / kg, Cd 0.5 mg / kg, Cu 39.4 mg / kg, Ni 25.4 mg / kg, Pb 50.6 mg / kg, and Zn is 94.4 mg / kg) (Table 3). Soil S8 also showed a low correlation between Zn concentration (340.2 mg / kg) and larval data (57 ± 7 nematodes).

토양은 상이한 특성 간의 광범위한 상호 작용을 갖는 복잡한 배지이기 때문에 변동성이 크다. 상기 필드 토양 S2, S7, S8, S13, 및 S24에 대한 결과는 이러한 토양 변동성으로 인해 나타난 것으로 해석되나, 이를 제외한 나머지 필드 토양에서는 본 발명의 선충 유충 계수법을 이용하여 높은 경향성으로 토양 독성을 평가할 수 있음을 확인하였다. 따라서, 본 발명의 선충 유충 계수법은 실제 필드 토양에 적용하여 토양 독성을 평가할 수 있는 유용한 도구이며, 종래의 토양 독성 평가 방법보다 높은 민감도로 독성을 평가할 수 있음을 알 수 있다.Soil is highly volatile because it is a complex medium with a wide range of interactions between different properties. The results for the field soils S2, S7, S8, S13, and S24 are interpreted to appear due to such soil variability, but for the remaining field soils, soil toxicity can be evaluated with high tendency using the nematode larval counting method of the present invention. Was confirmed. Therefore, it can be seen that the nematode larval counting method of the present invention is a useful tool for evaluating soil toxicity by applying to real field soil, and can evaluate toxicity with a higher sensitivity than conventional soil toxicity evaluation methods.

데이터 분석Data analysis

던네트 프로그램 (Dunnett's Program ver. 1.5)을 사용하여 NOEC (no-observed-effect concentration)와 대조군 및 처리군 평균값 사이의 유의적 차이 (p < 0.05)를 계산하였다. 중간 효과 농도 (EC50) 값은 트림드 스피어만-카버 방법으로 계산하였다.The Dunnett's Program ver. 1.5 was used to calculate the significant difference ( p <0.05) between the NOEC (no-observed-effect concentration) and the mean value of the control and treatment groups. Median effect concentration (EC 50 ) values were calculated by the Trimmed Spearman-Carver method.

Claims (9)

a) 성충 상태(adult)의 선충을 시험 토양에 노출시키는 단계;
b) 선충의 먹이원을 한천 플레이트에 도포하는 단계;
c) 상기 a) 단계의 선충을 함유하는 시험 토양을 상기 먹이원이 도포된 부분과 접촉되지 않도록 한천 플레이트에 배치하는 단계; 및
d) 상기 시험 토양으로부터 발생한 유충 (offspring) 수를 상기 먹이원으로 유도한지 1 내지 3시간 후에 계수하는 단계;
를 포함하는 토양 독성 평가 방법으로,
상기 토양 독성 평가 방법의 종점 (endpoint)은 유충의 수인, 토양 독성 평가 방법.
a) exposing the adult nematode to the test soil;
b) applying the nematode food source to an agar plate;
c) placing the test soil containing the nematode of step a) on an agar plate so as not to contact the portion to which the food source is applied; And
d) counting the number of offspring generated from the test soil 1 to 3 hours after being induced to the food source;
As a soil toxicity evaluation method comprising,
The end point (endpoint) of the soil toxicity evaluation method is the number of larvae, soil toxicity evaluation method.
제1항에 있어서, 상기 a) 단계의 선충은 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)인 것을 특징으로 하는 토양 독성 평가 방법.The method for evaluating soil toxicity according to claim 1, wherein the nematode of step a) is a pretty nematode ( Caenorhabditis elegans ). 제1항에 있어서, 상기 a) 단계의 성충 상태의 선충은 알(embryo) 상태에서 54 내지 58 시간 동안 동조화된 성충(age-synchronized adults)인 것을 특징으로 하는 토양 독성 평가 방법.The method for evaluating soil toxicity according to claim 1, wherein the nematode in the adult state of step a) is an age-synchronized adult in an egg state for 54 to 58 hours. 제1항에 있어서, 상기 c) 단계의 시험 토양은 한천 플레이트 중심에 선형으로 배치하는 것을 특징으로 하는 토양 독성 평가 방법.The method for evaluating soil toxicity according to claim 1, wherein the test soil in step c) is arranged linearly in the center of an agar plate. 제1항에 있어서, 상기 b) 단계의 먹이원은 대장균인 것을 특징으로 하는 토양 독성 평가 방법.The method of claim 1, wherein the food source of step b) is E. coli. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 방법은 환기가 되는 조건에서 수행하는 것을 특징으로 하는 토양 독성 평가 방법.The method for evaluating soil toxicity according to claim 1, wherein the method is performed under ventilation conditions. 제1항에 있어서, 상기 토양 독성은 금속에 대한 독성인 것을 특징으로 하는 토양 독성 평가 방법.The method for evaluating soil toxicity according to claim 1, wherein the soil toxicity is toxic to metal. 제8항에 있어서, 상기 금속은 비소, 카드뮴, 구리, 니켈, 납 및 아연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 토양 독성 평가 방법.The method for evaluating soil toxicity according to claim 8, wherein the metal is at least one selected from the group consisting of arsenic, cadmium, copper, nickel, lead, and zinc.
KR1020180065503A 2018-06-07 2018-06-07 Method for assessing soil toxicity using nematode offspring counting assay KR102106698B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180065503A KR102106698B1 (en) 2018-06-07 2018-06-07 Method for assessing soil toxicity using nematode offspring counting assay

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180065503A KR102106698B1 (en) 2018-06-07 2018-06-07 Method for assessing soil toxicity using nematode offspring counting assay

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190139023A KR20190139023A (en) 2019-12-17
KR102106698B1 true KR102106698B1 (en) 2020-05-04

Family

ID=69056784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180065503A KR102106698B1 (en) 2018-06-07 2018-06-07 Method for assessing soil toxicity using nematode offspring counting assay

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102106698B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005010110A (en) 2003-02-25 2005-01-13 Bios Ikagaku Kenkyusho:Kk TOXICITY EVALUATION METHOD OF ENVIRONMENTAL CHEMICAL SUBSTANCE USING NEMATODE AND bis-1 NEW VARIANT NX3 USED FOR TOXICITY EVALUATION METHOD
JP2005315631A (en) 2004-04-27 2005-11-10 Sangaku Renkei Kiko Kyushu:Kk Organism toxicity evaluation method of seawater or seawater soil
KR101426901B1 (en) 2013-05-03 2014-08-05 건국대학교 산학협력단 An ecotoxicity assay for soils using Folsomia candida jump
KR101665370B1 (en) 2015-07-28 2016-10-13 건국대학교 산학협력단 Method for measuring toxicity in soil using lobella sokamensis

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101315749B1 (en) * 2010-10-20 2013-10-10 서울시립대학교 산학협력단 Method for assaying the effect of toxic substances using Caenorhabditis elegans

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005010110A (en) 2003-02-25 2005-01-13 Bios Ikagaku Kenkyusho:Kk TOXICITY EVALUATION METHOD OF ENVIRONMENTAL CHEMICAL SUBSTANCE USING NEMATODE AND bis-1 NEW VARIANT NX3 USED FOR TOXICITY EVALUATION METHOD
JP2005315631A (en) 2004-04-27 2005-11-10 Sangaku Renkei Kiko Kyushu:Kk Organism toxicity evaluation method of seawater or seawater soil
KR101426901B1 (en) 2013-05-03 2014-08-05 건국대학교 산학협력단 An ecotoxicity assay for soils using Folsomia candida jump
KR101665370B1 (en) 2015-07-28 2016-10-13 건국대학교 산학협력단 Method for measuring toxicity in soil using lobella sokamensis

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
서정향. 국내 토양생태 위해성평가 기반 및 활용체계 구축. 환경부 토양 지하수 오염방지기술개발사업 최종보고서, 2014.*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190139023A (en) 2019-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kim et al. Size-dependent effects of polystyrene plastic particles on the nematode Caenorhabditis elegans as related to soil physicochemical properties
van Gestel Soil ecotoxicology: state of the art and future directions
Wu et al. The use of freshwater planarians in environmental toxicology studies: advantages and potential
Lowe et al. Earthworm culture, maintenance and species selection in chronic ecotoxicological studies: a critical review
Peltzer et al. Effect of exposure to contaminated pond sediments on survival, development, and enzyme and blood biomarkers in veined treefrog (Trachycephalus typhonius) tadpoles
Khanna et al. Tolerance of the nematode Caenorhabditis elegans to pH, salinity, and hardness in aquatic media
Owojori et al. Comparative study of the effects of salinity on life-cycle parameters of four soil-dwelling species (Folsomia candida, Enchytraeus doerjesi, Eisenia fetida and Aporrectodea caliginosa)
Kapusta et al. Direct and indirect effects of metal contamination on soil biota in a Zn–Pb post-mining and smelting area (S Poland)
Tenuta et al. Sensitivity of nematode life-history groups to ions and osmotic tensions of nitrogenous solutions
Kim et al. Development of a nematode offspring counting assay for rapid and simple soil toxicity assessment
Alves et al. Overview of the standard methods for soil ecotoxicology testing
Niles et al. From the ground up: nematode ecology in bioassessment and ecosystem health
Alonso et al. Development of a feeding behavioural bioassay using the freshwater amphipod Gammarus pulex and the multispecies freshwater biomonitor
Podlesińska et al. Amphipods in estuarine and marine quality assessment–a review
Liu et al. Assessment of toxicity of heavy metal-contaminated soils toward Collembola in the paddy fields supported by laboratory tests
Strode et al. Sediment quality assessment using survival and embryo malformation tests in amphipod crustaceans: The Gulf of Riga, Baltic Sea AS case study
Kim et al. A highly efficient nonchemical method for isolating live nematodes (Caenorhabditis elegans) from soil during toxicity assays
Langdon et al. Inherited resistance to arsenate toxicity in two populations of Lumbricus rubellus
Klok et al. Population growth and development of the earthworm Lumbricus rubellus in a polluted field soil: possible consequences for the godwit (Limosa limosa)
Bradford et al. Mercury bioaccumulation and speciation in coastal invertebrates: Implications for trophic magnification in a marine food web
KR102106698B1 (en) Method for assessing soil toxicity using nematode offspring counting assay
Thanomsit et al. Acetylcholinesterase (AChE): potential biomarker for evaluating pesticide exposure on egg and tissue of golden apple snail (Pomacea canaliculata) from Huai-Saneng Reservoir, Surin Province, Thailand.
Choi et al. Multilevel effects of sublethal fenitrothion exposure in Chironomus riparius Mg.(Diptera, Chironomidae) larvae
Peijnenburg et al. Earthworms and their use in eco (toxico) logical modeling
Sanz-Lázaro et al. Assessment of finfish aquaculture impact on the benthic communities in the Mediterranean Sea

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right