서론
최근, 우리나라 자연환경에 분포하고 있는 야생 효모들의 종 다양성을 확립하고, 이들 중 유용한 야생 효모들을 산업적으로 활용하기 위하여 필자 등은 각종 야생화 등으로부터 다양한 야생 효모들과 이들의 몇 가지 생리활성들을 측정하였고, 특히 이들 야생 효모들 중 아직까지 국내에 보고되지 않은 미기록 효모들의 균학적 특성을 조사하여 보고하였다[1-11].
또한, 우리나라 주요 강과 하천 등의 물이나 주변 토양과 각종 부식물 등에서 수생 균류들과 같이 다양한 유기물들의 분해에 관여하고 있을 것으로 추정되는 야생 효모들의 분포특성을 확인하고자 장성호수 주변의 꽃과 토양, 낙동강과 영산강 물과 주변 토양으로부터 야생 효모들을 분리하여 보고하였다[12]. 대전광역시 주요하천인 대전천과 갑천의 물과 토양으로부터 야생 효모들을 분리, 동정한 결과 Candida 속균과 Cryptococcus 속균들이 우점균으로 나타났고[13], 이들로부터 Debaryomyces udeni JSF601등 9종의 국내 미기록 효모들을 선별하여 이들의 균학적 특성을 보고하였다[14].
최근에는 금강과 그 주변에 분포하고 있는 야생 효모 종에 대한 다양한 특성을 알아보기 위하여 먼저 금강 중류-하류지역인 공주시 백제보와 청벽대교를 흐르는 금강의 물과 주변 토양들로부터 51균주의 야생 효모들을 분리·동정하였고, Candida chauliodes WJSF-0201등 4균주들을 국내 미기록 효모 균주들로 선별하여 이들의 균학적 특성을 조사하였다[15].
본 연구에서는 금강의 중류-상류지역 및 그 주변환경에 분포하고 있는 야생 효모들의 종 특성을 알아보기 위하여 세종특별자치시 불티교와 햇무리교를 흐르는 금강의 물과 주변 토양들로부터 야생 효모들을 분리, 동정하였고 이들 중 국내 미기록 효모들을 선별하여 이들의 균학적 특성을 조사하였다.
재료 및 방법
야생 효모의 분리 및 동정
세종특별자치시 금남면 도담리 불티교와 세종특별자치시 연기면 세종리 햇무리교로 흐르는 금강 중류의 물과 주변 토양들을 2018년 3월과 5월에 총 65점을 채취하여 멸균 튜브에 넣고, 5 mL의 멸균수를 첨가한 후 2시간 동안 진탕하였다. 이들 현탁액 일부를 스트렙토마이신(100 µg/mL)과 앰피실린(100 µg/mL)이 들어 있는 YPD (yeast extract-peptone-dextrose) 한천배지에 도말하고, 30℃ 에서 48시간 배양한 후 형성된 효모 집락들을 분리하였다[12].
분리 효모들의 분자유전학적 동정을 위하여 LN1 (5' GCA TAT CAA TAA GCG GAG GAA AAG 3')과 NL4 (5' GGT CCG TGT TTC AAG ACG G 3') 프라이머들을 이용하여 PCR 반응을 수행하여 26S rDNA의 D1/D2의 부위를 증폭한 후 염기서열들을 결정하였다(Cosmogenetch, Daejeon, Korea). 결정된 염기서열들을 NCBI의 BLAST (http://blast.ncbi.nlm.nih.gov)를 사용하여 데이터베이스에 등록되어 있는 효모들과의 상동성을 비교한 후 분자생물학적 유연관계를 분석하여 동정하였다[10-12].
국내 미기록 효모들의 선별 및 균학적 특성
위와 같이 분리한 야생 효모들은 국립 생물자원관 DB와 한국 진균관련 학술자료들을 이용하여 국내 미기록효모들을 선별하고 일반 미생물 실험방법 등을 이용하여 이들의 몇 가지 균학적 특성 등을 조사하였다[9, 12].
결과 및 고찰
세종특별자치시 불티교 주변의 물과 토양들로부터 야생 효모의 분리 및 국내 미기록 효모들의 특성
금강 중류지역인 공주시에서 상류 쪽으로 약 5 Km 떨어진 세종특별자치시 장군면 도담리 산림박물관입구 불티교(N36.439595, E127.227345) 밑을 흐르는 금강의 물과 주변 토양 43점에서 야생 효모들을 분리, 동정한 결과 Table 1과 같이 모두 종 37균주의 야생 효모들을 동정하였다.
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Table 1. Wild yeast species isolated from water and soil samples under the Bulti bridge in Sejong city, Korea 
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이들 중 Candida tropicalis 2주를 포함하는 Candida 속균과 Cryptococcus podzolicus 2주를 포함하는 Cryptococcus 속균들이 각각 7주씩 가장 많이 분리, 동정되었고 적은 시료임에도 불구하고 Occultifur kilbournensis HB 060등의 Occultifur 속균들과, Sampaiozyma 속균, Xenoramularia 속균 등 전보[1-7]의 야생화들에서 분리되지 않은 다양한 야생효모들이 분리되었다.
한편, 위와 같이 금강 중류 세종시 불티교 밑에서 채취한 물과 주변토양에서 분리한 야생효모들 중 Holtermanniella takashimae SW048 (NNIBRFG9314), Cystofilobasidium infirmominiatum SW013 (NNIBRFG9310), Mrakia cryoconite SW015 (NNIBRFG9316), Pichia sporocuriosa SW085 (NNIBRFG9326)와 Cryptococcus aspenensis SW 008 (NNIBRFG9309) 5균주들이 국내 미기록 효모 균주들로 최종 선별하였다.
이들 국내 미기록 효모 균주들의 균학적 특성과 계통수는 Table 2와 Fig. 1과 같다. 이들 세포의 형태는 구형-난형으로 출아에 의해 영양증식을 하였고, M. cryoconite SW015 외 모두 자낭포자를 형성하는 유포자 효모들이었으며 H. takashimae SW048외 4균주는 YPD배지와 YM, PD 배지에서 잘 생육하였다. 또한, P. sporocuriosa SW085 와 C. aspenensis SW 008 균주는 20 % 포도당을 함유한 YPD 배지에서도 생육하는 내당성 야생 효모들이었고 H. takashimae SW048 균주는 비타민이 없는 YPD 배지에서는 생육하지 못하였으나 5 % NaCl를 함유한 YPD 배지에서 생육이 왕성한 호염성 효모이었다.
우리나라에는 처음 보고되는 이들 국내 미기록 효모들에 대한 외국 보고로 H. takashimae 는 Wuczkowski등[16]에 의하여 흰목이강 효모로 재분류, 동정되었고 C. infirmominiatum는 저온환경에서 분리된 효모로 pectinase를 생산하는 것으로 보고되었다[17]. M. cryoconite 균주도 북극이나 고산지대의 저온성 담자 효모로 처음 보고되었고[18], P. sporocuriosa 는 말레이시아가 원산인 무환자나무과의 람부탄에서 분리, 보고되었으며[19], C. aspenensis 균은 브라질, 캐나다, 미국 등지에서 분리한 C. laurentii 균주의 일부가 Ferreira등[20]에 의하여 분자계통학적으로 재분류된 균이다.
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Table 2. Characteristics of the unrecorded yeasts from water and soil samples under the Bulti bridge in Sejong city, Korea 
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세종특별자치시 햇무리교 주변의 물과 토양들로부터 야생효모의 분리 및 국내 미기록 야생효모들의 특성
세종특별자치시 금남면 반곡리 햇무리교(GPS 위치: N; 36.498649, E;127.299875)를 흐르는 금강의 물과 주변 토양 22점에서 야생 효모들을 분리, 동정한 결과 Table 3과 같이 모두 8종 26균주의 야생 효모들을 분리, 동정하였다.
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Table 3. Wild yeast species isolated from water and soil samples under the Haetmuri bridge in Sejong city, Korea 
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이들 중 Candida pseudolambica 12균주와 Aureobasidium pullulans 11 균주가 주로 분리되었고 Candida 속 균과 Cryptococcus 속 균들이 8종중 7종으로 대부분을 차지하였다.
한편, 위와 같이 금강 중류 세종시 햇무리교 물과 주변토양에서 분리한 야생효모들 중 Occultifur kilbournensis HB060 (NNIBRFG9317), Sampaiozyma vanillica HB014 (NNIBRFG9332), Xenoramularia neerlandica HB039 (NNIBRFG9335), Candida norvegica HB315 (NNIBRFG9306), C. melibiosica HB316 (NNIBRFG9305), C. quercuum GB014 (NNIBRFG9307)와 C. succiphila GB015 (NNIBRFG9308) 7균주들이 국내 미기록 효모 균주들로 최종 선별하였다.
이들 국내 미기록 효모 균주들의 이들의 균학적 특성과 계통수는 Table 4와 Fig. 2와 같다. 세포의 형태는 계란모양으로 출아에 의해 영양증식을 하였고 O. kilbournensis HB060와 X. neerlandica HB039는 자낭포자와 의균사를 형성하지 못하는 무포자 효모들이었다. 또한, C. norvegica HB 315는 YM배지에서 생육하지 못하였으나 나머지 효모들은 모두 YPD, YM, PD배지에서 생육이 양호하였고 O. kilbournensis HB060 등5균주들이 비타민을 첨가하지 않은 YPD 배지에서도 생육하였다. 특히 C. succiphila GB015는 20% 포도당을 함유한 YPD 배지에서도 잘 생육하는 내당성 효모이었고 C. norvegica HB315와 C. succiphila GB015는 5% NaCl을 함유한 YPD 배지에서 잘 생육하는 호염성을 보였다.
이들 국내 미기록 효모들에 대한 외국 학술지 보고로 O. kilbournensis는 미국의 옥수수 밭에서 red yeast로 분리, 보고되었고[21], S. vanillica 효모균주는 Wang등[22]에 의하여 Pucciniomycotina의 분자계통학적 동정으로 재분류 되었다. X. neerlandica 는 보리와 딸기 등의 수확량을 떨어뜨리는 식물 병원성 효모로 Ramularia 속에서 재분류, 동정[23] 되었고. C. norvegica 는 캔디다증 항생제 개발을 위한 시험 균주로 활용한 연구 등[24]이 있다. 또한, C. melibiosica 이를 과당만 함유된 영양 결핍 배지에서 편극 생물전지하에 배양하였을 때 phytase 활성이 증가하였음이 보고되었고[25], C. quercuum 는 유비퀴논 7 생성균주로[26], C. succiphila 는 효율적인 5탄당 발효를 위한 xylose의 세포내 통과에 유용한 효모로 보고되었다[16].
지금까지 금강 중류를 비롯한 전 금강유역에서의 미생물 특히 효모 종 다양성에 대한 연구는 전보[15]의 공주시 주변 금강에서 분리, 동정 후 두 번째 금강 상류 방향으로 시도된 것으로 본 연구에서도 병원성 효모들로 알려진 Cryptococcus 속 균들과 Candida 속 균들이 각각 4종씩 분리되었으나 이들은 비 병원성 효모들이었다. 비록 시료 수가 적었지만 이러한 결과들은 아직까지 금강 중류 지역이 비교적 깨끗하게 유지되고 있음을 의미하는 것으로 사료되었고, 앞으로 순차적으로 금강 상류에 대한 야생 효모 종 발굴 연구를 지속적으로 실시하여 금강 야생 효모들의 종 다양성을 확립하고 국내 미기록 효모들을 발굴하며 나아가 환경 보존 상태 등에 대하여도 고찰하여 보고할 계획이다.
적요
우리나라 금강의 물과 주변 토양에 분포하는 야생 효모들의 종 다양성을 확립하고자 세종특별자치시 불티교와 햇무리교를 흐르는 금강 중류의 물과 주변 토양에서 야생 효모들을 분리, 동정하였고 이들 중 국내 미기록 효모들을 선별하여 이들의 균학적 특성을 조사하였다. 세종시 불티교 밑의 물과 주변 토양들로부터 32종, 37균주의 야생 효모들을 분리, 동정하였다. 이들 중 Holtermanniella takashimae SW048 (NNIBRFG9314), Cystofilobasidium infirmominiatum SW013 (NNIBRFG9310), Mrakia cryoconite SW015 (NNIBRFG9316), Pichia sporocuriosa SW085 (NNIBRFG9326) 와 Cryptococcus aspenensis SW008 (NNIBRFG9309) 5균주들을 국내 미기록 효모 균주들로 최종 선별하였고, 이들은 구형-난형으로 출아에 의해 영양증식을 하였다. M. cryoconite SW015 외 모두 자낭포자를 형성하였고, P. sporocuriosa SW085 와 C. aspenensis SW 008 균주는 20% 포도당을 함유한 YPD 배지에서도 생육하는 내당성 야생 효모들이었다. 또한, 세종시 햇무리교의 물과 주변 토양시료에서 모두 8종 26균주의 야생 효모들을 분리, 동정하였고 이들 야생 효모들 중 Occultifur kilbournensis HB060 (NNIBRFG9317), Sampaiozyma vanillica HB014 (NNIBRFG9332), Xenoramularia neerlandica HB039 (NNIBRFG9335), Candida norvegica HB315 (NNIBRFG9306), C. melibiosica HB316 (NNIBRFG9305), C. quercuum GB014 (NNIBRFG9307)와 C. succiphila GB015 (NNIBRFG9308) 7균주 국내 미기록 효모들로 분류되었다. O. kilbournensis HB060와 X. neerlandica HB039는 자낭포자와 의균사를 형성하지 못하였고 C. norvegica HB315는 5 % NaCl를 함유한 YPD 배지에서 생육하는 내염성을 보였다. 본 연구결과는 앞으로 금강의 야생 효모 종 다양성 확립에 귀중한 자료로 활용될 것이다.
