분자생물학적 기법을 이용한 토양 내 미생물 이동성 및 분해능 모니터링

Development of Molecular Technology to Monitor the Transport & Degradation Activity
of TCE-degrading Bacteria Supplemented to Contaminated Sites

연구배경 | 실제 오염 토양을 대상으로 생물회복기술(Bioremediation)을 수행할 경우 대상 오염토양에 오염물질 분해 미생물을 투입하여 정화시키는 생물증진기술(Bioaugmentation)을 이용하여 효과적으로 오염물질을 저감시킬 수 있다. 그러나 실제로 오염된 지역의 정화효율이 만족할 만한 수준이 못되는 경우가 빈번한데, 그 이유는 오염된 지역을 복원할 때 실험실과 현장에서의 결과 예측이 일치하지 않는 원인인 예상하지 못한 많은 현장의 문제점들이 나타나기 때문이다. 이와 같이 생물증진기술이 원활하게 작동하지 못하는 주원인은 접종한 분해 미생물이 심토나 지하수와 같은 오염물질이 존재한 지역으로 적절하게 이동하지 못하는 경우나 이동한 미생물들이 현장에서 다른 미생물들과의 경쟁에서 우위를 점하고 고유의 분해활동을 왕성하게 하지 못하는 경우 등으로 생각되고 있다.

연구개요 및 장점 | 현재까지 이러한 생물증진기술의 성공 여부를 측정하기 위한 방법은 분해 균주의 이동을 측정하기 위한 직접계수법이나, 분해능을 측정하기 위한 간접적 오염물질 분석법 등이 주를 이루고 있다. 그러나 이 방법들은 분해 균주를 실제 토양에 적용하였을 경우 토착 미생물과의 구분이 어렵다는 점과 실제 미생물의 분해능을 정확하게 측정할 수 없다는 점 등의 단점이 있다. 그러므로 현재 눈부시게 발전하고 있는 생명공학적 기법을 이용하여 미생물 이동 및 분해능 측정 연구에 이용한다면 지금까지 극복하지 못했던 방법론상의 문제점들을 해결하여 생물증진기술의 성공 여부를 위한 모니터링 기술에 대한 많은 새로운 정보들을 얻을 수 있으며, 나아가 이러한 정보를 실제 오염 토양에 적용할 수 있는 방안도 모색할 수 있을 것이라 생각된다.

생명공학적 기법을 이용하여 미생물 이동성을 측정하기 위해서는 토양 내에 존재하는 대상 미생물의 DNA만을 증폭할 수 있는 primer를 제작하여야 한다. 이것으로 미생물의 이동성을 모니터링하여 효과적인 미생물 이동 기법을 개발하기 위한 자료로서 활용할 수 있으며, real-time PCR을 이용한 정량화를 통해 토착 미생물군과의 경쟁에서 접종 미생물의 생존 여부 또한 확인 가능하다. 그리고 오염물질 분해 유전자로부터 특이적인 primer 혹은 probe를 제작함으로써 대상 미생물의 오염물질 분해 여부를 측정할 수 있다. 나아가 여기서 얻어진 자료를 database화함으로써 오염 토양의 자체 분해 능력을 측정할 수 있다.