KR102666417B1 - Bacterial phenotype-based aquatic ecosystem disturbance evaluation method and use thereof - Google Patents

Bacterial phenotype-based aquatic ecosystem disturbance evaluation method and use thereof Download PDF

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KR102666417B1
KR102666417B1 KR1020230075309A KR20230075309A KR102666417B1 KR 102666417 B1 KR102666417 B1 KR 102666417B1 KR 1020230075309 A KR1020230075309 A KR 1020230075309A KR 20230075309 A KR20230075309 A KR 20230075309A KR 102666417 B1 KR102666417 B1 KR 102666417B1
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이태권
박준홍
홍진경
김수빈
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연세대학교 원주산학협력단
연세대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은, 박테리아 표현형 기반 수생태 교란 평가 방법 및 이의 용도에 관한 것으로서, 본 발명은 지하수 시료를 농축하고, 이를 유세포분석으로 분석하여, 세포 크기 및 복잡도에 따른 표현형으로 분류하였다. 또한, 분류된 표현형을 그룹화 하였으며, 지하수 시료에 따른 표현형의 차이를 확인하고, 이를 대조군과 비교하여, 지하수 세균총의 표현형의 차이에 따른 오염 정도나, 오염원을 유추할 수 있는 것을 확인하여, 지하수 생태 교란 평가에 이용할 수 있는 것을 확인하였다.The present invention relates to a method for assessing aquatic ecological disturbance based on bacterial phenotypes and its use. The present invention concentrates groundwater samples, analyzes them by flow cytometry, and classifies them into phenotypes according to cell size and complexity. In addition, the classified phenotypes were grouped, the differences in the phenotypes according to the groundwater samples were confirmed, and compared with the control group, it was confirmed that the degree of contamination and the source of contamination could be inferred according to the differences in the phenotypes of the groundwater bacterial flora, thereby improving groundwater ecology. It was confirmed that it could be used for disturbance evaluation.

Description

박테리아 표현형 기반 수생태 교란 평가 방법 및 이의 용도{Bacterial phenotype-based aquatic ecosystem disturbance evaluation method and use thereof}Bacterial phenotype-based aquatic ecosystem disturbance evaluation method and use thereof}

본 발명은, 박테리아 표현형 기반 수생태 교란 평가 방법 및 이의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a method for assessing aquatic ecological disturbance based on bacterial phenotype and its use.

지하수, 음용수, 농업 용수, 공업 용수 등의 수자원을 안전하고 효과적으로 관리하기 위하여, 수인성 미생물을 탐지하기 위한 모니터링 시스템이 요구되고 있다. 수인성 미생물의 세포 밀도나 분포는 공중 보건에 치명적인 위협이 될 수 있기에, 수중 미생물을 정확하게 특성화 하는 것이 중요하다. 현재 미국 인구의 90%가 고급 정제수를 공급받지 못하고 있는 실정이며, 매년 약 715만 명의 미국인이 오염수로 인한 질병으로 고통받고 있으며, 미국 의료 시스템 중 33억 달러의 비용이 수질 관리 및 이로 인한 질병 예방에 이용되고 있다. 분변성 대장균과 같은 지표 미생물 또는 수인성 미생물만을 이용하여 수질을 평가하면, 수질 오염을 유발하는 다른 위협 요소에 대한 정보를 놓칠 수 있으며, 의미 있는 정보를 도출하기 위해서는 전체 세균 군집을 분석하는 것이 필요하기에, 수질 관리에 대한 새로운 관점의 접근 방법이 요구되고 있으며, 이는 수생태에서 박테리아 군집에 대한 전반적인 정보를 얻을 수 있는 방법을 통해 달성될 수 있다.In order to safely and effectively manage water resources such as groundwater, drinking water, agricultural water, and industrial water, a monitoring system to detect waterborne microorganisms is required. Because the cell density or distribution of waterborne microorganisms can pose a fatal threat to public health, it is important to accurately characterize aquatic microorganisms. Currently, 90% of the U.S. population does not have access to high-quality purified water, and approximately 7.15 million Americans suffer from diseases caused by contaminated water every year, and the U.S. healthcare system costs $3.3 billion to manage water quality and diseases caused by it. It is used for prevention. If water quality is assessed using only indicator microorganisms such as fecal E. coli or waterborne microorganisms, information about other threats that cause water pollution may be missed, and it is necessary to analyze the entire bacterial community to derive meaningful information. Therefore, a new perspective approach to water quality management is required, which can be achieved through a method that can obtain overall information about bacterial communities in the aquatic ecosystem.

대부분의 국가에서 지표 미생물 및 수인성 미생물을 검출하기 위한 표준 방법으로, 비교적 간단하고 저렴하게 미생물을 검출할 수 있는 배양 기반 방법을 이용하고 있다. 그러나, 배양 기반 방법은 노동 집약적이고, 시간이 많이 걸리기 때문에, 현장의 온라인 모니터링 시스템에는 적합하지 않으며, 대부분의 수인성 미생물은 영양분이 제한된 물에서 생존이 가능하지만 배양할 수 없는 상태로 존재하기 때문에, 샘플링을 통한 배양 기반 분석은, 해당 수환경의 샘플 대표와 이질성을 나타낼 수 있어 특히 문제가 되며, 이는 필연적으로 낮은 검출 효율로 이어지게 된다. 중합효소 연쇄 반응(polymerase chain reaction), 고처리량 시퀀싱(high-throughput sequencing) 및 올리고 기반 바이오센서(oligo-based biosensors)를 포함하는 분자생물학적 분석을 도입하려는 최근의 경향은 배양 기반 방법보다 수인성 미생물에 대하여, 빠르고 민감한 검출 방법으로 이어졌으며, 또한 16s rRNA, amoA 유전자의 프라이머 등을 이용하는 특정 프라이머 세트를 이용한 고처리량 시퀀싱은 수중 박테리아 커뮤니티에 대한 자세한 분류 및 다양성 정보를 제공할 수도 있다. 그러나, 이러한 분자생물학적 접근 방식의 발전에도, 샘플링 조건에 따른 분자 반응의 간섭, 분석 과정의 복잡성, 분석 비용 등의 요인으로, 자동화 또는 온라인 모니터링에 이를 적용하는 것에는 제한이 있다. 따라서, 기존 검출 방식의 한계를 극복할 수 있는 새로운 접근 방식이 필요하다.In most countries, the standard method for detecting indicator microorganisms and waterborne microorganisms is a culture-based method that can detect microorganisms relatively simply and inexpensively. However, culture-based methods are labor-intensive, time-consuming, and unsuitable for on-site online monitoring systems, and most waterborne microorganisms exist in nutrient-limited water in a viable but uncultivable state. , Culture-based analysis through sampling is particularly problematic as it may represent sample representativeness and heterogeneity of the relevant aquatic environment, which inevitably leads to low detection efficiency. The recent trend to introduce molecular biological assays, including polymerase chain reaction, high-throughput sequencing, and oligo-based biosensors, has led to the introduction of water-borne microorganisms rather than culture-based methods. For , high-throughput sequencing using specific primer sets, such as those using 16s rRNA and primers from the amoA gene, has led to a fast and sensitive detection method, and can also provide detailed taxonomic and diversity information about aquatic bacterial communities. However, despite the development of these molecular biological approaches, there are limitations to their application to automated or online monitoring due to factors such as interference with molecular reactions depending on sampling conditions, complexity of the analysis process, and analysis cost. Therefore, a new approach that can overcome the limitations of existing detection methods is needed.

한편, 유세포분석(Flow cytometry, FCM)은 광 산란 거동(light scattering behavior) 및 형광(fluorescence)을 기반으로 세포 또는 입자의 물리적 화학적 특성을 확인할 수 있는 대체 기술이다. 광학 시술 및 검출기의 발전으로 지난 수십 년간, 감도 및 입자 크기 분해능과 같은 분석 기기의 성능과, 계산 용량 및 광학 안정성과 같은 분석 시스템의 견고성이 모두 향상되었으며, 이러한 기술적 향상으로, FCM은 임상 및 수질 평가 뿐만 아니라 식품의 미생물 오염에 대한 조기 진단에 적용되었다. FCM은 기존의 배양 기반 기술 및 분자 생물학적 분석과 비교하여, 높은 정밀도와 정확도로 결과를 제공할 수 있고, 측정 시간은 분단 10,000 개 이상의 이벤트(event) 또는 세포를 측정할 수 있어 기존의 방법들과 비교하여, 신속한 분석이 가능하다는 장점이 있다. FCM의 높은 정확도 및 대규모 측정 규모로 인하여, 물 재사용 시스템, 폐수 처리장 및 음용수 공급 네트워크에서 온라인 또는 자동 수질 평가와 관련된 분석 방법이 연구되어 있고 있다.Meanwhile, flow cytometry (FCM) is an alternative technology that can confirm the physical and chemical properties of cells or particles based on light scattering behavior and fluorescence. Advances in optical procedures and detectors have improved both the performance of analytical instruments, such as sensitivity and particle size resolution, and the robustness of analytical systems, such as computational capacity and optical stability, over the past few decades. These technological improvements have enabled FCM to be used in clinical and water quality applications. It has been applied not only to evaluation but also to early diagnosis of microbial contamination of food. Compared to existing culture-based technologies and molecular biological analysis, FCM can provide results with high precision and accuracy, and the measurement time can measure more than 10,000 events or cells, making it comparable to existing methods. In comparison, it has the advantage of enabling rapid analysis. Due to the high accuracy and large measurement scale of FCM, analytical methods related to online or automated water quality assessment in water reuse systems, wastewater treatment plants and drinking water supply networks are being explored.

이에, 본 발명자들은, FCM을 이용하여, 박테리아 군집의 표현형 정보를 획득하고, 이를 이용한 물 샘플의 미생물적 특성을 평가하여, 수생태 교란을 분석할 수 있는 것을 확인하여, 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors confirmed that aquatic ecological disturbances could be analyzed by obtaining phenotypic information of bacterial communities using FCM and evaluating microbial characteristics of water samples using this, thereby completing the present invention.

본 발명의 목적은 1) 수원(water source)으로부터 수득된 제 1 수체 시료를 여과하여 세포를 취득하는 단계;The object of the present invention is to obtain cells by filtering a first water sample obtained from a water source;

2) 상기 1)단계의 수원과 동일한 수원으로부터 수득되되 상기 제 1 수체 시료의 1/50 부피를 갖는 제 2 수체 시료와 상기 1)단계에서 취득된 세포를 혼합하여 농축물을 생성하는 단계2) producing a concentrate by mixing the cells obtained in step 1) with a second water body sample obtained from the same water source as the water source in step 1) but having a volume of 1/50 of the first water body sample.

3) 상기 2)단계를 통해 생성된 농축물을 유세포분석으로 분석된 데이터를 기초로 전방 산란 채널(forward scatter channel, FSC), 측면 산란 채널(side scatter channel, SSC), 플루오레세인 이소티오시아네이트(fluorescein isothiocyanate, FITC) 및 피코에리트린(phycoerythrin, PE)의 값이 103 초과하는 데이터를 선별하는 단계;3) Based on the data analyzed by flow cytometry on the concentrate produced through step 2), forward scatter channel (FSC), side scatter channel (SSC), fluorescein isothiocyanate Selecting data with fluorescein isothiocyanate (FITC) and phycoerythrin (PE) values exceeding 10 3 ;

4) n개의 격자셀(grid cell)로 각각 이루어진 X좌표, Y좌표로 표현된 2차원 좌표평면상에 상기 3)단계에서 선별된 데이터가 표시되어 5개의 그룹화 중 어느 하나의 그룹으로 위치하되, 상기 X좌표와 Y좌표는 하기 수학식 1의 값으로 이루어지며, 상기 5개의 그룹화 각각은 하기의 수학식2 내지 수학식 6 을 만족하는 그룹화단계; 및4) The data selected in step 3) is displayed on a two-dimensional coordinate plane expressed by X and Y coordinates, each composed of n grid cells, and located in one of five groupings, A grouping step wherein the and

[수학식 1][Equation 1]

(X,Y)=(FSC,SSC);(X,Y)=(FSC,SSC);

[수학식 2][Equation 2]

(SSC > n/2) > (FSC > n/2);(SSC > n/2) > (FSC > n/2);

[수학식 3][Equation 3]

(SSC > n/2) < (FSC > n/2);(SSC > n/2) < (FSC > n/2);

[수학식 4][Equation 4]

(SSC > n/2) ∩ (FSC < (n/2+1));(SSC > n/2) ∩ (FSC < (n/2+1));

[수학식 5][Equation 5]

(SSC < (n/2+1)) ∩ (FSC > (n/2+1)); 및(SSC < (n/2+1)) ∩ (FSC > (n/2+1)); and

[수학식 6][Equation 6]

(SSC < (n/2+1)) ∩ (FSC < (n/2+1));(SSC < (n/2+1)) ∩ (FSC < (n/2+1));

5) 상기 그룹화된 정보를 기초로 수체 시료의 생태 교란을 평가하는 단계;를 포함하는 수체 시료의 생태 교란 평가 방법을 제공하는 것이다.5) evaluating the ecological disturbance of the water body sample based on the grouped information; providing a method for evaluating ecological disturbance of the water body sample including the following.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 1) 수원(water source)으로부터 수득된 제 1 수체 시료를 여과하여 세포를 취득하는 단계;In order to achieve the above object, the present invention includes the steps of 1) filtering a first water body sample obtained from a water source to obtain cells;

2) 상기 1)단계의 수원과 동일한 수원으로부터 수득되되 상기 제 1 수체 시료의 1/50 부피를 갖는 제 2 수체 시료와 상기 1)단계에서 취득된 세포를 혼합하여 농축물을 생성하는 단계2) producing a concentrate by mixing the cells obtained in step 1) with a second water body sample obtained from the same water source as the water source in step 1) but having a volume of 1/50 of the first water body sample.

3) 상기 2)단계를 통해 생성된 농축물을 유세포분석으로 분석된 데이터를 기초로 전방 산란 채널(forward scatter channel, FSC), 측면 산란 채널(side scatter channel, SSC), 플루오레세인 이소티오시아네이트(fluorescein isothiocyanate, FITC) 및 피코에리트린(phycoerythrin, PE)의 값이 103 초과하는 데이터를 선별하는 단계;3) Based on the data analyzed by flow cytometry on the concentrate produced through step 2), forward scatter channel (FSC), side scatter channel (SSC), fluorescein isothiocyanate Selecting data with fluorescein isothiocyanate (FITC) and phycoerythrin (PE) values exceeding 10 3 ;

4) n개의 격자셀(grid cell)로 각각 이루어진 X좌표, Y좌표로 표현된 2차원 좌표평면상에 상기 3)단계에서 선별된 데이터가 표시되어 5개의 그룹화 중 어느 하나의 그룹으로 위치하되, 상기 X좌표와 Y좌표는 하기 수학식 1의 값으로 이루어지며, 상기 5개의 그룹화 각각은 하기의 수학식2 내지 수학식 6 을 만족하는 그룹화단계; 및4) The data selected in step 3) is displayed on a two-dimensional coordinate plane expressed by X and Y coordinates, each composed of n grid cells, and located in one of five groupings, A grouping step wherein the and

[수학식 1][Equation 1]

(X,Y)=(FSC,SSC);(X,Y)=(FSC,SSC);

[수학식 2][Equation 2]

(SSC > n/2) > (FSC > n/2);(SSC > n/2) > (FSC > n/2);

[수학식 3][Equation 3]

(SSC > n/2) < (FSC > n/2);(SSC > n/2) < (FSC > n/2);

[수학식 4][Equation 4]

(SSC > n/2) ∩ (FSC < (n/2+1));(SSC > n/2) ∩ (FSC < (n/2+1));

[수학식 5][Equation 5]

(SSC < (n/2+1)) ∩ (FSC > (n/2+1)); 및(SSC < (n/2+1)) ∩ (FSC > (n/2+1)); and

[수학식 6][Equation 6]

(SSC < (n/2+1)) ∩ (FSC < (n/2+1));(SSC < (n/2+1)) ∩ (FSC < (n/2+1));

5) 상기 그룹화된 정보를 기초로 수체 시료의 생태 교란을 평가하는 단계;를 포함하는 수체 시료의 생태 교란 평가 방법을 제공한다.5) evaluating the ecological disturbance of the water body sample based on the grouped information; providing a method for evaluating ecological disturbance of the water body sample including;

본 발명은 지하수 시료를 농축하고, 이를 유세포분석으로 분석하여, 세포 크기 및 복잡도에 따른 표현형으로 분류하였다. 또한, 분류된 표현형을 그룹화 하였으며, 지하수 시료에 따른 표현형의 차이를 확인하고, 이를 대조군과 비교하여, 지하수 세균총의 표현형의 차이에 따른 오염 정도나, 오염원을 유추할 수 있는 것을 확인하여, 지하수 생태 교란 평가에 이용할 수 있는 것을 확인하여, 오염 지역의 지하수 생태 교란 정도를 신속하고, 유의하게 분별할 수 있어, 관련 산업에 유용하게 이용할 수 있다.The present invention concentrated groundwater samples, analyzed them using flow cytometry, and classified them into phenotypes based on cell size and complexity. In addition, the classified phenotypes were grouped, the differences in the phenotypes according to the groundwater samples were confirmed, and compared with the control group, it was confirmed that the degree of contamination and the source of contamination could be inferred according to the differences in the phenotypes of the groundwater bacterial flora, thereby improving groundwater ecology. By confirming that it can be used for disturbance evaluation, the level of groundwater ecological disturbance in the contaminated area can be quickly and significantly discerned, making it useful for related industries.

도 1은 본 발명의 세포 표현형 기반 지하수 생태 교란 평가 방법의 흐름도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 유세포분석 결과를 데이터화 하고, 데이터 가공 및 분석 방법을 도식화한 것이다.
도 3은 본 발명의 세포 표현형 기반 지하수 생태 교란 방법 및 계통학적 분석 방법의 β-다양성 분석 결과를 비교한 도이다(A: 계통학적 분석, B: 표현형 기반 분석).
도 4는 본 발명의 세포 표현형 기반 지하수 생태 교란 방법에서, 세포 크기 및 복잡성에 따른 격자 셀(grid cell) 내 표현형을 그룹화한 도이다.
도 5는 건기 시즌의 표현형의 하위 그룹 및 풍부도를 이용하여 계산된 Bray-Curtis 거리를 기반의 계층적 클러스터를 나타낸 도이다.
도 6 건기 시즌의 각 표현형의 양적 분포 히트맵을 나타낸 도이다.
도 7은 건기 시즌의 계층적 클러스터 히트맵 데이터의, 각 군간 표현형 분포를 확인한 도이다.
Figure 1 shows a flow chart of the cell phenotype-based groundwater ecological disturbance evaluation method of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram of the flow cytometry results of the present invention converted into data and data processing and analysis methods.
Figure 3 is a diagram comparing the β-diversity analysis results of the cell phenotype-based groundwater ecological disturbance method and the phylogenetic analysis method of the present invention (A: phylogenetic analysis, B: phenotype-based analysis).
Figure 4 is a diagram grouping phenotypes within grid cells according to cell size and complexity in the cell phenotype-based groundwater ecological disturbance method of the present invention.
Figure 5 is a diagram showing hierarchical clusters based on Bray-Curtis distance calculated using subgroups and abundance of phenotypes in the dry season.
Figure 6 is a diagram showing the quantitative distribution heatmap of each phenotype in the dry season.
Figure 7 is a diagram confirming the phenotypic distribution between each group in the hierarchical cluster heatmap data of the dry season.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 설명에 있어, 당업자에게 주지 저명한 기술에 대해서는 그 상세한 설명을 생략할 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. In the following description, detailed descriptions of techniques well known to those skilled in the art may be omitted. Additionally, when describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description may be omitted. In addition, the terminology used in this specification is a term used to appropriately express preferred embodiments of the present invention, and may vary depending on the intention of the user or operator or the customs of the field to which the present invention belongs.

따라서 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification. Throughout the specification, when a part is said to “include” a certain element, this means that it may further include other elements rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary.

본 발명은 1) 수원(water source)으로부터 수득된 제 1 수체 시료를 여과하여 세포를 취득하는 단계;The present invention includes the steps of 1) filtering a first water body sample obtained from a water source to obtain cells;

2) 상기 1)단계의 수원과 동일한 수원으로부터 수득되되 상기 제 1 수체 시료의 1/50 부피를 갖는 제 2 수체 시료와 상기 1)단계에서 취득된 세포를 혼합하여 농축물을 생성하는 단계;2) producing a concentrate by mixing the cells obtained in step 1) with a second water body sample obtained from the same water source as the water source in step 1) but having a volume of 1/50 of the first water body sample;

3) 상기 2)단계를 통해 생성된 농축물을 유세포분석으로 분석된 데이터를 기초로 전방 산란 채널(forward scatter channel, FSC), 측면 산란 채널(side scatter channel, SSC), 플루오레세인 이소티오시아네이트(fluorescein isothiocyanate, FITC) 및 피코에리트린(phycoerythrin, PE)의 값이 103 초과하는 데이터를 선별하는 단계;3) Based on the data analyzed by flow cytometry on the concentrate produced through step 2), forward scatter channel (FSC), side scatter channel (SSC), fluorescein isothiocyanate Selecting data with fluorescein isothiocyanate (FITC) and phycoerythrin (PE) values exceeding 10 3 ;

4) n개의 격자셀(grid cell)로 각각 이루어진 X좌표, Y좌표로 표현된 2차원 좌표평면상에 상기 3)단계에서 선별된 데이터가 표시되어 5개의 그룹화 중 어느 하나의 그룹으로 위치하되, 상기 X좌표와 Y좌표는 하기 수학식 1의 값으로 이루어지며, 상기 5개의 그룹화 각각은 하기의 수학식2 내지 수학식 6 을 만족하는 그룹화단계; 및4) The data selected in step 3) is displayed on a two-dimensional coordinate plane expressed by X and Y coordinates, each composed of n grid cells, and located in one of five groupings, A grouping step wherein the and

[수학식 1][Equation 1]

(X,Y)=(FSC,SSC)(X,Y)=(FSC,SSC)

[수학식 2][Equation 2]

(SSC > n/2) > (FSC > n/2)(SSC > n/2) > (FSC > n/2)

[수학식 3][Equation 3]

(SSC > n/2) < (FSC > n/2)(SSC > n/2) < (FSC > n/2)

[수학식 4][Equation 4]

(SSC > n/2) ∩ (FSC < (n/2+1))(SSC > n/2) ∩ (FSC < (n/2+1))

[수학식 5][Equation 5]

(SSC < (n/2+1)) ∩ (FSC > (n/2+1))(SSC < (n/2+1)) ∩ (FSC > (n/2+1))

[수학식 6][Equation 6]

(SSC < (n/2+1)) ∩ (FSC < (n/2+1))(SSC < (n/2+1)) ∩ (FSC < (n/2+1))

5) 상기 그룹화된 정보를 기초로 수체 시료의 생태 교란을 평가하는 단계;를 포함하는 수체 시료의 생태 교란 평가 방법을 제공한다.5) evaluating the ecological disturbance of the water body sample based on the grouped information; providing a method for evaluating ecological disturbance of the water body sample including;

본 발명의 "수원(water source)"은 물이 나오는 근원으로서, 분수령 또는 분수계 근처의 지하수 용출점이나 그 부근 일대와 같이 하천이 시작되는 지점, 또는 공공 식수 공급 및 우물에 물을 공급하는 수역을 뜻한다.“Water source” in the present invention refers to a source of water, such as the point where a river begins, such as a watershed or groundwater discharge point near a watershed or the area near it, or a water body that supplies water to public drinking water supplies and wells. It means.

본 발명의 "농축물"은, 수원으로부터 수득된 제 1수체 시료 내 미생물을 여과하고, 이를 제 1수체 시료의 부피의 1/n 부피를 가지는 동일한 수원에서 수득된 제 2수체 시료에 여과된 미생물을 재현탁하여, 제 1수체 시료와 비교하여 부피는 n배 감소하였으나, 미생물 수는 유지 또는 증가된 농축물을 뜻하며, 본 발명의 일 실시예에서는 제 2수체 시료가, 제 1수체 시료와 대비하여, 1/50배의 부피에서 재현탁하여, 50배 농축하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The "concentrate" of the present invention is made by filtering the microorganisms in a first water body sample obtained from a water source and filtering them into a second water body sample obtained from the same water source having a volume of 1/n of the volume of the first water body sample. By resuspending, the volume is reduced by n times compared to the first water body sample, but the number of microorganisms is maintained or increased. In one embodiment of the present invention, the second water body sample is compared to the first water body sample. Therefore, it was resuspended at 1/50 times the volume and concentrated 50 times, but is not limited to this.

본 발명의 "교란(disturbance)"은 군집 구조를 흩트리고, 가용자원, 물질 가용성 또는 물리적 환경을 변화시키는 사건을 의미한다. 교란은 생태 군집에서 발생 빈도 및 강도에 따라 다란 방식으로 군집에 영향을 줄 수 있다. 또한, 교란은 오염(contamination)을 뜻하기도 하며, 오염원에 따라 유기오염 또는 무기오염으로 분류할 수 있다. 유기오염은, 유기물인 세균, 바이러스, 기생 생물이나, 동식물 유래 유기물, 음식물, 배설물, 휘발성 물질과 같은 천연 유기물 또는, 의약품, 살충제, 플라스틱, 세제, 기름, 휘발유 등의 합성 유기물 등이 오염원으로 작용하여, 수생태를 교란시키는 것을 뜻한다. 반면, 무기오염은 유기물을 제외한, 수은, 카드뮴, 크롬 등의 중금속, 황산화물, 질소산화물, 염기, 염 또는 오존과 같은 무기 화합물, 우라늄, 세슘, 요오드, 라돈 등의 방사능 물질, 황사, 토사, 미세먼지, 초미세먼지 등의 입자성 물질과 같은 무기물이 오염원으로 작용하여 수생태를 교란시키는 것을 뜻한다.As used herein, “disturbance” refers to an event that disrupts community structure and changes available resources, material availability, or the physical environment. Disturbances can affect ecological communities in different ways, depending on the frequency and intensity of their occurrence. Additionally, disturbance also means contamination, and can be classified as organic pollution or inorganic pollution depending on the source of pollution. Organic pollution is caused by organic substances such as bacteria, viruses, parasites, organic substances derived from animals and plants, food, excrement, and natural organic substances such as volatile substances, or synthetic organic substances such as medicines, pesticides, plastics, detergents, oil, and gasoline. This means disturbing the aquatic ecosystem. On the other hand, inorganic pollution excludes organic substances, including heavy metals such as mercury, cadmium, and chromium, inorganic compounds such as sulfur oxides, nitrogen oxides, bases, salts, or ozone, radioactive substances such as uranium, cesium, iodine, and radon, yellow dust, silt, and other pollutants. This means that inorganic substances such as particulate matter such as fine dust and ultrafine dust act as pollutants and disturb the aquatic ecosystem.

본 발명의 "유세포분석(Flow cytometrym, FCM)"은 레이저(laser)를 기반으로 세포나 입자를 검출하는 분석 방법으로서, 유동적으로 흐르는 세포의 현탁액을 전자 검출기에 통과시켜 세포 크기, 모양 또는 형광성 등에 따라 선별하고 계수하여 관찰하는 분석방법이다."Flow cytometry (FCM)" of the present invention is an analysis method that detects cells or particles based on a laser, and passes a fluidly flowing suspension of cells through an electronic detector to determine cell size, shape, or fluorescence. It is an analysis method that selects, counts, and observes data.

본 발명의 "전방 산란 채널(forward scatter channel, FSC)"은 유세포분석에서, 세포를 일직선으로 투과하여 지나가는 레이저를 검출하는 채널로서, 세포를 통과하는 레이저로 세포의 크기 또는 직경과 관련된 정보를 검출하는 채널이다.The "forward scatter channel (FSC)" of the present invention is a channel that detects a laser passing through cells in a straight line in flow cytometry, and detects information related to the size or diameter of the cells with the laser passing through the cells. It is a channel that does.

본 발명의 "측면 산란 채널(side scatter channel, SSC)"은 세포에 조사된 레이저가 수직(90도)로 산란되는 빛을 수집하는 채널로서, 세포의 핵 구조와, 과립(granule) 구조 등에 의하여 산란되는 레이저로부터, 세포의 복잡도(complexity)와 관련된 정보를 검출하는 채널이다.The "side scatter channel (SSC)" of the present invention is a channel that collects light scattered vertically (90 degrees) by a laser irradiated on a cell, and is a channel that collects light scattered vertically (90 degrees) by the nuclear structure of the cell, granule structure, etc. This is a channel that detects information related to the complexity of cells from the scattered laser.

본 발명의 "격자 셀(grid cell)"은 단일 값이나 속성을 가지는 단위 격자로, 셀(cell)이 모여서 하나의 커다란 격자(grid)나 이미지를 구성하는 것을 뜻한다.The "grid cell" of the present invention is a unit grid with a single value or attribute, and means that cells are gathered together to form one large grid or image.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 단계 4) 이후에 상기 표현형 그룹으로부터, α-다양성(α-diversity) 및 β-다양성(β-diversity)을 분석하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, after step 4), a step of analyzing α-diversity and β-diversity from the phenotype group may be further included.

본 발명의 "α-다양성(α-diversity)"은 국지적 규모의 서식지 또는 시료와 같은 생태계에서 평균 종 다양성(mean species diversity)을 의미하며, 종 풍부도를 나타낸다. α-다양성은 생태계에서 생물종들 간의 개체 수에 관계없이 얼마나 다양한 종이 분포하는지 확인하는 지표이다.“α-diversity” in the present invention refers to the average species diversity in an ecosystem such as a local-scale habitat or sample, and represents species richness. α-diversity is an indicator that determines how diverse species are distributed in an ecosystem, regardless of the number of species among them.

본 발명의 "β-다양성(β-diversity)"은 종 조성이 다양한 환경 기울기에 따라, 얼마나 변하는지 그 정도를 나타내는 것으로서, 넓은 공간(region of interest)에 속한 작은 지점들 간의 종 구성이나 다양성의 차이를 나타내는 지표이다. β-다양성은 군집 간의 차이를 비교하여, 환경 변화에 따른 군집 변화를 예측하는데 이용하는 지표이다.“β-diversity” of the present invention refers to the degree to which species composition changes according to various environmental gradients, and refers to the degree to which species composition or diversity between small points in a large space (region of interest) It is an indicator of difference. β-diversity is an indicator used to compare differences between communities and predict community changes due to environmental changes.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 단계 3)의 FSC로 검출되는 값은 세포 크기(size)인 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the value detected by FSC in step 3) may be cell size.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 단계 3)의 SSC로 검출되는 값은 세포 복잡도(complexity)인 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the value detected by SSC in step 3) may be cell complexity.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 단계 4)의 n 수는 50 내지 3000인 것일 수 있고, 바람직하게는 100 내지 2500인 것일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.According to one embodiment of the present invention, the number n in step 4) may be 50 to 3000, preferably 100 to 2500, but is not limited thereto.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 단계 4)의 수학식 2를 만족하는 그룹화는 높은 활성(highly active, HA) 표현형 그룹인 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the grouping that satisfies Equation 2 of step 4) may be a highly active (HA) phenotype group.

본 발명의 높은 활성 표현형 그룹은, 미생물 세포의 크기가 크고, 세포 내 복잡도가 증가되어 있는 표현형으로서, 미생물 증식 및 대사 활동이 활발한 상태를 반영함으로서, 유기 오염에 의한 수생태 교란의 지표가 되는 표현형 그룹인 것일 수 있다.The high activity phenotype group of the present invention is a phenotype in which microbial cells are large in size and intracellular complexity is increased, and reflects a state of active microbial growth and metabolic activity, which is an indicator of aquatic ecological disturbance due to organic pollution. It may be a group.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 단계 4)의 수학식 3을 만족하는 그룹화는 높은 재현성(highly reproducible, HR) 표현형 그룹인 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the grouping that satisfies Equation 3 of step 4) may be a highly reproducible (HR) phenotype group.

본 발명의 높은 재현성 표현형 그룹은, 미생물 세포의 크기는 크나, 크기값과 대비하여 세포 내 복잡도가 감소되고 있는 표현형으로서, 미생물 증식 후 수생태 내 유기 오염이 감소되어, 세포 대사가 감소된 표현형이고, 유기 오염에 의하여 미생물 증식이 증가한 후, 유기 오염원의 감소로 세포 대사가 감소하기 시작하는 표현형 그룹인 것일 수 있다.The highly reproducible phenotype group of the present invention is a phenotype in which the size of the microbial cell is large, but the intracellular complexity is reduced compared to the size value, and organic pollution in the aquatic ecosystem is reduced after microbial growth, and cell metabolism is reduced. , it may be a phenotypic group in which microbial growth increases due to organic pollution, and then cellular metabolism begins to decrease due to a decrease in organic pollutants.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 단계 4)의 수학식 4를 만족하는 그룹화는 활성형 작은-세포 (active small-sized, AS) 표현형 그룹인 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the grouping that satisfies Equation 4 in step 4) may be an active small-sized (AS) phenotype group.

본 발명의 활성형 작은-세포 표현형 그룹은, 세포 증식에는 영향을 주지 않으나, 세포 내 복잡도를 증가시킬 수 있는 오염원인 무기 오염에 의해 교란된 수생태의 표현형으로서, 무기 오염원의 유입으로, 세포 내 활발한 대사활동만 유도된 표현형 그룹인 것일 수 있다.The active small-cell phenotype group of the present invention is a phenotype of aquatic ecology disturbed by inorganic pollution, which is a pollutant that does not affect cell proliferation but can increase intracellular complexity, resulting from the introduction of inorganic pollutants into the cell. It may be a phenotypic group in which only active metabolic activity is induced.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 단계 4)의 수학식 5를 만족하는 그룹화는 대형(large-sized, LS) 표현형 그룹인 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the grouping that satisfies Equation 5 of step 4) may be a large-sized (LS) phenotype group.

본 발명의 대형 표현형 그룹은, 미생물 세포의 크기는 크나, 세포 내 복잡도가 안정된 표현형으로서, 유기 오염과 같은 미생물 증식 후 수생태의 기초 영양상태인 빈영양(oligotrophy) 상태로 복원됨으로서, 유기 오염원에 의한 교란이 정화가 진행된 표현형 그룹인 것일 수 있다.The large phenotype group of the present invention is a phenotype in which the size of the microbial cells is large but the intracellular complexity is stable, and the oligotrophy state, which is the basic nutritional state of the aquatic ecosystem, is restored after microbial growth such as organic pollution, thereby protecting the organism from organic pollutants. The disturbance may be due to the phenotypic group that has been purified.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 단계 4)의 수학식 6을 만족하는 그룹화는 휴면(dormant or starved, D) 표현형 그룹인 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the grouping that satisfies Equation 6 of step 4) may be a dormant (dormant or starved, D) phenotype group.

본 발명의 휴면 표현형 그룹은, 수생태의 기초 영양상태인 빈영양 상태에서의 표현형으로서, 세포의 크기가 작고, 세포 내 복잡도가 낮은 수생태의 미생물 표현형이며, 어떠한 오염원에도 노출되지 않은 표현형 그룹인 것일 수 있다. 오염 혹은 교란에 노출되지 않은 지하수 환경의 70% 이상이 D와 같은 표현형을 가지는 것으로 알려져 있다.The dormant phenotype group of the present invention is a phenotype in an oligotrophic state, which is the basic nutritional state of aquatic ecology, and is a microbial phenotype in aquatic ecology with small cell size and low intracellular complexity, and is a phenotype group that is not exposed to any pollutants. It could be. It is known that more than 70% of groundwater environments that are not exposed to pollution or disturbance have the same phenotype as D.

본 발명의 상기 HA, HR, AS, LS 및 D 표현형은, 격자 셀의 사분면에 각각 위치할 수 있으며, 구체적인 그룹화는 도 4에 나타내었다.The HA, HR, AS, LS, and D phenotypes of the present invention can each be located in a quadrant of a grid cell, and the specific grouping is shown in Figure 4.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 수원은 지하수(groundwater), 하천(river), 개울(brook), 호수(lake), 저수지(reservoir) 및 샘(spring)으로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있고, 바람직하게는 지하수이나, 이에 제한되지는 않는다.According to one embodiment of the present invention, the water source may be selected from the group consisting of groundwater, river, brook, lake, reservoir, and spring, Preferably, it is ground water, but is not limited thereto.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are merely for illustrating the present invention in more detail, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited to these examples.

<실시예 1> 수체 시료 준비<Example 1> Water body sample preparation

본 발명의 미생물 표현형 기반의 수생태 교란을 평가하기 위하여, 수체 시료를 농축하여 준비하였다. 구체적으로, 지하수 샘플 내 미생물을 농축하기 위하여, 지하수 샘플 1 L를 수득하고, 이를 8 μm 셀룰로오스 여과지로 사전 여과한 후, 0.25 μm 혼합 셀룰로오스 에스테르(mixed cellulose ester, MCE) 여과지로, 진공 펌프를 이용하여 여과하였다. 그 후 여과지에 수집된 세포 샘플을 지하수 20 ml에 재현탁하여, 50배 세포 농축 샘플을 준비하였다.In order to evaluate aquatic ecological disturbance based on the microbial phenotype of the present invention, water samples were concentrated and prepared. Specifically, in order to concentrate microorganisms in the groundwater sample, 1 L of groundwater sample was obtained, pre-filtered with 8 μm cellulose filter paper, and then filtered with 0.25 μm mixed cellulose ester (MCE) filter paper using a vacuum pump. and filtered. Afterwards, the cell sample collected on the filter paper was resuspended in 20 ml of groundwater to prepare a 50-fold cell enrichment sample.

<실시예 2> 유세포분석 및 표현형 다양성 분석 준비<Example 2> Preparation of flow cytometry and phenotypic diversity analysis

<2-1> 세포 염색 및 유세포분석<2-1> Cell staining and flow cytometry

본 발명의 미생물 표현형 기반의 수생태 교란을 평가하기 위하여 50배 세포 농축 샘플을 유세포계측법(Flow cytometrym, FCM)을 이용하여 분석하였다. 구체적으로 50배 세포 농축 샘플은 LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability 키트(Invitrogen, OR, USA)를 이용하여 암실에서 15분간 반응시켰다. 그 후 488nm의 파장을 방출하는 50mW 레이저, 2개의 광 산란 검출기 및 5개의 형광 검출기가 장착된 CytoFLEX 유세포 분석기(CytoFLEX V0-B3-R2, Beckman Coulter, CA, USA)를 이용하여 분석하였다. sheath buffer(Beckman coulter)는 본 발명의 FCM용 캐리어 유체로 이용하였으며, 전방 산란 채널(forward scatter channel, FSC) 및 측면 산란 채널(side scatter channel, SSC)로부터의 플루오레세인 이소티오시아네이트(fluorescein isothiocyanate, FITC, 525/40 nm) 및 피코에리트린(phycoerythrin, PE, 585/42 nm) 형광 신호를 10 μl/min 유속에서 1분 동안 기록하였고, FSC의 임계값은 8,000으로 수행하였다. FCM 결과로부터 FSC의 세포 크기 및 SSC의 핵형 등의 복잡도를 표현형으로 이용하였다. 신호 필터링(signal filtering), 노이즈 제거(denoising) 및 비닝(binning)을 포함하는 FCM 지문(fingerprinting) 획득은 하기 실시예 2-2 내지 2-4의 방법으로 수득하였다.To evaluate aquatic ecological disturbance based on the microbial phenotype of the present invention, 50-fold cell enrichment samples were analyzed using flow cytometry (FCM). Specifically, the 50-fold cell enrichment sample was reacted for 15 minutes in the dark using the LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability kit (Invitrogen, OR, USA). Afterwards, it was analyzed using a CytoFLEX flow cytometer (CytoFLEX V0-B3-R2, Beckman Coulter, CA, USA) equipped with a 50 mW laser emitting a wavelength of 488 nm, two light scattering detectors, and five fluorescence detectors. The sheath buffer (Beckman coulter) was used as a carrier fluid for the FCM of the present invention, and fluorescein isothiocyanate (fluorescein) from the forward scatter channel (FSC) and side scatter channel (SSC) Isothiocyanate (FITC, 525/40 nm) and phycoerythrin (PE, 585/42 nm) fluorescence signals were recorded for 1 minute at a flow rate of 10 μl/min, and the FSC threshold was set to 8,000. From the FCM results, complexity such as cell size of FSC and karyotype of SSC were used as phenotypes. FCM fingerprinting, including signal filtering, denoising, and binning, was obtained by the methods of Examples 2-2 to 2-4 below.

<2-2> 노이즈 제거(denoising)<2-2> Noise removal (denoising)

본 발명의 미생물 표현형 분석을 위하여, 노이즈를 제거하였다. 구체적으로, 상기 실시예 2-1에서 ".fcs" 형식으로 출력되는 FCM 결과를 R 패키지 "flowCore" 및 "biobase"를 사용하여 ".csv" 파일로 변환하였다. 그 후 {(FSC > 103) ∩ (SSC > 103) ∩ (FITC > 103) ∩ (PE > 103)}기준을 만족하는 결과를 수집하였으며, 수집된 데이터를 노이즈 제거 프로세스(process)로 전환하였다. 노이즈 신호는, 환경 샘플의 분석에서 다양한 상황에 의하여 발생할 수 있으며, 부착 잔해조각(debris fragment), 세포 응집체(cell aggregate), 자가 형광 박테리아(self fluorescent generating bacteria)를 포함하는 입자들이 일반적인 노이즈에 해당되며, 본 발명에서는 실제 세포의 데이터만 수집하기 위하여, 데이터 세트에서 노이즈 신호를 제거하였다. 음성 대조군 샘플은, 오토클레이브(autoclave)로 멸균한 샘플과, 염색을 하지않은 샘플로 준비하였다. 그 후 CytExpert program (ver. 2.4.0.28, Beckman coulter)을 이용하여 생성된 FCM 바이플롯(biplot)에서 음성 대조군의 이벤트(event)가 관찰된 FITC-PE biplot의 영역을 노이즈 영역(noise-area)로 지정하였다. 그 후 노이즈 영역을 제외한 x축 및 y축에 각각 FITC 및 PE 강도 값을 사용하여, 분산형 플롯(plot)을 생성하였다. 생성된 영역에서, 세포 이벤트가 관찰된 영역을 식별하고 R package인 alphahull을 이용하여 게이트(gate)화 하였다. SYTO9 및 PI 형광은 형광 강도의 비율에 따라 살아있는 세포(live cell)를 식별하였으며, 게이트 영역에서 관찰된 형광 강도 값을 live cell 데이터 세트로 추출하였다.For microbial phenotypic analysis of the present invention, noise was removed. Specifically, the FCM results output in ".fcs" format in Example 2-1 were converted to a ".csv" file using the R packages "flowCore" and "biobase". Afterwards, results satisfying the criteria {(FSC > 10 3 ) ∩ (SSC > 10 3 ) ∩ (FITC > 10 3 ) ∩ (PE > 10 3 )} were collected, and the collected data were subjected to a noise removal process. converted to . Noise signals can arise from a variety of situations in the analysis of environmental samples, with particles including debris fragments, cell aggregates, and self-fluorescent generating bacteria being common noise sources. In the present invention, in order to collect only data from actual cells, noise signals were removed from the data set. Negative control samples were prepared as samples sterilized by autoclave and samples without staining. Afterwards, the area of the FITC-PE biplot where the event of the negative control was observed in the FCM biplot generated using the CytExpert program (ver. 2.4.0.28, Beckman coulter) was designated as the noise-area. It was designated as . Afterwards, a scatter plot was created using the FITC and PE intensity values on the x-axis and y-axis, excluding the noise area, respectively. In the generated region, the region where cell events were observed was identified and gated using the R package alphahull. SYTO9 and PI fluorescence identified live cells according to the ratio of fluorescence intensity, and the fluorescence intensity values observed in the gate area were extracted as a live cell data set.

<2-3> 데이터 정규화 및 비닝(binning)<2-3> Data normalization and binning

서로 다른 표현형을 가지는 세포는 FCM 산점도에서 다른 위치에서 확인되었으며, 산점도에서 FCM 이벤트의 분포 패턴은 세포 표현형의 대표에 해당될 수 있기에, fixed-bin 방식을 이용하여, FSC-SSC 산점도를 40 × 40 개의 동일한 그리드셀(grid-cell)으로 분할하고, 각 grid-cell의 이벤트 빈도를 계수하였다. 각 grid-cell의 이벤트 빈도를 특징 표(feature table)로 요약하였다. 모든 데이터 분석 과정은 R (ver. 4.0.2, http://www.R-project.org)에서 수행하였으며, FCM 기반 표현형 다양성 스크립트(script)는 GitHub repository(https://github.com/ecobiolab/FCM-based-phenotypicdiversity.git)에 공시하였다.Cells with different phenotypes were identified at different positions in the FCM scatterplot, and the distribution pattern of FCM events in the scatterplot may be representative of the cell phenotype, so using the fixed-bin method, the FSC-SSC scatterplot was divided into 40 × 40 It was divided into equal grid cells (grid-cells), and the event frequency of each grid-cell was counted. The event frequency of each grid-cell was summarized in a feature table. All data analysis processes were performed in R (ver. 4.0.2, http://www.R-project.org), and the FCM-based phenotypic diversity script was downloaded from the GitHub repository (https://github.com/ecobiolab) /FCM-based-phenotypicdiversity.git).

<2-4> 표현형 알파 및 베타 다양성 기반 생태학적 평가<2-4> Ecological evaluation based on phenotypic alpha and beta diversity

표현형에 따른 아파 및 베타 다양성을 분석하여, 생태학적 평가에 이용하였다. 구체적으로 Shannon의 다양성 지수는 상기 실시예 2-3의 비닝(binning) 후 생성된 feature table과 R 패키지(package)인 비건(vegan)을 사용하여 계산되었다. 그 후 교란되지 않은 그룹과 교란된 그룹 간의 알파-다양성(α-diversity) 차이의 중요도는 R 패키지 ggpubr을 사용하여 계산된 Wilcoxon 부호 순위 테스트를 사용하여 평가하였다. 그 후 R 패키지의 stats를 이용하여 주성분 분석(principal component analysis) plot을 이용하여, 샘플의 상호 관계를 확인하고 시각화 하였다. 각 PCA plot에서 그룹화(clustered) 각 그룹의 중요도는 비건(vegan) 패키지의 순열 다변량 분산 분석(permutational multivariate analysis of variance, PERMANOVA)을 이용하여 테스트 하였다. 생태의 교란은 각 PCA 플롯에서 교란되지 않은 샘플과 시험 대상 샘플까지의 pair-wise 거리를 기준으로 평가하였다.Apa and beta diversity according to phenotype was analyzed and used for ecological evaluation. Specifically, Shannon's diversity index was calculated using the feature table generated after binning in Example 2-3 and the R package vegan. The significance of the difference in alpha-diversity between the unperturbed and perturbed groups was then assessed using the Wilcoxon signed rank test calculated using the R package ggpubr. Afterwards, the correlation between the samples was confirmed and visualized using a principal component analysis plot using the stats of the R package. The significance of each clustered group in each PCA plot was tested using permutational multivariate analysis of variance (PERMANOVA) in the vegan package. Ecological disturbance was evaluated based on the pair-wise distance between the undisturbed sample and the tested sample in each PCA plot.

<2-5> 교란에 따른 표현형 식별<2-5> Phenotypic identification according to disturbance

FCM 지문을 표현형의 구조로 해석하기 위하여, n × n 그리드 셀(grid cell)을 표현형의 하위 커뮤니티(sub communitie)로 그룹화 하고, 각 그룹을 하기 표 1과 같이 지정하였다. 일반적인 지하수는, 미생물이 증식이 거의 이루어지지 않는 빈영양(oligotrophy)상태이기에, 하기 표현형 그룹에서 HA 그룹은 세포의 크기가 크고, 세포 복잡성이 높은 그룹으로서, 오염원에 의하여, 세포의 다양한 대사 활동이 활발한 그룹이다. HR 그룹은 세포의 크기가 크고, HA 그룹과 비교하여, 세포 복잡도는 다소 떨어진 그룹으로, 오염원에 의하여, 세포의 다양한 대사 활동이 증가한 후, 시간 경과에 따라 세포의 복잡도가 감소하여 오염원의 감소 또는 수생태의 안정화로 진행되는 그룹이며, 상기 HA 그룹 및 HR 그룹은, 오염원에 의하여 세포의 크기가 증가되는 바, 세포 증식과 관련된 오염원인, 유기 오염원에 의하여, 수생태 교란이 유도된 것으로 유추할 수 있다. AS 그룹은 세포의 크기는 작으나, 세포의 복잡도가 증가된 그룹으로서, 오염원의 유입으로 세포의 복잡도가 증가된 교란으로서, 세포의 증식과는 연관되어 있지 않는, 화학적 교란이 유도된 것으로 유추할 수 있다. LS 그룹은, 세포의 크기가 증가되어 있는 상태로, 오염원의 노출 후 시간 경과로, 오염원이 미생물에 의하여 대사된 후, 세포의 복잡도가 안정기에 들어간 그룹으로 유추할 수 있으며, D 그룹은, 세포의 크기 및 복잡도가 타 그룹에 비해 작은 값으로 측정되는 바, 오염원에 노출되지 않았거나, 오염원에 노출된 후 오랜 시간이 경과된 그룹, 빈영양 상태의 오염되지 않은 그룹으로 유추 할 수 있다. 실제 오염되지 않은 지하수의 미생물 표현형의 70% 이상이 D 그룹과 같은 표현형을 보이는 것으로 알려져 있다. 본 발명의 각 그룹화의 표현형 기준은 하기 표 1에 나타내었다.To interpret the FCM fingerprint as a phenotypic structure, n × n grid cells were grouped into phenotypic subcommunities, and each group was designated as shown in Table 1 below. Since general groundwater is in an oligotrophic state in which microorganisms rarely proliferate, the HA group in the phenotypic groups below is a group with large cell size and high cell complexity, and various metabolic activities of cells are affected by pollutants. It is an active group. The HR group is a group with larger cells and somewhat lower cell complexity compared to the HA group. After various metabolic activities of cells increase due to pollutants, cell complexity decreases over time, leading to a decrease in pollutants or It is a group that progresses to stabilization of aquatic ecology, and since the size of cells in the HA group and HR group increases due to pollutants, it can be inferred that aquatic ecological disturbance is induced by organic pollutants, which are pollutants related to cell proliferation. You can. The AS group is a group in which the cell size is small but the complexity of the cells is increased. It can be inferred that the cell complexity is increased due to the introduction of contaminants, and that it is a chemical disturbance that is not related to cell proliferation. there is. The LS group is in a state in which the cell size is increased, and it can be inferred that the cell complexity enters a plateau after the pollutant is metabolized by microorganisms over time after exposure to the contaminant, and the D group is the cell Since the size and complexity of the group are measured to be smaller than those of other groups, it can be inferred that they are a group that has not been exposed to a pollutant, a long period of time has passed since exposure to a pollutant, or an unpolluted group in a oligotrophic state. In fact, it is known that more than 70% of microbial phenotypes in uncontaminated groundwater show the same phenotype as group D. The phenotypic criteria for each grouping of the present invention are shown in Table 1 below.

그룹group 표현형phenotype 높은 활성(highly active, HA)highly active (HA) {(SSC > n/2) > (FSC > n/2)}{(SSC > n/2) > (FSC > n/2)} 높은 재현성(highly reproducible, HR)Highly reproducible (HR) {(SSC > n/2) < (FSC > n/2)}{(SSC > n/2) < (FSC > n/2)} 활성형 작은-세포 (active small-sized, AS)active small-sized (AS) {(SSC > n/2) ∩ (FSC < (n/2+1))}{(SSC > n/2) ∩ (FSC < (n/2+1))} 대형(large-sized, LS)Large-sized (LS) {(SSC < (n/2+1)) ∩ (FSC > n/2+1)}{(SSC < (n/2+1)) ∩ (FSC > n/2+1)} 휴면(dormant or starved, D)Dormant (dormant or starved, D) {(SSC < (n/2+1)) ∩ (FSC < (n/2+1))}{(SSC < (n/2+1)) ∩ (FSC < (n/2+1))}

그 후 표현형으로 그룹화된 표를 이용하여, Bray-Curtis 비유사성을 기반의 R 함수 hclust의 계층적 클러스터링(clustering)으로 지하수 미생물 군집의 표현형 구조를 비교하였다. 표현형에 따라 마이크로바이옴에서 오염 물질에 의하여 유발된 교란을 반영할 수 있는지 확인하기 위하여, 분석에서 결정된 표현형 클러스터에 오염 상태를 표시하였다. 그 후 교란된 샘플로 구성된 표현형 군집을 확인하고, R 패키지 indicspecies를 사용하여 지표 종 분석(indicator species analysis)을 사용하여 교란된 지하수 마이크로바이옴과 교란되지 않은 지하수 미생물군집 사이의 주요 표현형의 차이를 확인하였다. 상기 실시예 1 내지 실시예 2의 과정의 전체적인 분석 과정을 도 1에 나타내었으며, FCM 데이터 분석 과정을 도 2에 나타내었다.Then, using a table grouped by phenotype, the phenotypic structure of groundwater microbial communities was compared using hierarchical clustering with the R function hclust based on Bray-Curtis dissimilarity. To determine whether the phenotypes could reflect the disturbance caused by pollutants in the microbiome, the pollution status was indicated in the phenotypic clusters determined in the analysis. We then identified the phenotypic communities comprised of disturbed samples and used indicator species analysis using the R package indicspecies to identify key phenotypic differences between disturbed and undisturbed groundwater microbiomes. Confirmed. The overall analysis process of Examples 1 to 2 is shown in Figure 1, and the FCM data analysis process is shown in Figure 2.

<실시예 3> 지하수 생태 교란에 대한 분류학적 평가<Example 3> Taxonomic evaluation of groundwater ecological disturbance

건기(dry season) 지하수 샘플에서, 상기 실시예 1 및 실시예 2에 기재된 방법으로, 마이크로바이옴 생태 교란을 확인하였다. 대조군으로는 16s rRNA를 이용한 분자생물학적 분석 방법을 이용하였다. 구체적으로, 지하수 샘플은, 오염원인 퍼클로로에틸렌(perchloroethylene, PCE)에 노출된 contaminated 그룹(C, n=8), 오염원 주변부의 fringed 그룹(F, n=8), 지역 내 수공급원인 local background 그룹(B, n=4) 및 오염되지 않은 uncontaminated 그룹(G, n=27)으로 분류하여, 건기에 수집하였다. 수집된 지하수 샘플에서 16s rRNA 유전자에 대하여, 총 718,046개 및 품질 필터링된 439,935개의 리드(read)를 수득하였다. 그 후 건기 시즌에 대하여 3,158개로 OTU를 이용하여 클러스터링 하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.In dry season groundwater samples, microbiome ecological disturbance was confirmed by the method described in Examples 1 and 2 above. As a control, a molecular biological analysis method using 16s rRNA was used. Specifically, the groundwater samples included the contaminated group (C, n = 8) exposed to perchlorethylene (PCE), a contamination source, the fringed group (F, n = 8) around the contamination source, and the local background, which was the source of water supply in the region. They were classified into group B (B, n=4) and uncontaminated group (G, n=27) and collected during the dry season. For the 16s rRNA gene in the collected groundwater samples, 718,046 total and 439,935 quality-filtered reads were obtained. Afterwards, clustering was performed using 3,158 OTUs for the dry season. The results are shown in Table 2 below.

그 결과, 상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 건기에서의 OTUs에서 계산된 Shannon의 다양성이 F > C > B > G 순으로 나타났으나 각 그룹간에 유의적인 차이는 없었다.As a result, as shown in Table 2 above, Shannon's diversity calculated from OTUs in the dry season was in the order F > C > B > G, but there was no significant difference between each group.

그러나, 본 발명의 FCM 분석을 이용한 표현헝 기반의 평가에서, FCM 데이터로, 2,048개의 살아있는 세포의 표현형 특징을 각 시즌의 샘플에서 확인하기 위하여, 그리드 셀 단위 크기를 100, 625, 1,600 및 2,500개로 선택하여 표현형의 다양성을 계산하고 비교한 결과, 건기에는 오염 요부와 관계없이 그리드 셀의 수가 증가하면, shannon 다양성이 증가하였으며, 100 개의 그리드 셀을 이용한 경우를 제외하면, 625, 1,600 및 2,500개의 그리드 셀을 이용한 그룹간 shannon 다양성의 차이가 유의적인 것을 확인하였다. 특히, 625, 1,600 및 2,500 그리드 셀에서 C 그룹과 G 그룹 사이의 shannon 다양성의 차이가 유의미하였고, F와 B의 다양성은 625와 2500 그리드 셀에서는 G 그룹과 유의적인 차이는 없었다. 그 중에서도 1,600 개의 그리드 셀을 이용하여 shannon 다양성을 분석하였을 때 각 그룹에 따라 유의적인 차이를 나타내었다. However, in the expression-based evaluation using the FCM analysis of the present invention, in order to identify the phenotypic characteristics of 2,048 living cells in samples from each season with FCM data, the grid cell unit size was set to 100, 625, 1,600, and 2,500. As a result of calculating and comparing the diversity of selected phenotypes, Shannon diversity increased as the number of grid cells increased in the dry season, regardless of the level of contamination, except for the case of using 100 grid cells, 625, 1,600, and 2,500 grids. It was confirmed that the difference in shannon diversity between groups using cells was significant. In particular, the difference in Shannon diversity between the C and G groups was significant at 625, 1,600, and 2,500 grid cells, while the diversity of F and B was not significantly different from that of the G group at 625 and 2,500 grid cells. Among them, when shannon diversity was analyzed using 1,600 grid cells, significant differences were shown for each group.

<실시예 4> 생태 교란에 대한 계통 발생 및 표현형 평가<Example 4> Phylogenetic and phenotypic evaluation of ecological disturbance

Bray-Curtis 거리 기반의 NMDS 플롯으로, 각 지하수 샘플이 계통 발생 및 표현형의 β 다양성을 통해 구별될 수 있는지 확인하였다. 건기에는, OTU의 NMDS 플롯에서 G 그룹과 오염된 그룹인 C, F 및 B가 명확하게 분리되었다(ANOSIM, R = 0.69 및 P < 0.05)(도 3a). FCM의 NMDS(ANOSIM, R = 0.29 및 P < 0.05)에서는 C 그룹 및 B와 G 샘플은 G 및 오염 그룹과 중첩되었다(도 3B). 그룹 내(intra) 및 그룹 간(inter) 비교에서는 OTU 거리는 FCM 거리보다 2배 높았으며, 그룹 내 거리의 큰차이로 인한 편향된 비교를 방지하기 위하여, 그룹 내 거리에 대한 그룹 간 및 그룹 내 거리 차이의 비율을 비교하였다. 그 결과, FCM-distances(14.5%, G-C; 25.3%, G-F; 및 7.1%, G-B)의 편차가 뚜렷하게 나타났으며, OTU-distances(7.3%, G-C; 7.8%, G-F; 5.7%, G-B)는 유의적인 차이가 없었다. OTU 거리 순서는 F > C > B로 일관적이지 않은 것을 확인하였다.Using a Bray-Curtis distance-based NMDS plot, we confirmed whether each groundwater sample could be distinguished through phylogenetic and phenotypic β-diversity. In the dry season, the NMDS plot of OTUs clearly separated the G group and the contaminated groups C, F, and B (ANOSIM, R = 0.69 and P < 0.05) (Figure 3a). In FCM's NMDS (ANOSIM, R = 0.29 and P < 0.05), group C and B and G samples overlapped with G and contamination groups (Figure 3B). In intra- and inter-group comparisons, OTU distances were twice as high as FCM distances. To prevent biased comparisons due to large differences in intra-group distances, the differences in inter- and intra-group distances were compared to the intra-group distances. The ratios were compared. As a result, there was a clear deviation in FCM-distances (14.5%, G-C; 25.3%, G-F; and 7.1%, G-B), and OTU-distances (7.3%, G-C; 7.8%, G-F; 5.7%, G-B). There was no significant difference. It was confirmed that the OTU distance order was not consistent: F > C > B.

<실시예 5> 퍼클로로에틸렌 교란 관련 세균 분류군 식별<Example 5> Identification of bacterial taxa related to perchlorethylene disturbance

FCM 지문을 표현형의 특징으로 확인하고, 교란에 대한 반응 메커니즘과 연결하기 위하여 1,600개 FCM 그리드 셀을 표현형 단위로 분류하고(도 4) 셀 분포 패턴을 계층적 클러스터링을 이용하여 비교하였다. 건기에 0.2 distance를 컷오프(cutoff)로 사용하여 19개의 오염 지역 샘플과 3개의 G 그룹 샘플을 Dd1(교란 + 건기)로 지정하였다(도 5). 나머지 25개의 G 그룹 샘플과 4개의 오염된 샘플(C 2 지역, B 2 지역)은 Ud1, Ud2 및 Ud3로 클러스터링 하였다(Ud = 비-교란 + 건기)(도 5). Ud1, Ud2 및 Ud3는 각각 0.07 ± 0.04 및 0.10 ± 0.04의 평균 내거리(intra-distance)로 밀집된 반면 Dd1의 내거리는 더 높았다.To identify FCM fingerprints as phenotypic features and link them to response mechanisms to disturbances, 1,600 FCM grid cells were classified into phenotypic units (Figure 4) and cell distribution patterns were compared using hierarchical clustering. Using 0.2 distance as a cutoff in the dry season, 19 contaminated area samples and 3 G group samples were designated as Dd1 (disturbance + dry season) (Figure 5). The remaining 25 G group samples and 4 contaminated samples (C 2 region, B 2 region) were clustered into Ud1, Ud2, and Ud3 (Ud = undisturbed + dry season) (Figure 5). Ud1, Ud2, and Ud3 were clustered with mean intra-distances of 0.07 ± 0.04 and 0.10 ± 0.04, respectively, whereas the intra-distance of Dd1 was higher.

각 클러스터의 세포 표현형 구성은 히트맵으로 시각화 하였으며(도 6) Dd1의 셀이 HA(34.6 ± 7.4%), AS(26.7 ± 5.6%) 및 D( 33.0 ± 8.5%)로 분포하는 것을 확인하였다(도 6). 한편, Ud1 및 Ud3 에서는 셀이 D(83.7 ± 5.1%, Ud1; 63.7 ± 6.0%, Ud3)에 밀집되었으며, Ud2에서는 예외적으로, 셀이 Ud1 및 Ud3와 비교하여, D에서의 밀집이 감소되어 있었다(23.4 ± 4.1%, HA, 10.2 ± 4.7%, AS, 48.2 ± 2.6%, D, 14.1 ± 5.0%, HR)(도 7). 표현형 클러스터과 무관하게, LS 하위 커뮤니티에서 세포의 5% 미만이 관찰되었으며, Dd1의 HA 및 AS 하위 커뮤니티는 Ud1 내지 Ud3 보다 현저히 증가되어 있는 것을 확인하였다. 대조적으로, Ud1 내지 Ud3의 D 하위 커뮤니티는 D1 보다 현저히 증가되어 있었다.The cell phenotypic composition of each cluster was visualized with a heatmap (Figure 6), and it was confirmed that cells in Dd1 were distributed in HA (34.6 ± 7.4%), AS (26.7 ± 5.6%), and D (33.0 ± 8.5%) ( Figure 6). Meanwhile, in Ud1 and Ud3, cells were concentrated in D (83.7 ± 5.1%, Ud1; 63.7 ± 6.0%, Ud3), and in Ud2, as an exception, the density of cells in D was reduced compared to Ud1 and Ud3. (23.4 ± 4.1%, HA, 10.2 ± 4.7%, AS, 48.2 ± 2.6%, D, 14.1 ± 5.0%, HR) (Figure 7). Regardless of the phenotypic cluster, less than 5% of cells were observed in the LS subcommunity, and the HA and AS subcommunities of Dd1 were significantly increased compared to Ud1 to Ud3. In contrast, the D subcommunity of Ud1 to Ud3 was significantly increased than D1.

지표종 분석 결과, 총 88개의 그리드 셀이 Dd1의 지표(indicator value > 0.5 and P < 0.05)로 확인되었으며, Dd1의 93.2%는 HA(46 개) 또는 AS(36 개)에 속하고, 나머지 6개의 그리드 셀은 D에 속하는 것을 확인하였다(표 3). 건기의 교란되지 않은 클러스터 중에서 Ud1 및 Ud2에 대하여 각각 40개 및 16개의 그리드 셀이 지표(지표 값 > 0.5 및 P < 0.05)로 확인되었으나, Ud3에 대한 지표 그리드 셀은 확인되지 않았다. 그리드 셀을 나타내는 모든 Ud1은 HR(13 개), HA(2 개) 및 LS(1 개), 이를 포함하는 그리드 셀을 나타내는 D 및 Ud2에서 유래하였다(표 4).As a result of indicator species analysis, a total of 88 grid cells were identified as indicators of Dd1 (indicator value > 0.5 and P < 0.05), with 93.2% of Dd1 belonging to HA (46) or AS (36), and the remaining 6 It was confirmed that grid cells belong to D (Table 3). Among the undisturbed clusters in the dry season, 40 and 16 grid cells were identified as indicators (indicator values > 0.5 and P < 0.05) for Ud1 and Ud2, respectively, but no indicator grid cells were identified for Ud3. All Ud1s representing grid cells were derived from HR (13), HA (2) and LS (1), and D and Ud2 representing grid cells containing them (Table 4).

따라서, 본 발명은 지하수 시료를 농축하고, 이를 유세포분석으로 분석하여, 세포 크기 및 복잡도에 따른 표현형으로 분류하였다. 또한, 분류된 표현형을 그룹화 하였으며, 지하수 시료에 따른 표현형의 차이를 확인하고, 이를 대조군과 비교하여, 지하수 세균총의 표현형의 차이에 따른 오염 정도나, 오염원을 유추할 수 있는 것을 확인하여, 지하수 생태 교란 평가에 이용할 수 있는 것을 확인하였다.Therefore, the present invention concentrated groundwater samples, analyzed them using flow cytometry, and classified them into phenotypes according to cell size and complexity. In addition, the classified phenotypes were grouped, the differences in the phenotypes according to the groundwater samples were confirmed, and compared with the control group, it was confirmed that the degree of contamination and the source of contamination could be inferred according to the differences in the phenotypes of the groundwater bacterial flora, thereby improving groundwater ecology. It was confirmed that it could be used for disturbance evaluation.

Claims (11)

1) 수원(water source)으로부터 수득된 제 1 수체 시료를 여과하여 세포를 취득하는 단계;
2) 상기 1)단계의 수원과 동일한 수원으로부터 수득되되 상기 제 1 수체 시료의 1/50 부피를 갖는 제 2 수체 시료와 상기 1)단계에서 취득된 세포를 혼합하여 농축물을 생성하는 단계;
3) 상기 2)단계를 통해 생성된 농축물을 유세포분석으로 분석된 데이터를 기초로 전방 산란 채널(forward scatter channel, FSC), 측면 산란 채널(side scatter channel, SSC), 플루오레세인 이소티오시아네이트(fluorescein isothiocyanate, FITC) 및 피코에리트린(phycoerythrin, PE)의 형광 발현을 수치화하여, 수치화된 형광 발현 값이 103 초과하는 데이터를 선별하는 단계;
4) n개의 격자셀(grid cell)로 각각 이루어진 X좌표, Y좌표로 표현된 2차원 좌표평면상에 상기 3)단계에서 선별된 데이터가 표시되어 5개의 표현형 그룹 중 어느 하나의 그룹으로 위치하되, 상기 X좌표와 Y좌표는 하기 수학식 1의 값으로 이루어지며, 상기 5개의 표현형 그룹 각각은 하기의 수학식2 내지 수학식 6 을 만족하는 표현형으로 그룹화 되는 단계; 및
[수학식 1]
(X,Y)=(FSC,SSC);
[수학식 2]
(SSC > n/2) > (FSC > n/2);
[수학식 3]
(SSC > n/2) < (FSC > n/2);
[수학식 4]
(SSC > n/2) ∩ (FSC < (n/2+1));
[수학식 5]
(SSC < (n/2+1)) ∩ (FSC > (n/2+1)); 및
[수학식 6]
(SSC < (n/2+1)) ∩ (FSC < (n/2+1));
5) 상기 그룹화를 기초로 수체 시료의 생태 교란을 평가하는 단계;를 포함하는 수체 시료의 생태 교란 평가 방법으로서,
상기 단계 3)의 FSC의 수치화된 형광 발현 값은 세포 크기(size)인 것이고,
상기 단계 3)의 SSC의 수치화된 형광 발현 값은 세포 복잡도(complexity)인 것이며,
상기 단계 4)의 수학식 2를 만족하는 그룹은 높은 활성(highly active, HA) 표현형 그룹으로서, 세포 크기 및 세포 복잡도가 대조군의 기준치와 비교하여 증가된 유기 오염원에 노출되어 교란된 수생태의 표현형이고,
상기 수학식 3을 만족하는 그룹은 높은 재현성(highly reproducible, HR) 표현형 그룹으로서, 유기 오염 노출 및 세포 증식 후 오염원의 감소로 세포 복잡도가 대조군의 기준치와 비교하여 감소된 수생태의 표현형이며,
상기 수학식 4를 만족하는 그룹화는 활성형 작은-세포 (active small-sized, AS) 표현형 그룹으로서, 무기 오염원 유입 후 세포 복잡도가 대조군의 기준치와 비교하여 증가된 무기 오염원에 노출되어 교란된 수생태의 표현형이고,
상기 수학식 5를 만족하는 그룹화는 대형(large-sized, LS) 표현형 그룹으로서, 유기 오염원에 의한 수생태 교란 후 교란이 정화된 수생태의 표현형이며,
상기 수학식 6을 만족하는 그룹화는 휴면(dormant or starved, D) 표현형 그룹으로서, 오염원 또는 교란에 노출되지 않은 수생태의 표현형인 것인, 방법.
1) Obtaining cells by filtering a first water sample obtained from a water source;
2) producing a concentrate by mixing the cells obtained in step 1) with a second water body sample obtained from the same water source as the water source in step 1) but having a volume of 1/50 of the first water body sample;
3) Based on the data analyzed by flow cytometry on the concentrate produced through step 2), forward scatter channel (FSC), side scatter channel (SSC), fluorescein isothiocyanate Quantifying the fluorescence expression of fluorescein isothiocyanate (FITC) and phycoerythrin (PE) and selecting data with a quantified fluorescence expression value exceeding 10 3 ;
4) The data selected in step 3) above is displayed on a two-dimensional coordinate plane expressed as , wherein the and
[Equation 1]
(X,Y)=(FSC,SSC);
[Equation 2]
(SSC > n/2) > (FSC >n/2);
[Equation 3]
(SSC > n/2) < (FSC >n/2);
[Equation 4]
(SSC > n/2) ∩ (FSC <(n/2+1));
[Equation 5]
(SSC < (n/2+1)) ∩ (FSC >(n/2+1)); and
[Equation 6]
(SSC < (n/2+1)) ∩ (FSC <(n/2+1));
5) evaluating the ecological disturbance of the water body sample based on the grouping; a method for evaluating ecological disturbance of the water body sample, including:
The quantified fluorescence expression value of FSC in step 3) is the cell size,
The quantified fluorescence expression value of SSC in step 3) is cell complexity,
The group that satisfies equation 2 of step 4) is a highly active (HA) phenotype group, which is a phenotype of aquatic ecology disturbed by exposure to organic pollutants in which cell size and cell complexity are increased compared to the baseline value of the control group. ego,
The group that satisfies Equation 3 is a highly reproducible (HR) phenotype group, which is an aquatic ecology phenotype in which cell complexity is reduced compared to the baseline value of the control group due to a decrease in pollutants after exposure to organic pollution and cell proliferation,
The grouping that satisfies Equation 4 is an active small-sized (AS) phenotype group, which refers to an aquatic ecology disturbed by exposure to inorganic pollutants in which cell complexity increased compared to the baseline value of the control group after the introduction of inorganic pollutants. is the phenotype of,
The grouping that satisfies Equation 5 above is a large-sized (LS) phenotype group, which is the phenotype of the aquatic ecology in which the disturbance has been purified after disturbance of the aquatic ecology by organic pollutants,
The grouping that satisfies Equation 6 is a dormant or starved (D) phenotype group, which is a phenotype of an aquatic ecosystem that is not exposed to pollutants or disturbances.
제 1항에 있어서,
상기 단계 4) 이후에 상기 표현형 그룹으로부터, α-다양성 및 β-다양성을 분석하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
According to clause 1,
The method further includes analyzing α-diversity and β-diversity from the phenotypic group after step 4).
삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 단계 4)의 n 수는 50 내지 3000인 것인, 방법.
According to clause 1,
The method wherein the n number in step 4) is 50 to 3000.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 수원은 지하수(groundwater), 하천(river), 개울(brook), 호수(lake), 저수지(reservoir) 및 샘(spring)으로 이루어진 군에서 선택된 것인, 방법.
According to clause 1,
The method according to claim 1, wherein the water source is selected from the group consisting of groundwater, river, brook, lake, reservoir, and spring.
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