광합성세균 Rhodopseudomonas K-7의 색소생성능과 수소생성능 및 그 기작에 대한 연구

Abstract

자연계에서 분리된 수소생성 광합성세균 Rhodopseudomonas K-7(이하 K-7균주로 생략함)의 색소생성능을 영국NCIB 보존균주인 Rhodopseudomonas spheroides NCIB 8253과 비교 조사하였으며, 수소생성능 및 수소생성에 영향을 미치는 조건을 조사하였다. 혐기 광조건(6,000Lux)에서 성장한 K-7균주에서는 neurosporene, lycopene, anhydro-rhodovibrin, OH-spheroidenone, rhodovibrin과 같은 carotenoid가 동정되었으며, NCIB 8253 에서도 같은 결과를 얻었다. 동정된 carotenoid중 OH-spheroidenone이 가장 많이 함유되어 있는것으로 나타났으며, 이는 Rhodopseudomonas spheroides의 대표적인 색소성분인 spheroidene의 산화형태로서, 배양이나 색소 추출과정에서 sphereidene이 산화한 것으로 추정된다. 이상의 결과로 생리적, 배양학적 조사에 의해 Rhodopseudomonas spheroides로 동정된 바 있던 K-7 균주의 분류학적 위치를 재확인하였다. 혐기 광조건(12,000 Lux)에서 K-7균주를 배양하였을때 탁월한 수소생성능[60.3㎕/hr/㎎ cells(dry wt.)]을 관찰하였다. N_(2) 기체환경 하에서는 수소생성이 완전히 저해되며, 공기 조건하에서는 거의 억제되는 현상을 관찰하였다. 또한 질소원으로서 g1utamate를 공급할때 최고의 수소생성을 보였으며, NH^(+)_(4) 이온의 농도를 증가시켜 공급할수록 수소생성이 저해되고, NH_(4)Cl 2mM의 농도에서는 완전히 억제됨을 관찰하였다. 이것으로 K-7균주의 수소생성에는 nitrogenase가 관련하고 있음을 간접적으로 확인하였다. 분리균주 K-7과 보존균주 NCIB 8253의 특성을 비교하기 위하여 전자현미경하에서 관찰한 결과 균주K-7은 간상의 세포로, 크기는 0.3~0.5㎛ × 1. 5~2.5 ㎛이며 NCIB 8253도 그와 유사함을 확인하였다.;A photosynthetic bacteria, Rhodopseudomonas K-7, was investigated and identified by means of chemical analysis of carotenoids and examinated of hydrogen evolution and conditions for hydrogen evolution from the organism. This organism was tentatively identified to belong to a species of genus Rhodopseudomonas from the results of physiologcal and cultural examinations. But in order to ensure the species of the organism and taxonomic type, chemotaxonomic system with both isolant and the type culture has been applied by the examination of carotenoid components, which is one of criteria to classify photosynthetic bacteria. Carotenoid pigments of strain K-7 was identified to five main components; Neurosporene, Lycopene, Anhydro-rhodovibrin, OH-spheroidenone and Rhodovibrin. Large amount of molecular hydrogen (60.3ul/hr/mg Cells dry wt.) was evolved at 30˚C under anaerobically illuminated condition of about 12,000 Lux and strictly inhibited under atmosphere of N_(2), air and 2mM concentration of ammonium ion. This data indicated that hydrogen photoproduction had a correlation with a nitrogenase activity. This organism was observed under SEM and compared with the type culture, Rhodopseudomonas spheroides NCIB 8253. Thus, the strain K- was finally identified as Rhodopseudomonas spheroides