서문

미생물 개체가 미소하고 구조가 간단하며 진화 지위가 낮고 분포 지역이 넓으며 서로 다른 생존 환경에서 진화하여 각기 특색이 있는 생태계를 형성했다.토양 미생물의 군락 구조 특징에 대한 분석은 토양의 미생태 측면에서 작물 재배 원가를 낮추고 품질을 향상시키는 데 중요한 실천적 의미를 가진다.동시에 복잡한 생존 환경은 토양 미생물에 풍부한 생물 다양성의 생화학 메커니즘과 대사 경로를 가져와 신형 생물 활성 물질의 생산에 커다란 잠재력을 가지게 한다.

그러나 복잡한 토양의 미생물 균군에서 적합한 균주를 선별하는 것은 항상 작업량이 비교적 큰 임무이다.전통적인 방법으로 균종을 선별하는 일반적인 절차는 균종채집→부집배양→순종분리→성능측정→균종보존이다. 이 방법은 절차가 번거롭고 시간이 비교적 오래 걸리며 거대한 작업량과 중복로동을 투입해야 한다.그러므로 선별효률을 높이기 위하여 과학연구일군들은 끊임없이 신형의 선별리론과 자동화설비를 구축하였고 많은 방법도 이미 성공적으로 토양미생물의 선별분야에 응용되였다. 례를 들면 변성계단도겔전영법, 실시간형광정량PCR과 미진열 등이다.

천목생물 고통량 마이크로 업그레이드 액적 배양 그룹학 시스템 (single cell microliter-droplet culture omics system, MISS cell culture omics) 은 액적 마이크로 흐름 제어 기술을 기반으로 개발된 마이크로화 고통량 단세포 배양 및 분선 장비로 환경 균군을 단세포 수준에서 분리 배양할 수 있으며, 액적 생성 후 고통기 분선, 형광 분선 후 광학 실험에 저장, 광학 분선 후 발광 신호 등을 통해 최종 검측, OD 분선 후 광학에 사용, OD

실험 과정

이 사례는 천목생물 고통량 마이크로업그레이드 액적배양조학시스템을 기초로 토양미생물의 고효률선별모형을 구축하였다.

이번 실험견본은 야외토양으로서 2g의 견본을 취하고 5배 부피의 생리염수와 유리구슬을 첨가하여 4 ℃ 로 밤을 새워 진동한다고 한다.정지침강 후 상청을 취하여 혈구판으로 계수하여 상청 중균 함량에 따라 3개 농도 경도 (샘플 A, B, C) 로 희석하여 비행기에 올라 액적을 생성하고 실온으로 배양한다.이와 함께 MISS cell 상체 농도의 5배에 따라 각각 시료 D, E, F를 만들어 평판을 바르고 실온에서 배양하고 균락수를 집계한다.

액적판은 15-45일간 배양하고 60882개의 액적에서 보균액적 5628개를 선별하였으며 동시에 도포판은 도합 88개, 통계균락수는 도합 761개이다.서열분석결과에 따르면 원시토양에서 도합 1264종의 균이 검출되였고 액적체계에서 도합 86종의 균이 검출되였으며 평판체계에서 도합 73종의 균이 검출되였다 (그림2).이 중 액적에서는 플랫에서 얻지 못한 50여종의 균주가 검출됐는데, 브루셀라균, 결함단파단포균 등 7대 종류의 균이 액적에만 풍부했다.아울러 액적은 단세포로 감싸 배양하기 때문에 수집한 액적 중 95% 이상이 감정 후 보관할 수 있다.

결론

이 사례는 OD 임계값을 선별 근거로 토양의 다양한 미생물을 효과적으로 분리하고 기존 방법보다 17.8% 높은 86주의 다른 미생물을 검출하는 데 성공했으며 인건비도 크게 낮췄다.이 방법은 토양 미생물 분리에서 미세 흐름 제어 선별 시스템의 유효성을 증명합니다.

그림 1 토양 미생물 선별 실험 절차

그림 2 원시 토양, 액체 방울 및 평면에 풍부한 세균 서열 분석 결과

그림 3 원시 토양, 액체 방울 및 평면에 풍부한 세균의 종류 차이