Pseudomonas sp.의 접종효과 디젤의 뿌리줄기 복원 중 N2O 배출에 관한 TF716

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 13018(2022) 이 기사 인용

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기후변화 완화를 위해 온실가스 배출을 최소화하면서 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있는 뿌리줄기정화 기술에 대한 수요가 증가하고 있습니다. N2O를 감소시키는 Pseudomonas sp.의 접종효과 톨페스큐(Festuca arundinacea) 또는 옥수수(Zea mays)를 심은 디젤로 오염된 토양의 뿌리줄기 복원 중 N2O 배출 및 복원 성능에 대한 TF716을 조사했습니다. 슈도모나스 sp. TF716은 톨 페스큐(tall fescue)의 근권 토양에서 분리되었습니다. TF716의 최대 N2O 감소율은 18.9mmol N2O g dry cell-1h-1로 이전에 보고된 Pseudomonas spp.보다 우수한 수치입니다. Pseudomonas sp. 톨 페스큐를 심은 디젤 오염 토양에 TF716을 첨가한 결과 토양의 N2O 저감 잠재력은 초기(0~19일) 동안 무접종 토양에 비해 2.88배 높았고, 이후에는 1.08~1.13배 높았다. 그러나 TF716 균주를 접종한 후 옥수수를 심은 토양의 N2O 감소 잠재력은 향상되지 않았습니다. 또한, TF716 접종은 뿌리줄기 복원 중 디젤 분해에 큰 영향을 미치지 않았으며, 이는 디젤 분해에 관여하는 미생물의 활성이 TF716 처리에 의해 영향을 받지 않음을 시사합니다. N2O 감소와 관련된 박테리아 속의 역학 분석은 톨 페스큐를 심고 TF716 균주로 처리한 디젤로 오염된 토양의 근경 복원 동안 슈도모나스가 가장 높은 상대적 존재비를 가짐을 보여주었습니다. 전반적으로, 이러한 결과는 톨 페스큐를 사용하여 디젤로 오염된 토양의 뿌리줄기를 정화하는 동안 Pseudomonas sp.를 첨가하면 N2O 배출을 줄일 수 있음을 시사합니다. TF716.

석유는 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 에너지원이며, 석유 탄화수소(PH)는 저장, 운송 및 사용 중에 토양과 지하수로 누출되어 환경을 위협할 수 있습니다1,2,3. 토양을 오염시키는 PH는 생태학적 균형을 교란시킬 뿐만 아니라 주변 경관을 훼손하고 악취를 방출하여 미적, 경제적 피해를 입힙니다4,5. 제안된 다양한 토양 복원 기술 중에서 뿌리 복원은 식물 뿌리와 뿌리 줄기 미생물 사이의 긴밀한 상호 작용을 활용하여 PH의 생분해를 가속화할 수 있기 때문에 특히 유망합니다1.

PH로 오염된 토양의 뿌리줄기 복원에서는 일반적으로 생분해 효율을 향상시키기 위해 질소원을 첨가하며, 이로 인해 아산화질소(N2O)가 배출될 수 있습니다6. 토양의 암모늄은 일반적으로 질산화된 후 미생물에 의해 탈질화되어 N2의 형태로 대기 중으로 배출됩니다. 그러나 중간 대사산물인 N2O가 N2로 환원되지 않으면 N2O가 방출될 수 있습니다6,7,8. N2O는 지구 온난화 지수(GWP)가 CO29보다 약 298배 높은 중요한 온실가스입니다. N2O는 일단 대기로 방출되면 약 121년의 긴 체류 시간을 가지며9, 광화학 반응을 통해 성층권의 오존층을 파괴하는 산화질소(NO)의 전구체입니다10,11.

기후변화 대응으로 환경오염물질을 제거한다는 목표의 일환으로 PH로 오염된 토양을 정화하는 과정에서 N2O 배출을 최소화하는 것이 필요하다. 이와 관련하여 유용한 해결책은 N2O를 N2로 환원시킬 수 있는 박테리아를 적극적으로 활용하는 것입니다. 따라서 본 연구에서는 PH로 오염된 토양의 근경정화 과정에서 N2O 환원세균이 N2O 배출에 미치는 영향을 평가하였다. 근권 토양을 접종원으로 사용하고 N2O를 최종 전자 수용체로 공급한 농축 배양액에서 N2O 환원 능력이 우수한 박테리아 분리물을 추출했습니다. 토양 샘플의 N2O 감소 잠재력에 대한 분리된 박테리아의 접종 효과는 톨페스큐(Festuca arundinacea) 또는 옥수수(Zea mays)를 심은 PH로 오염된 토양의 뿌리줄기 복원에 대해 평가되었습니다. 또한 N2O 감소와 관련된 PH 제거 효율, 식물 성장 및 토양 세균 군집에 대한 분리주의 접종 효과도 조사되었습니다.