빈영양 난배양성 해양미생물의 순수분리, 분자 동정 및 군집구조 분석

초록

고등생물체에 적용되는 종(species)의 개념인 ‘상호 교배하여 생식능력이 있는 자손을 생산할 수 있는 생물체의 단위’는 미생물에는 직접적으로 적용할 수가 없으므로 미생물 종의 정의는 미생물 개체간의 유전적 차이로 정의되고 있다. 특정한 유전자가 미생물 유전체(genome)의 유전적 차이를 보여줄 수 있다는 점에서 선택된 16S rRNA 유전자는 유전자의 수평적 이동이 거의 없고, 보존된 영역과 변이가 큰 영역이 공존하고 있어 미생물의 분자동정과 분류, 군집구조의 분석에 사용되는 핵심적인 유전자이다. 16S rRNA 유전자는 해양원핵생물의 군집구조의 분석, 분자동정 및 식별에 약 20년간 사용되어져 왔으며, 그 결과 해양에 존재하는 원핵 미생물의 99% 이상은 일반적인 평판배지에서 잘 배양되지 않는 난배양성 빈영양 미생물이라는 사실이 알려졌다. 특이 이 중 SAR11, SAR116, SAR86, SAR324, SAR406, marine Actinobacteria clades 등은 해양 원핵 미생물의 최소 50% 이상을 차지하고 있는 난배양성 해양세균이며 이들에 대한 분자생태학적 연구는 이들 미생물 군이 빈영양성 세균임을 제안하고 있다. 본 연구에서는 해양유래 난배양성 빈영양미생물을 배양하고자 해수를 기반으로 하는 빈영양 액체배지를 제작, 희석-소멸법을 기초로 한 고효율배양기법(High Throughput Culturing)을 개발하였다. 미국 오리건 연안의 태평양 해수와 대서양 버뮤다 지역의 Sargasso Sea에서 채취한 해수에서 1-5 개체를 다수공 플레이트의 하나의 공에 주입하여 3주 동안 배양한 다음, 형광현미경을 사용하여 생장유무를 관찰하였다. 현미경 관측결과 생장이 확인된 배양액 중 200 µl 로부터 DNA를 추출하여 16S rRNA 유전자를 PCR을 사용하여 증폭하였다.