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반추위 발효 환경에 따른 섬유소 박테리아 기능 및 생태에 대한 연구

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반추위 발효 환경에 따른 섬유소 박테리아 기능 및 생태에 대한 연구

성하균

상지대학교 동물자원과학과 교수

Studies on Fibrolytic Bacteria Function and Colonization Under Different Environments of Rumen Fermentation

Ha Guyn Sung

Professor, Department of Animal Science, Sangji University, Wonju 26339, Korea

ABSTRACT1)

This study was conducted to observe the effect of fiber digestion enhancement and inhibition factors on fibrolytic bacterial colony growth and fiber digestion in the rumen fermentation environment. In order to promote the fiber digestion, 0.2% NaOH of rice straw was used as a substrate in rumen in vitro fermentation.

A 0.1% methylcellulose (MC) was added rumen in vitro culture with untreated rice straw to inhibit fiber digestion. When in vitro culture was performed using untreated rice straw as a substrate, all substrate adherent colonies and rumen suspended colonies of Fibrobacter succinogenes, Ruminococcus flavefaciens and Ruminococcus albus showed an increasing growth as incubation time progressed; however there were significantly more substrate-adherent colonies than rumen fluid floating colonies at all incubation times (p<0.05). Fiber substrate digestibility in in vitro rumen fermentation was significantly higher 0.2% NaOH treated rice straw than untreated substrate (p<0.05). In addition, substrate-adherent colonies of fibrolytic bacteria were significantly more in the NaOH-treated group than in the untreated group forF. succinogenes, R. flavefaciens, and R. albus (p<0.05). When untreated rice straw was added to an in vitro culture, with or without 0.1% MC, to create a rumen environment for inhibiting fiber digestion, substrate digestibility was significantly suppressed compared to that in the untreated group (p<0.05). Additionally, substrate-adherent colonies were significantly fewer in the addition of MC than in the untreated control group for F.

succinogenes, R. flavefaciens and R. albus (p<0.05). The results indicate that surface-adherent colonies of bacteria decomposing fiber substrate are far more than rumen fluid floating colonies in the rumen fermentation environment, and the environmental factors of rumen fermentation give same associative effect on the fibrinolytic function of fiber bacteria and its ecological communities.

(Key words: Adherent colonies, Rumen, Suspended bacteria, F. succinogenes, R. flavefaciens, R. albus)

*Corresponding author: Ha Guyn Sung, Department of Animal Science, Sangji University, Wonju 26339 Korea, Tel: +82-33-730-0536, E-mail: haguyn@hanmail.net

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.ko), which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. The moral rights of the named author(s) have been asserted.

Ⅰ. 서론

반추동물을 위한 주요 에너지 공급원인 섬유소는 반추 위 내에 서식하는 혐기성 미생물 생태군락에 의하여 분해

되어진다. 반추위 박테리아 군락이 섬유소를 분해하는 정 도와 비율을 결정하는 매우 중요한 역할을 한다(Akinr and Barton, 1983; Miron et al., 2001; Pan et al., 2003). 반 추위 박테리아는 군락을 형성하여 서식하는 생태환경에

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따라 1) 반추위 위액에 부유 서식하는 생태군락, 2) 사료입 자에 느슨하게 부착 서식하는 생태 군란, 3) 사료입자에 단 단히 부착 서식하는 생태 군락, 4) 프로토조아와 곰팡이 균 사에 부착 서식하는 생태 군락, 5) 반추위 위벽에 서식하는 생태 군락으로 5개의 군락으로 나누어진다(Cheng and Costerton, 1980; Czerkawski and Cheng, 1988; McAllister et al., 1994, Sung et al., 2007). 이들 군락 중 사료입자에 부착 서식하는 박테리아 생태군락이 반추위 미생물 생태 에서 수적으로 가장 우세하며 사료입자 소화에 중요한 역 할을 한다(Craig et al., 1987; Miron et al., 2001; Trabalz Marinucci et al., 2006).

반추위내 조사료 소화 작용에 있어 대표적 섬유소 분해 박테리아로 F. succinogenes, R. albus와 R. flavefaciens는 잘 알려져 있으며(Forsberg et al., 1997), 이들이 박테리아의 섬유소 분해 효율에 미치는 반추위내 다양한 환경적 요인 에 대하여 많은 연구가 수행되어 왔다(McAllister et al., 1994; Miron et al., 2001; Sung et al., 2007; Hwang et al., 2008). 반추동물의 섬유소 공급원으로서 조악한 강피류의 반추위내 분해율를 증진시키기 위한 방법으로 화학적 처 리가 효과적이었다는 선행 연구 결과들이 보고되어 왔다 (Jo et al., 2000; Lee, 2000; Khejornsartand and Wanapat, 2010). 조사료 입자에 부착 서식하는 생태군락은 파손된 특 정 부위에 부착 서식을 시작하며 기질을 분해하는데 반추 위에 유입되는 조사료 기질의 손상은 인위적으로 물리 및 화학적 처리와 반추동물의 저작에 의하여 이루어지며 이 러한 영향은 섬유소 기질의 분해율 향상에 긍정적 영향을 주었다(Miron et al., 2001; Hwang et al., 2008; McAllister et al., 1994). 그러나 Sodium carboxymethyl cellulose (CMC) 및 methylcellulose(MC)는 반추위 박테리아의 셀룰 로즈 분해를 저해하는 물질로 보고된바 있다(McAllister et al., 1994; Miron et al., 2001). 그리고 Kudo 등(1987)도 CMC가 반추위 섬유소 박테리아의 기질 부착 및 섬유소 분해를 감소시키는 것으로 보고하였다.

따라서 본 연구는 반추위에서 섬유소가 분해되는 동안 섬유소 분해 박테리아의 생태군락 및 섬유소 분해에 미치 는 반추위 발효 환경에 대한 연구를 위하여 in vitro 반추 위 발효 환경에서 섬유소 분해 증진 및 억제를 위한 처리 가 섬유소 박테리아의 군락과 섬유소 분해 기능에 미치는 관계성을 비교하고자 실시하였다.

Ⅱ. 재료 및 방법

1. In vitro 반추위 발효 및 실험 설계

반추위에서 섬유소가 분해되는 반추위 발효 환경 조성 을 위한 in vitro 반추위 발효실험의 in vitro 혐기배양 시 스템은 Sung 등(2006)의 방법을 응용하여 준비하였다. In vitro 배양을 위한 반추위액은 거세 한우 수소로부터 수거 한 반추위액을 4겹의 cheese cloth로 거른 후 혼합하여 준 비하였으며, 준비된 반추위액과 McDougall Buffer (McDougall, 1948)을 1:4 (v/v)로 혼합하여 in vitro 반추위 발효용 배양액을 제조하였다. 그리고 혼합배양액은 30ml 0.5g의 분쇄된 볏짚이 들어있는 60ml serum bottle에 분주하여 배양을 준비하였다. 각각의 준비된 in vitro 배양 물은 39℃ 120rpm의 shaking incubator에서 48시간동안 배양되었다(Sung, 2017).

In vitro 반추위 발효 동안 섬유소 박테리아 생태변화를 관찰하기 위하여 분쇄한 볏짚을 기본 기질로 사용하여 반 추위 위액에 부유 서식하는 생태군락(부유군락)과 사료입 자에 부착 서식하는 생태 군락(부착군락)을 조사하였다. 그 리고 발효환경 요인으로써 섬유소 분해 증진 요인에 의한 생태 변화는 0.2% NaOH 처리 볏짚을 기질로 사용하여 부 착 서식 생태군락을 조사하였고, 섬유소 분해 억제 요인에 의한 생태 변화는 무처리 볏짚을 사용한 in vitro 배양물에 0.1% MC를 첨가하여 부착 서식 생태군락을 조사하였다.

2. 섬유소 기질 및 소화율 측정

반추위 섬유소 분해 시험을 위한 기본 기질로 볏짚을 사 용하였으며, 볏짚은 분세 후 2mm screen에 통과시켰으며, 분세 시 발생한 미분 입자를 제거하기 위하여 증류수에 3 번 세척 후 실온에 건조하였다. 건조 후 수거된 분쇄 볏짚 을 건물 소화율 및 섬유소 박테리아 군집을 조사하기 위한 in vitro 실험용 시료로 사용하였다. 그리고 NaOH 처리 볏짚은 준비된 기본 기질 볏짚에 0.2%가 되도록 NaOH 용 액을 분주하여 고르게 혼합한 후 실온 통풍 건조하여 준비 하였다.

건물 소화율을 측정하기 위하여 분쇄된 볏짚이 들어있 in vitro 배양물을 0, 12 및 24시간 배양하였으며, in vitro 배양물은 시간대별 각각 3 bottle를 준비하여 3반복 으로 실시하였다. 그리고 in vitro 배양 기간동안 각 시간 별 배양물를 수거하여 filter paper(Whatman No. 4)을 사 용하여 미분해 잔여물을 수집하였다. 그리고 수집된 미분 해 잔여 시료는 상온상태의 멸균 식염수(0.9%)로 1회 부유

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세척을 하고, 냉동 건조 후 샘플의 무게를 측정하여 실험 초기 중량(투입 시료량)에서 감소한 양을 측정하여 백분율 로 산정하였다. 또한 측정이 끝난 시료는 미생물 군집 조 사를 위하여 4℃에서 냉장 보관하였다.

3. 섬유소분해 박테리아의 생태군락 조사

섬유소 박테리아 생태군락 조사는 F. succinogenes, R.

flavefaciens 및 R. albus를 대상으로 사료입자에 부착 서식 하는 생태 군락(부착군락) 및 사료입자에 부착되지 않은 생태군락(부유군락)을 측정하였다. 부착군락 측정을 위하 in vitro 건물 소화율 측정 후 냉장 보관한 샘플을 사용 하였다. 그리고 부유군락 측정은 in vitro 건물 소화율 측 정을 위해 각 시간대별 배양물을 filter paper(Whatman No. 4)을 사용하여 거를 때 통과한 배양물의 일정량을 멸 균 용기에 담아 냉동 보관하여 시료로 사용하였다.

F. succinogenes, R. flavefaciens 및 R. albus의 정량 분석은 Quantitative real-time PCR을 이용하여 실시되었다(Sung et al., 2009). Real-time PCR은 iCycler iQ real-time PCR system(Bio-Rad Inc. USA)에서 iQ Syber Green Supermix Supermix(Bio-Rad Inc. USA)를 가지고 매뉴얼에 따라 수 행되었다. Total DNA는 in vitro 실험에서 준비된 미분해 된 잔여 볏짚 및 배양액으로부터 각각 0.5g 및 0.5ml씩 채 취하여 Purdy 등(1996)의 방법에 따라 추출하였다. 그리고 부착군락 또는 부유군락 변화를 조사하기 위한 16S-rRNA 의 종간 특이 영역을 증폭하기 위하여 R. flavefaciens의 species-specific primer는 Rf154f(5’-TCT GGA AAC GGA TGG TA-3’)와 Rf425r(5’-CCT TTA AGA CAG GAG TTT ACA A-3’), F. succinogenes의 species-specific primer는 Fs219f(5’-GGT ATG GGA TGA GCT TGC-3’)와 Fs654r(5’-GCC TGC CCC TGA ACT ATC-3’), 그리고 R.

albus의 species-specific primer는 Ra1281f(5’-CCC TAA AAG CAG TCT TAG TTC G-3’)와 Ra1439r(5’-CCT CCT TGC GGT TAG AAC A-3’)를 사용하였다(Sung, 2014;

Koike and Kobayashi, 2001). Real-time PCR의 조건은 9 4℃에서 30초 동안 변성(denaturation), 60℃에서 30초 동 안 결합(annealing), 72℃에서 30초 동안 신장(extension) 순으로 48 cycles 실시하였다(Sung, 2014; Tajima et al., 2001). 그리고 최초 cycle에서는 9분 동안 denaturation, 마 지막 cycle에서는 10분 동안 extension 시켰다. 각 박테리 아 군집의 정량은 16S rDNA의 copy No.의 log값(log copy No.)로 표기하였다. 이 값(Log copy No)는 control

plasmid를 사용하여 만들어진 표준곡선으로부터 계산하였 , control plasmid는 pGEM-T와 pGEM-T Easy Vector System(Promega, USA)를 사용하여 매뉴얼에 따라 각각 섬유소 박테리아의 species-specific primer로 증폭한 specific 16S rDNA 절편을 삽입하여 만들었다. 그리고 표 준곡선은 control plasmid의 희석 배수에 따른 threshold cycle(Ct) 값과의 상관관계에 의하여 만들어졌다(Sung, 2014).

5. 통계처리

본 실험에서 얻어진 모든 자료에 대한 통계분석은 Statistical Package for the Social Sciences(SPSS, 2017)를 이용하여 처리 평균치 간의 유의성 분석은 t-test에 의거하 5% 수준에서 검정하였다.

Ⅲ. 결과 및 고찰

1. 기질 분해에 따른 섬유소 분해 박테리아의 군락 변화

분쇄 볏짚을 기질로 in vitro 반추위 발효를 실시한 건물 소화율은 Fig. 1과 같으며, 이에 따른 섬유소 분해 박테리 아의 부착군락(사료입자 부착군락) 및 부유군락(사료입자 미부착 군락)은 Fig. 2와 같다. Fig. 1에서와 같이 볏짚 기 질의 건물 소화율은 in vitro 배양 시간이 경과함에 따라 증가하였으며, 배양 24시간에는 19.04%로 배양 12시간에 7.63%에 비하여 유의적으로 높은 소화율을 보였다 (p<0.05).

Fig. 1. The DM disappearances of rice straw in the in vitro rumen microbial fermentation.

a,bMeans with different superscrips in differ significantly (p<0.05).

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A B C

Fig. 2. The populations attached and unattached on rice straw in culture by F. succinogenes(A), R. flavefaciens(B) andR. albus(C) of the in vitro rumen fermentation.

a,bMeans with different superscrips in same time differ significantly (p<0.05).

볏짚을 기질로 in vitro 배양 시간 경과에 따른 섬유소 분 해 박테리아의 부착군락 및 부유군락은 F. succinogenes, R.

flavefaciens 및 R. albus에 대하여 실시하였다. Fig. 2의 A와 같이 F. succinogenes의 부착군락은 배양 12 및 24시간에 각 13.13 및 13.23 log copy No./g DM의 유사하였으나 각 각 배양 12시간 및 24시간의 부유군락(7.19 및 8.98 log copy No./ml)에 비하여 유의적으로 높은 군락을 형성하고 있었다(p<0.05). Fig. 2의 B 및 C와 같이 R. flavefaciens 및 R. albus의 부착군락도 배양 12 및 24시간에 각각 9.52 및 10.05 log copy No./g DM 그리고 8.20 및 8.68 log copy No./g DM으로 같은 배양 시간의 부유군락에 비하여 유의 적으로 높은 군락 분포를 나타냈다(p<0.05). 부유군락은 F.

succinogenes, R. flavefaciens 및 R. albus에 있어 시간이 경과 함에 따라 증가 폭은 차이가 있었지만 배양 12시간에 비하 24시간에 증가하는 경향이 공히 나타났다.

일반적인 사양시스템에서 사료 입자에 부착된 박테리아 의 군락이 전체 반추위 박테리아 군락의 70-80% 정도 차지 할 정도로 사료입자 부착미생물 군락이 매우 우세한 생태 군락을 이루고 서식하고 있음이 보고된바 있다(Craig et al., 1987; Minato et al., 1993; Miron et al., 2001). 그리고 반추위내에서 조사료의 소화가 이루어지기 위해서는 반드 시 미생물의 부착이 필요하다는 것을 제시한바 있다(Chen et al., 1991; McAllister et al., 1994; Filnt and Forsberg, 1995). Minato 등(1993) 그리고 Williamms와 Strachn(1984) 는 부착박테리아 생태군락이 전체 반추위 미생물 생산 ATP의 75%를 담당하고, 전체의 88-91%의 endoglucanase xylanase를 분비한다고 보고하였다. 또한 이들 부착박 테리아 생태군락는 부유박테리아 생태군락에 비하여 반추

위 내 머무르는 시간도 길며 조사료도 소화하는데 더 효과 적이라고 보고하였다(Minato and Suto, 1979; Merry and McAllan, 1983). 따라서 본 연구의 결과는 이상의 선행 연 구 결과들과 함께 섬유소 분해 박테리아의 부착군락이 섬 유소 기질을 분해하는 동안에 사료입자 미부착군락에 비 하여 수적으로 우세하였으며 섬유소 기질 분해에 중요한 역할 및 기능을 한다는 것을 발견할 수 있었다.

2. 기질 분해 촉진에 따른 부착 섬유소 분해 박테리아 군 락의 변화

섬유소 기질 분해 증진을 위한 반추위 환경 조성을 위하 0.2% NaOH 처리 볏짚을 기질로 사용하였을 때 in vitro 반추위 발효를 실시한 결과 건물 소화율은 Fig. 3과 같았으 , 이에 따른 섬유소 분해 박테리아의 기질부착 생태 군 락은 Fig. 4와 같았다.

Fig. 3에서와 같이 볏짚 기질의 분해율은 배양시간이 경 과함에 따라 대조구 및 NaOH처리 모두 공히 증가 경향을 나타내었다. NaOH 처리구와 대조구의 기질 분해율을 비 교하였을 때 배양 12 및 24시간에 NaOH 처리구의 기질 분해율은 각각 17.53 및 24.51%로 대조구의 각각 7.03 및 9.04에 비하여 높은 수준을 나타었다. 특히, 24시간의 기질 소화율은 NaOH 처리구가 무처리 대조구에 비하여 유의적 으로 높은 분해율을 나타내었다(p<0.05). 본 연구의 결과 와 같이 여러 선행 연구에서도 볏짚의 이용성을 높이기 위 한 방법으로 볏짚에 가성소다를 처리하여 소화율 증진 효 과가 보고된 바 있다(Khejornsartand and Wanapat, 2010).

섬유소 분해 박테리아의 기질 부착 생태 군락은 Fig. 4와

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Fig. 3. The DM disappearances of rice straw by NaOH treatment in the in vitro rumen fermentation.

a,bMeans with different superscrips in same time differ significantly (p<0.05).

같이 배양시간이 경과함에 따라 대조구 및 NaOH 처리구 모두 공히 증가 경향을 나타내었다. NaOH 처리구와 대조 구의 기질 부착 생태 군락을 비교하였을 때 Fig. 4의 A와 같이 F. succinogenes은 배양 12 및 24시간에 NaOH 처리구 는 각각 10.32 및 11.29 log copy No./g DM로 대조구의 각각 9.25 및 10.43 log copy No./g DM에 비하여 유의적 으로 매우 높았다(p<0.05). 그리고 Fig. 4의 B와 같이 R.

flavefaciens에서도 F. succinogenes에서와 같이 배양 12 및 24시간 모두 NaOH 처리구가 대조구 비하여 유의적으로 매우 높았다(p<0.05).R. albus는 Fig. 4의 C와 같이 배양 12 24시간 모두 NaOH 처리구가 대조구에 비하여 높은 수 준을 보였으나 배양 12시간에서만 NaOH 처리구가 8.04 log copy No./g DM로 대조구의 7.00 log copy No./g DM 에 비하여 유의적으로 매우 높았다(p<0.05).

F. succinogenes, R. albus와 R. flavefaciens는 반추위 내 조 사료 소화 작용에 있어 대표적 섬유소 분해 박테리아로 잘

알려져 있다(Forsberg et al., 1997). 반추위 내 섬유소 분해 에 있어 반추위로 유입된 기질에 섬유소 분해 박테리아의 부착이 이루어지고, 부착된 박테리아들의 증식이 시작되며 섬유소 기질 분해는 점차 증가된다고 보고된 바 있다 (McAllister et al., 1994). 이들 섬유소 박테리라의 부착군 락 생태는 반추위 내 환경적 요인들에 의해 영향을 받으며 (Gong and Forsberg, 1989; Minato et al., 1993; Roger et al., 1990), 반추위에 유입된 기질의 파손된 부위는 박테리 아의 부착 및 분해를 용이하게 하며 이러한 기질 손상은 물리 및 화학적 요인과 반추동물의 저작 요인을 예로 들 수 있다(Miron et al., 2001; Hwang et al., 2008; McAllister et al., 1994). 따라서 이상의 연구 결과들을 고찰할 때 본 연구에서 나타난 NaOH 처리구의 부착 섬유소 박테리아들 의 증가는 볏짚 기질에 0.2% NaOH 처리로 기질의 표면 및 섬유소 구조의 화학적 손상으로 인하여 박테리아의 기 질 부착 및 생태 환경에 긍정적 영향을 주어 나타난 결과 로 사료된다.

3. 기질 분해 억제에 따른 부착 섬유소 분해 박테리아 군 락의 변화

섬유소 분해 억제를 위한 반추위 환경 조성을 위하여 무처 리 볏짚을 기질로 하여 in vitro 배양물에 0.1% MC가 되도록 첨가하여 in vitro 반추위 발효를 실시한 결과 건물 소화율 Fig. 5과 같았으며, 이에 따른 섬유소 분해 박테리아의 기질 부착 생태 군락은 Fig. 6과 같았다.

Fig. 5에서와 같이 볏짚 기질의 분해율은 배양시간이 경 과함에 따라 대조구 및 MC 처리구 모두 공히 증가 경향을 나타내었다. MC 처리구와 대조구의 기질 분해율을 비교하 였을 때 배양 12 및 24시간에 MC 처리구의 기질 분해율은

A B C

Fig. 4. The attachment populations of F. succinogenes(A), R. flavefaciens(B) andR. albus(C) on rice straw by NaOH treatments.

a,bMeans with different superscrips in same time differ significantly (p<0.05).

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각각 4.03 및 8.42%로 대조구의 각각 6.89 및 16.17에 비하 여 유의적으로 매우 낮은 분해율을 나타내었다(p<0.05).

Fig. 5. The DM disappearances of rice straw by methylcellulose treatment in the in vitro rumen fermentation.

a,bMeans with different superscrips in same time differ significantly (p<0.05).

섬유소 분해 박테리아의 기질 부착 생태 군락은 Fig. 6과 같이 배양시간이 경과함에 따라 대조구는 모두 공히 증가 경향을 나타내었으나, MC 처리구는 R. flavefaciens은 배양 시간이 경과함에 따라 증가하였고 F. succinogenes과 R.

albus는 배양시간이 경과함에 따라 감소하는 섬유소 분해 균종에 따라 다른 특성을 나타내었다. MC 처리구와 대조 구의 기질 부착 생태 군락을 비교하였을 때 Fig. 6A와 같 F. succinogenes은 배양 12 및 24시간에 MC 처리구는 각 7.11 및 6.65 log copy No./g DM으로 대조구의 각각 8.23 및 9.14 log copy No/g DM에 비하여 유의적으로 매

우 낮았다(p<0.05). 그리고 Fig. 4B와 같이 R. flavefaciens에 서도 F. succinogenes에서와 같이 배양 12 및 24시간 모두 CMC 처리구가 대조구에 비하여 유의적으로 매우 낮았다 (p<0.05). 또한 R. albus도 Fig. 4C와 같이 배양 12 및 24시 간에 CMC 처리구는 각각 5.50 및 4.81 log copy No./g DM로 대조구의 각각 6.30 및 7.23 log copy No/g DM에 비하여 유의적으로 매우 낮았다(p<0.05).

반추위 내 조사료 소화 작용에 있어 섬유소 분해 박테리 아들의 섬유소 분해 효율 및 이들의 사료입자 부착기작에 도 반추위 내 다양한 요인에 의하여 영향을 받는다고 보고 되어 왔다(McAllister et al., 1994; Miron et al., 2001; Sung et al., 2007; Hwang et al., 2008). 이들 섬유소 박테리아의 섬유소 분해 기능과 기작을 저해하는 요인으로 반추위의 낮은 pH 환경은 이들 박테리아의 군락 및 섬유소 분해를 상관적으로 감소됨이 보고되었으며(Sung et al., 2007), CMC 및 MC가 반추위 박테리아의 셀룰로즈 분해를 저해 하는 물질로 보고된바 있다(McAllister et al., 1994; Miron et al., 2001). 그리고 Kudo 등(1987)도 CMC가 반추위 섬유 소 박테리아의 기질 부착 및 섬유소 분해를 감소시키는 것으 로 보고하였다. 본 연구 결과에서도 MC는 반추위 미생물들 의 섬유소 기질인 볏짚의 분해을 저해하였을 뿐만 아니라 F. succinogenes, R. albus 및 R. flavefaciens의 군락이 감소됨 을 확인할 수 있었다. 따라서 이상의 결과들은 섬유소 기 길 분해가 억제되는 환경에서는 섬유소 분해 박테리아의 군락 생태에 부정적 영향을 주어 섬유소 분해에도 부정적 결과가 초래된 것으로 사료된다.

A B C

Fig. 6. The attachment populations of F. succinogenes (A), R. flavefaciens (B) and R. albus (C) on rice straw by methylcellulose treatments.

a,bMeans with different superscrips in same time differ significantly (p<0.05).

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Ⅳ. 요약

본 연구는 반추위 발효 환경에서 섬유소 분해 증진 및 억제 요인이 섬유소 박테리아의 군락과 섬유소 분해에 미 치는 관계성을 관찰하고자 실시하였다. 섬유소 기질 분해 증진을 위해 0.2% NaOH 처리 볏짚을 기질로 사용하고, 섬유소 분해 억제를 위해 무처리 볏짚을 기질로 하여 배양 물에 0.1% methylcellulose(MC)가 되도록 첨가하여 in vitro 반추위 발효를 실시하였다. 그리고 건물 소화율 및 기질 부착 섬유소 분해 박테리아의 변화를 in vitro 배양 0, 12 및 24시간 조사하였다. 무처리 볏짚을 기질로 in vitro 배양을 하였을 때 시간이 경과함에 따른 F. succinogenes, R.

flavefaciens 및 R. albus의 기질 부착군락 및 반추위액 부유 군락 모두가 증가 경향을 보였으나, 배양시간 모두에서 기 질 부착군락이 반추위액 부유군락에 비하여 유의적으로 높았다(p<0.05). 섬유소 기질 분해 증진을 위한 반추위 환 경 조성을 위하여 0.2% NaOH 처리 볏짚을 기질로 in vitro 반추위 발효를 실시하였을 때 기질 소화율은 NaOH 처리구가 무처리구에 비하여 유의적으로 높게 나타났다 (p<0.05). 그리고 섬유소 분해 박테리아의 기질부착 생태 군락은 F. succinogenes, R. flavefaciens 및 R. albus 모두 NaOH 처리구가 무처리 대조구에 비하여 유의적으로 증가 하였다(p<0.05). 섬유소 분해 억제를 위한 반추위 환경 조 성을 위하여 무처리 볏짚을 기질로 하여 배양물에 0.1%

MC가 되도록 첨가하여 in vitro 반추위 발효를 실시한 결 과 기질 소화율은 MC 첨가구에서 무처리구에 비하여 유의 적으로 억제되는 결과를 얻었다(p<0.05). 또한 기질 부착 생 태 군락은 F. succinogenes, R. flavefaciens 및 R. albus의 모두 MC 첨가에 의하여 무처리 대조구에 비하여 유의적으로 매우 낮았다(p<0.05). 따라서 본 연구를 통하여 반추위 미 생물 생태에서 섬유소 기질 분해시 부착 박테리아의 군락 이 부유 박테리아의 군락에 비하여 월등히 우세하였으며, 반추위 발효 환경 요인이 섬유소 박테리아의 섬유소 분해 기능 그리고 생태군락의 증진 및 억제에 동일한 상관적 영 향을 주고 있음을 확인하였다.

사사

본 연구는 축산물 생산을 위한 조사료의 효율적 이용을 위한 자급 조사료 활용한 친환경 축산을 위해 수행되었으 , 이 논문은 2019년 상지대학교 교내 연구비 지원에 의

하여 수행되었으며 이에 감사드립니다.

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(Received 04 November 2020, Revised 01 February 2021, Accepted 03 March 2021)

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수치

Fig. 1. The DM disappearances of rice straw in the in vitro rumen microbial fermentation.
Fig. 2. The populations attached and unattached on rice straw in culture by F. succinogenes (A), R
Fig. 4. The attachment populations of F. succinogenes (A), R. flavefaciens (B) and R. albus (C) on rice straw by NaOH treatments.
Fig. 6. The attachment populations of F. succinogenes (A), R. flavefaciens (B) and R. albus (C) on rice straw by methylcellulose treatments.

참조

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